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Nouvel effort pour cartographier l’univers et percer les mystères de «l’énergie noire»

Adapté de A. libération Écrit par Bill Scholes, Lawrence Berkeley National Laboratory.

La quête de cinq ans pour cartographier officiellement l’univers et dévoiler officiellement les mystères de l’énergie sombre a commencé le 17 mai 2021, à l’observatoire Kate Summit près de Tucson, en Arizona. L’outil spectroscopique d’énergie sombre (DESI) capturera et étudiera la lumière de plus de 30 millions de galaxies et d’autres objets éloignés, permettant aux scientifiques de construire une carte 3D de l’univers avec des détails sans précédent.

DESI est une collaboration scientifique internationale impliquant des physiciens de l’Université de l’Utah et gérée par le Lawrence Berkeley National Laboratory du Département de l’Énergie (Laboratoire de Berkeley) avec un financement primaire du Bureau des Sciences du Département de l’Énergie.

Les spectres collectés par DESI sont les composantes de la lumière correspondant aux couleurs de l’arc-en-ciel. Au fur et à mesure que l’univers se développe, les galaxies s’éloignent les unes des autres et leur lumière se transforme en ondes plus longues et plus rouges. Plus une galaxie est éloignée, plus elle est “redshift”. Le projet collectera et modélisera des données pour des dizaines de millions de spectres, ce qui nécessitera une formation automatisée au programme utilisant une combinaison d’observations profondes et d’inspection visuelle. Angela Bertie, chercheuse postdoctorale à U, est fortement impliquée dans cet effort.

«J’ai effectué une inspection visuelle – mesurant manuellement certains des décalages vers le rouge à l’ancienne – pour évaluer les algorithmes que nous utiliserons pour mesurer automatiquement des millions de décalages vers le rouge. Comprendre les caractéristiques spectrales que les techniques de modélisation ne gèrent pas bien aide nous améliorons cette modélisation globale », a déclaré Bertie. Mais vous pouvez vous améliorer et savoir réduire le plus possible l’erreur. “

Crédit d’image: Collaboration DESI

Une fraction du plan focal DESI, montrant les dispositifs de positionnement robotiques uniques. Les fibres optiques, qui sont installées dans les localisateurs robotiques, sont éclairées par l’arrière avec une lumière bleue sur cette image.

Bertie travaille également sur des outils qui détermineront combien de types différents de galaxies se rassemblent dans l’espace.

Alison Brodzeller, doctorante à U, développe de nouvelles techniques de modélisation de données pour des quasars, des objets lumineux et éloignés alimentés par des trous noirs des milliards de fois la masse du soleil. Il utilise des techniques d’apprentissage automatique pour regrouper les quasars avec des fonctionnalités similaires.

«Cela nous permet de classer les objets en fonction de leurs propriétés dans les données et d’identifier les spectres de quasars qui ne s’intègrent pas parfaitement dans des groupes», a déclaré Brodzeller. “L’établissement de ces classifications nous permettra d’obtenir de meilleures estimations de leur décalage vers le rouge et de leurs propriétés.”

La distribution détaillée des galaxies sur la carte devrait apporter de nouvelles informations sur l’influence et la nature de l’énergie noire.

Le porte-parole du projet Kyle Dawson, professeur de physique et d’astronomie à Yu. “L’énergie sombre est l’un des principaux moteurs scientifiques de DESI.” 70% de l’énergie dans l’univers aujourd’hui est de l’énergie noire – mais pour étudier ses propriétés. “

Un carré de l'image est profondément dans l'espace - noir à l'extérieur avec des étoiles dispersées en arrière-plan, puis un cercle bleu au milieu du carré.  À l'intérieur de la partie bleue, il y a un disque de galaxie avec une étoile brillante au centre.  Sur le côté droit, il y a du jaune "Cinquième" Indique un point spécifique de l'image avec un graphique de charnière jaune et indique où pointent les points de connexion DESI.

Crédit d’image: Collaboration entre DESI et DESI Legacy Imaging Surveys

Le disque de la galaxie d’Andromède (M31), s’étendant sur plus de 3 degrés, est ciblé par un seul signal DESI, représenté par une grande superposition circulaire vert pâle. Les petits cercles dans cette superposition représentent les régions accessibles par 5000 positionneurs de fibre robotiques DESI. Dans cet échantillon, les 5 000 spectres collectés simultanément par DESI comprennent non seulement des étoiles de la galaxie d’Andromède, mais également des galaxies et des quasars éloignés. Un exemple du spectre DESI couvrant cette image est un quasar distant (QSO) vieux de 11 milliards d’années.

Dawson a expliqué que “l’univers se développe à un rythme déterminé par son contenu énergétique total”. «Alors que DESI regarde l’espace et le temps, nous pouvons littéralement prendre des instantanés aujourd’hui, hier, il y a un milliard d’années, il y a deux milliards d’années aussi loin que possible. Nous pouvons alors déterminer le contenu énergétique de ces instantanés – et voir comment ils ont évolué. “

Le début officiel de l’enquête quinquennale de DESI intervient après un essai de quatre mois de ses instruments personnalisés qui ont capturé plus de quatre millions de spectres de galaxies – plus que la sortie combinée de toutes les enquêtes spectrales précédentes.

L’instrument DESI est situé sur le télescope Mayall modifié à l’observatoire national de Kitt Peak de la National Science Foundation. L’outil comprend de nouvelles optiques qui augmentent le champ de vision du télescope et comprend 5000 fibres optiques contrôlées automatiquement pour collecter des données spectrales à partir d’un nombre égal d’objets dans le champ de vision du télescope.

“Nous n’utilisons pas les plus grands télescopes”, a déclaré David Schlegel du laboratoire de Berkeley, un scientifique du DESI. “Les outils sont meilleurs et très multiplexés, ce qui signifie que nous pouvons capturer la lumière de nombreuses choses différentes simultanément.”

“DESI est le plus ambitieux d’une nouvelle génération d’outils visant à mieux comprendre l’univers – en particulier la composante d’énergie noire qu’il contient”, a déclaré Nathalie Palanque-Delabruel, porte-parole du projet, cosmologiste de la French Alternative Energies and Atomic Energy. Commission. Elle a déclaré que le programme scientifique – y compris son intérêt particulier pour les quasars – permettrait aux chercheurs de répondre précisément à deux questions fondamentales: Qu’est-ce que l’énergie noire? Dans quelle mesure la gravité suit-elle les lois de la relativité générale (qui forment la base de notre compréhension de l’univers)?

DESI est soutenu par le Bureau des sciences du Département de l’énergie et le Centre national de calcul scientifique pour la recherche énergétique, et est une installation utilisée du Bureau des sciences du Département de l’énergie. Un soutien supplémentaire pour DESI est fourni par la US National Science Foundation, le Council of Science and Technology Facilities au Royaume-Uni, la Gordon and Betty Moore Foundation, la Heising-Simons Foundation, le Comité français pour les énergies alternatives et l’énergie atomique (CEA). , le Conseil national de la science et de la technologie du Mexique, le Département de l’économie espagnole et les institutions membres du DESI.

Les auteurs ont l’honneur d’autoriser une recherche astronomique sur Iolkam Du’ag (Kitt Peak), une montagne d’un intérêt particulier pour la nation de Tohono O’odham.

L’Office of Science du Département américain de l’énergie est le plus grand partisan de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis et s’efforce de relever certains des défis les plus urgents de notre époque. Pour plus d’informations, veuillez visiter le site Web energy.gov/science.

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Cunégonde Lestrange

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