Mapa detallado del Cielo prepara el escenario para ambiciosa investigación DESI

Publicación de los datos finales del DESI Legacy Imaging Survey

13 Enero 2021

Utilizando imágenes obtenidas en Cerro Tololo y en el Observatorio Nacional de Kitt Peak de Estados Unidos, astrónomos elaboraron el mapa más grande del cielo, que comprende mil millones de galaxias. El noveno y último set de datos de la ambiciosa investigación DESI Legacy Imaging Survey prepara el escenario para una investigación de cinco años del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI por sus siglas en inglés), que tiene como objetivo proporcionar nuevos conocimientos sobre la naturaleza de la energía oscura. El mapa se publicó hoy en la reunión de enero del 2021 de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

Por milenios, los seres humanos hemos usado mapas para entender y navegar nuestro mundo y ponernos en contexto: confiamos en los mapas para saber dónde estamos, de dónde venimos y adónde vamos. Los mapas astronómicos continúan con esta tradición a gran escala. Ellos nos ubican dentro del cosmos y cuentan la historia y destino del Universo: que se va a expandir para siempre, y que esta  expansión actualmente se está acelerando debido a una cantidad desconocida llamada energía oscura. Los mapas astronómicos nos pueden ayudar a explicar qué es esta energía oscura y por qué existe. 

Aprovechar esa posibilidad requiere un mapa sin precedentes, uno que trace galaxias débiles de manera más uniforme y sobre un área de cielo más grande que nunca. Para enfrentar ese desafío, los astrónomos han creado un nuevo mapa bidimensional del cielo que es el más grande jamás realizado en términos de cobertura del cielo, sensibilidad y el número total de galaxias mapeadas.

Los astrónomos seleccionarán decenas de millones de galaxias de entre más de mil millones de galaxias en el mapa, para luego estudiarlas con el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), con el fin de construir el mapa 3D más grande que jamás se haya realizado. Los resultados de la investigación DESI, que serán llevados a cabo por el Observatorio Nacional Kitt Peak (KPNO), un programa de AURA y NOIRLab de NSF, proveerá de nuevos conocimientos sobre la naturaleza de la energía oscura. 

El nuevo mapa es el resultado del DESI Legacy Imaging Survey , un ambicioso esfuerzo de 6 años que involucró 1.405 noches de observación en tres telescopios, años de datos de un telescopio espacial, 150 observadores y 50 otros científicos de alrededor del mundo, 1 petabyte de datos (1.000 trillones de bytes) y 100 millones de horas de procesamiento en uno de los computadores más poderosos del mundo. Las imágenes fueron tomadas en KPNO y en Cerro Tololo (CTIO), también un programa de Observatorio AURA y NOIRLab, y complementado con imágenes desde la misión Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA. Los datos fueron reducidos en el Berkeley Lab’s National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC). 

El mapa cubre la mitad del cielo y digitalmente se extiende por más de 10 billones de pixeles, el equivalente a un mosaico de 833.000 fotos de alta resolución tomadas con un teléfono inteligente, y es una de las investigaciones más uniformes y profundas del cielo que jamás se haya realizado. “Este es el mapa más grande en casi cualquier medida”, señala David Schlegel, co-científico del proyecto DESI, que además co-lideró el proyecto de imágenes. Schlegel es un astrofísico del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de Estados Unidos, la institución líder para la colaboración internacional de DESI. 

Arjun Dey, científico del proyecto DESI para NOIRLab, co-dirigió dos de los tres estudios de imágenes, trabajando como científico líder para el Mayall z-band Legacy Survey (MzLS) observado por la cámara Mosaic3 en el telescopio Nicholas U. Mayall de 4 metros en KPNO, Arizona, y como científico co-líder con Schlegel para el Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS) en DECam en el telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros, en CTIO, Chile. 

El tercer estudio corresponde al Beijing-Arizona Sky Survey (BASS) observado por la cámara 90Prime camera en el Telescopio Bok de 2,3 metros, que pertenece y es operado por la Universidad de Arizona y que se encuentra en KPNO.

El esfuerzo colectivo de los tres estudios, de acuerdo a Dey, “fue uno de los más uniformes y uno de los estudios más profundos del cielo que se hayan hecho. Fue realmente emocionante participar en él”.

La colaboración de DESI, escogerá 35 millones de galaxias y 2,4 millones de cuásares —algunos tan lejanos como 12 mil millones de años luz— como objetivos para el estudio de DESI. Con más de cinco años de operaciones, DESI creará un mapa gigante en 3D del Universo midiendo las distancias de las galaxias y la velocidad en que estas se alejan de nosotros. Para realizar estas mediciones, DESI observará las huellas digitales de las galaxias a través de su espectro: es decir, la luz de galaxias individuales será dispersada en finas bandas de colores. 

Capturar los espectros de tantas galaxias con tanta rapidez requiere un alto grado de automatización. DESI —que está equipado con una serie de 5.000 robots automatizados giratorios, cada uno provisto de un cable delgado de fibra óptica que apunta a galaxias individuales—, está diseñado para medir el espectro de 5.000 galaxias a la vez. En última instancia, los resultados proporcionarán nuevos conocimientos sobre la misteriosa energía oscura que impulsa la expansión acelerada del Universo. 

La búsqueda para entender la naturaleza de la energía oscura ha generado grandes oportunidades de descubrimiento en otras áreas de la astronomía. El Director del Centro Comunitario de Ciencias de Datos de NOIRLab, Adam Bolton, explicó: “Para resolver alguno de los grandes misterios en la física fundamental actual, nos vemos impulsados a crear enormes bases de datos digitales de  estrellas y galaxias, que nos permitirá obtener un enfoque nuevo en minería de datos para realizar descubrimientos astronómicos”.

Con la finalización del DESI Legacy Imaging Survey, todos los datos se han entregado a la comunidad científica y al público. Esta publicación final de datos, conocida como Publicación de datos 9, ha sido precedida por otras ocho publicaciones de datos intermedios.

NOIRLab alojará todos estos datos en el Archivo de Datos Astronómicos, desde las imágenes originales tomadas con los telescopios hasta los catálogos que reportan las posiciones y otras propiedades de las estrellas y galaxias. Astro Data Lab también incluye los catálogos como bases de datos para que los astrónomos puedan utilizar las herramientas y servicios de Astro Data Lab, y compararlos con otros set de datos, brindando más oportunidades de descubrimientos. Además, Astro Data Lab proporciona a los astrónomos ejemplos de aplicaciones científicas y tutoriales para ayudarlos con su investigación. Los datos del DESI Legacy Imaging Surveys ya se han usado para muchos otros proyectos de investigación [1], incluidos los esfuerzos de ciencia ciudadana que utilizan la “sabiduría de las masas” [2].

Notas

[1] Un estudio utiliza un algoritmo de machine-learning para identificar automáticamente los fenómenos de flexión de la luz conocidos como lentes gravitacionales en los datos de la investigación DESI.

[2] Otro estudio utiliza espectroscopía del estudio Sloan Digital Sky Survey junto con imágenes del Legacy Surveys para revelar la presencia de agujeros negros activos en las galaxias, y nos entrega una vista previa de una gran población de galaxias activas que se descubrirán con el estudio espectroscópico DESI. Este trabajo está siendo dirigido por la astrónoma de NOIRLab, Stephanie Juneau.

[3] El proyecto de ciencia ciudadana Backyard Worlds: Planet 9, solicita la ayuda del público en general para encontrar un posible noveno planeta en nuestro Sistema Solar, mediante la búsqueda de objetos en movimiento en los datos. Los participantes ya han descubierto nuevos mundos fríos en las proximidades del Sol: objetos más masivos que los planetas pero más ligeros que las estrellas, conocidos como enanas marrones. Varias de ellas se encuentran entre las enanas marrones más frías conocidas, y algunas se acercan a la temperatura de la Tierra y son lo suficientemente frías como para albergar nubes de agua. Recientemente se publicó el mapa más grande de enanas marrones de nuestro vecindario. Backyard Worlds está co-liderado por Aaron Meisner, astrónomo de NOIRLab y participante de DESI.

Más Información

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (en cooperación con SLAC National Accelerator Laboratory del DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.

DESI cuenta con el apoyo de la Oficina de Física de Altas Energías del Departamento de Energía de EE. UU; la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, División de Ciencias Astronómicas bajo contrato con NOIRLab de NSF; el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología del Reino Unido; la Fundación Gordon y Betty Moore; la Fundación Heising-Simons; la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA); el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México; el Ministerio de Economía de España; e instituciones miembros de DESI. Los científicos de DESI tienen el honor de poder realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak), una montaña de especial importancia para la nación Tohono O'odham.

Las actuales instituciones miembros de DESI incluyen a: Universidad Aix-Marseille; Laboratorio Nacional Argonne; Grupo de Participación Regional Barcelona-Madrid; Brookhaven National Laboratory; Boston University; Grupo de Participacion Regional de Brasil; Carnegie Mellon University; CEA-IRFU, Saclay; Grupo de Participación de China; Cornell University; Durham University; École Polytechnique Fédérale de Lausanne; Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich; Fermi National Accelerator Laboratory; Granada-Madrid-Tenerife Regional Participation Group; Harvard University; Kansas State University; Korea Astronomy and Space Science Institute; Korea Institute for Advanced Study; Lawrence Berkeley National Laboratory; Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies; Max Planck Institute; Grupo de Participación Regional de México; New York University; NOIRLab de NSF; Ohio University; Perimeter Institute; Shanghai Jiao Tong University; Siena College; SLAC National Accelerator Laboratory; Southern Methodist University; Swinburne University; The Ohio State University; Universidad de los Andes; University of Arizona; Universidad de Barcelona; University of California, Berkeley; University of California, Irvine; University of California, Santa Cruz; University College London; University of Florida; University of Michigan at Ann Arbor; University of Pennsylvania; University of Pittsburgh; University of Portsmouth; University of Queensland; University of Rochester; University of Toronto; University of Utah; University of Waterloo; University of Wyoming; University of Zurich; Grupo de Participación Regional de Reino Unido; Yale University. 

Para mayor información, visite desi.lbl.gov.

El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley aborda los desafíos científicos más urgentes del mundo al promover la energía sostenible, proteger la salud humana, crear nuevos materiales y revelar el origen y el destino del Universo. Fundado en 1931, la experiencia científica de Berkeley Lab ha sido reconocida con 13 premios Nobel. La Universidad de California administra Berkeley Lab para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU.

La Oficina de Ciencias del DOE es el mayor patrocinador de la investigación básica en las ciencias físicas en los Estados Unidos y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más urgentes de nuestro tiempo. 

La Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF) es una agencia federal independiente creada por el Congreso en 1950 para promover el progreso de la ciencia. NSF apoya la investigación básica y las personas para crear conocimiento que transforme el futuro.

Establecida en 2007 por Mark Heising y Elizabeth Simons, la Fundación Heising-Simons se dedica a promover soluciones sostenibles en el medio ambiente, al apoyar la investigación innovadora en ciencia y mejorar la educación de los niños.

La Fundación Gordon y Betty Moore, establecida en 2000, busca promover la conservación del medio ambiente, el cuidado del paciente y la investigación científica. El Programa de Ciencias de la Fundación tiene como objetivo lograr un impacto significativo en el desarrollo de la investigación científica transformadora y provocadora y aumentar el conocimiento en campos emergentes.

El Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC) del Reino Unido coordina la investigación sobre algunos de los desafíos más importantes a los que se enfrenta la sociedad, como las necesidades energéticas futuras, el monitoreo y la comprensión del cambio climático y la seguridad global. Ofrece becas y apoyo en física de partículas, astronomía y física nuclear.

Contactos

David Schlegel
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)
Cel: +1 510 965 3287
Correo electrónico: djschlegel@lbl.gov

Arjun Dey
NSF’s NOIRLab
Cel: +1 520 981 9024
Correo electrónico: dey@noao.edu

Amanda Kocz
Press and Internal Communications Officer
NSF’s NOIRLab
Cel: +1 520 318 8591
Correo electrónico: amanda.kocz@noirlab.edu

Esta es una traducción del Comunicado de Prensa de NOIRLab noirlab2103.