劳伦斯·伯克利国家实验室
尼古拉斯U上的星迹
亚利桑那州图森市附近基特峰国家天文台的Mayall 4米望远镜
信用:KPNO/荷兰/国家科学基金会/澳大利亚/巴基斯坦
马伦菲尔德 暗能量光谱仪器(DESI)打破了之前所有的三维星系测量记录，创造了有史以来最大、最详细的宇宙地图，从而结束了前七个月的测量工作
然而，这仅仅是其五年使命的10%
一旦完成，这张异常详细的三维地图将会让我们对暗能量有更好的了解，从而让物理学家和天文学家对宇宙的过去和未来有更好的了解
与此同时，迄今为止令人印象深刻的技术性能和真正的宇宙成就正在帮助科学家揭示宇宙中最强大的光源的秘密
DESI是由能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)管理的国际科学合作项目，主要资金来自能源部科学办公室的建设和运营
DESI的科学家们本周在伯克利实验室主办的名为CosmoPalooza的网络研讨会上展示了该仪器的性能和一些早期天体物理学的结果，该研讨会还将介绍其他领先宇宙学实验的最新进展
演讲者之一、伯克利实验室的科学家朱利安·盖伊说:“它很美。”
“在三维地图中的星系分布中，有巨大的星团、细丝和空洞
它们是宇宙中最大的结构
但是在它们里面，你会发现早期宇宙的印记，以及从那以后宇宙膨胀的历史
" DESI已经走了很长的路来达到这一点
该仪器最初于十多年前提出，于2015年开始建造
它被安装在尼古拉斯大学
亚利桑那州图森市附近基特峰国家天文台的Mayall 4米望远镜
基特峰国家天文台是国家科学基金会NOIRLab的一个项目，能源部与该项目签订合同，为DESI调查操作梅奥尔望远镜
该仪器于2019年末首次亮相
然后，在验证阶段，冠状病毒疫情来袭，关闭了望远镜几个月，尽管一些工作继续远程进行
2020年12月，DESI再次将目光转向天空，测试其硬件和软件，到2021年5月，它准备开始科学调查
但是一旦调查开始，DESI本身的工作并没有结束
俄亥俄州立大学的物理学家克劳斯·方斯赫德是该项目的一名仪器科学家，他将在CosmoPalooza DESI会议上发表第一篇论文，他说:“是持续不断的工作让这个仪器发挥作用。”
Honscheid和他的团队确保仪器平稳自动运行，理想情况下，在夜间观察时无需任何输入
他说:“我从夜间观察员那里得到的反馈是，轮班很无聊，我把这当成是一种恭维。”
但是这种单调的生产效率需要对5000个尖端机器人进行难以置信的详细控制，这些机器人在DESI仪器上定位光纤，确保它们的位置精确到10微米以内
“10微米很小，”Honscheid说
“它还不到人类头发的厚度
你必须定位每个机器人来收集来自数十亿光年外星系的光
每当我想到这个系统，我就想我们怎么可能做到这一点？DESI作为一种工具的成功是非常值得骄傲的
" DESI对宇宙的三维“CT扫描”
地球在左下方，从处女座、塞彭斯和大力神星座的方向望去，距离超过50亿光年
随着视频的进行，有利位置向布斯星座和北极光星座倾斜20度
每个彩色点代表一个星系，而星系又由1000亿到1万亿颗恒星组成
引力将星系聚集成被称为“宇宙网”的结构，有密集的星系团、细丝和空洞
信用:D
施莱格尔/柏克莱实验室使用来自德西的数据 看到暗能量的本来面目 要完成这项调查的主要任务，需要这样的精确度:收集覆盖整个天空三分之一以上的数百万个星系的详细彩色光谱图像
通过将来自每个星系的光分解成它的颜色光谱，DESI可以确定光被红移了多少——在到达地球之前的数十亿年里，由于宇宙的膨胀，光向光谱的红色端延伸
正是这些红移让DESI看到了天空的深度
一般来说，一个星系的光谱红移越多，距离越远
有了宇宙的三维地图，物理学家可以绘制星系团和超星系团的图表
这些结构承载着它们最初形成时的回声，那时它们只是婴儿宇宙中的涟漪
通过梳理这些回声，物理学家可以利用DESI的数据来确定宇宙的膨胀历史
盖伊说:“我们的科学目标是测量原始等离子体中波的印记。”
“令人震惊的是，我们能在几十亿年后，这么快就在我们的调查中检测到这些波的影响
" 理解膨胀的历史是至关重要的，这关系到整个宇宙的命运
如今，宇宙中大约70%的内容是暗能量，这是一种神秘的能量形式，推动着宇宙以前所未有的速度膨胀
随着宇宙的膨胀，更多的暗能量突然出现，加速了膨胀，这一循环推动了宇宙中暗能量的比例不断上升
暗能量将最终决定宇宙的命运:它会永远膨胀吗？它会不会在一次大爆炸中再次自我崩溃？还是会自己撕裂？回答这些问题意味着更多地了解暗能量在过去的表现——而这正是DESI的设计初衷
通过比较膨胀史和增长史，宇宙学家可以检验爱因斯坦的广义相对论是否适用于这些巨大的时空跨度
黑洞和明亮的星系 但是了解宇宙的命运将不得不等到DESI完成更多的调查
与此同时，DESI已经在推动我们对遥远过去的理解取得突破，那是100多亿年前，当时星系还很年轻
“这是相当惊人的，”研究DESI的亚利桑那大学天文学研究生Ragadeepika Pucha说
“DESI将告诉我们更多关于星系形成和演化的物理学知识
" Pucha和她的同事正在使用DESI数据来理解小星系中中等质量黑洞的行为
巨大的黑洞被认为存在于几乎每个大星系的核心，就像我们自己的银河系一样
但是小星系的核心是否总是包含它们自己的(更小的)黑洞仍然是未知的
黑洞本身几乎不可能被发现——但是如果它们吸引足够多的物质，它们就变得更容易被发现
一张幻灯片，展示了已完成的SDSS调查(左)和德西调查前几个月的星系三维地图(右)
地球位于中心，最远的星系距离为100亿光年
这些星系是从成像勘测构建的2-Dmap中选出的
每个点代表一个星系
信用:DESI合作团队 当落入黑洞的气体、尘埃和其他物质在进入过程中升温(达到比恒星核心更高的温度)时，一个活跃的星系核(AGN)就形成了
在大型星系中，活动星系核是已知宇宙中最亮的天体之一
但是在较小的星系中，活动星系核可能更暗，更难与新生恒星区分开来
DESI拍摄的光谱可以帮助解决这个问题——它在天空中的广泛覆盖将产生比以往更多的关于小星系核心的信息
反过来，这些核心将为科学家提供线索，说明早期宇宙中是如何形成明亮的活动星系核的
类星体——一种特别明亮的星系——是已知的最亮和最遥远的天体之一
英国达勒姆大学天文学研究生维多利亚·福西特说:“我喜欢把它们想象成灯柱，让我们回顾宇宙的历史。”
类星体是早期宇宙的优秀探测器，因为它们的绝对力量；DESI的数据将追溯到110亿年前
福西特和她的同事正在使用DESI数据来理解类星体本身的演化
人们认为类星体开始时被一层尘埃包围，这使得它们发出的光变红，就像太阳穿过薄雾一样
随着年龄的增长，它们会赶走灰尘，变得更蓝
但是很难检验这个理论，因为关于红色类星体的数据很少
DESI正在改变这种情况，发现的类星体比以往任何调查都多，估计有2个
最终勘测数据中预计有400万个类星体
福西特说:“DESI真的很棒，因为它能捕捉到更暗、更红的物体。”
她补充道，这使得科学家们能够检验之前无法检验的类星体演化的想法
这不仅仅局限于类星体
福西特说:“我们发现了相当多的奇异系统，包括我们以前无法详细研究的稀有物体的大样本。”
德西还会有更多
这项调查已经编目了超过7个
500万个星系，并且以每月超过100万个的速度增加
仅在2021年11月，DESI就对来自2
五百万个星系
到2026年运行结束时，DESI的星表中预计会有超过3500万个星系，从而能够进行大量的宇宙学和天体物理学研究
Pucha说:“所有这些数据就在那里，只是等待分析。”
“然后我们会发现很多关于星系的惊人的东西
对我来说，这很令人兴奋
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
