Ancheta energiei întunecate

The Dark Energy Survey ( DES ) este o campanie de observație de cinci ani realizată prin studierea benzii electromagnetice în infraroșu apropiat și în vizibil, vizând înțelegerea dinamicii de expansiune a universului și a creșterii structurii sale pe scară largă . ^[1] Sondajul este o colaborare între institute de cercetare și universități din Statele Unite, ^[2] Brazilia, ^[3] Regatul Unit, Germania, Spania și Elveția.

Sondajul utilizează Telescopul Victor M. Blanco de 4 metri situat la observatorul chilian Cerro Tololo (CTIO). operat de observatorul NOAO din SUA. Telescopul este echipat cu o cameră (DECam, Dark Energy Camera ) ^[4] , care permite obținerea unor imagini mai sensibile în partea roșie a spectrului vizibil și în infraroșul apropiat, comparativ cu instrumentele utilizate anterior.

DECam are unul dintre cele mai mari câmpuri vizuale (2,2 grade în diametru) pentru vizualizarea solului în optică și în infraroșu ^[4] . Studiul va observa 5.000 de grade pătrați de cer sudic pentru o zonă între Telescopul Polului Sud și zona Stripe 82 captată de SDSS ( Sloan Sky Digital Survey ) pentru a evita influența luminoasă a Căii Lactee. Ancheta necesită cinci ani de explorare cu 10 fotografii complete cu cinci filtre optice ( g , r, i, z și Y ) ^[5] . DES a început oficial în august 2013 și a finalizat al doilea sezon în februarie 2015.

Prezentare generală

Ancheta energiei întunecate investighează dinamica și structura pe scară largă a universului prin studierea a patru fenomene sensibile la orice energie care accelerează universul. Deoarece fiecare sondaj consideră o cantitate observabilă diferită, rezultatele nu vor fi afectate de erori de măsurare identice. Fenomenele cercetate sunt: supernove de tip IA , oscilații acustice barionice (BAO), numărul de grupuri de galaxii ^[6] și lentilele gravitaționale slabe (curbura luminii datorată gravitației).

Se crede că supernovele de tip Ia sunt explozii termonucleare care apar atunci când stelele pitice albe din sistemele binare câștigă masă de la stelele însoțitoare. ^[7] Luminozitatea acestor evenimente permite astronomilor să le detecteze chiar și la distanțe foarte mari. Rata de expansiune a universului poate fi derivată din observații ale distanței de luminozitate și schimbarea roșie a supernovelor de tip IA îndepărtate. Celelalte referințe (BAO, grupuri de galaxii și lentile slabe) utilizate de DES permit oamenilor de știință să înțeleagă simultan expansiunea universului și evoluția perturbațiilor în densitatea câmpurilor de materie întunecată . Astfel de perturbații au fost legate intrinsec de formarea galaxiilor și grupurilor de galaxii. Modelul cosmologic standard presupune că fluctuațiile cuantice ale densității câmpului diferitelor elemente care erau prezente când universul nostru era foarte tânăr au fost consolidate printr-o expansiune foarte rapidă numită inflație . Colapsul gravitațional a schimbat aceste fluctuații inițiale pe măsură ce materia barionică a intrat în câmpul gravitațional potențial al celor mai dense regiuni ale spațiului pentru a forma galaxii. Cu toate acestea, rata de creștere a acestor halouri de materie întunecată este sensibilă la dinamica expansiunii universului, iar DES va folosi această condiție pentru a testa proprietățile acestei expansiuni.

DECam, noua cameră instalată la telescopul Victor M. Blanco , permite observații care nu sunt disponibile în observațiile anterioare, cum ar fi Sloan Digital Sky Survey . O diferență semnificativă între CCD- ul anterior al telescopului Victor M. Blanco și noul DECam este eficiența cuantică îmbunătățită în partea roșie a spectrului vizibil și în spectrul infraroșu apropiat . ^[8] Aceasta este o proprietate foarte importantă pentru observarea surselor foarte îndepărtate, cum ar fi supernovele AI sau galaxii, deoarece extinderea Shifta universului (schimburi) fotonii emiși de o anumită sursă către lungimi de undă roșiatice (lung). În schimb, siliciul , care este elementul principal utilizat pentru construirea CCD-urilor, pare transparent la lumina infraroșie, iar această problemă a necesitat dezvoltări tehnologice semnificative.

DECam

DECam este o cameră care înlocuiește camera precedentă de focalizare primară de pe telescopul Victor M. Blanco. Camera este formată din trei componente principale: mecanică, optică și CCD.

Mecanică

Mecanica mașinii constă dintr-un filtru comutator cu 8 filtre și un obturator. Există, de asemenea, un tambur optic care acceptă 5 lentile de corecție, dintre care cel mai mare are 98cm în diametru. Aceste componente sunt fixate pe planul focal CCD răcit la -100 ° C cu azot lichid pentru a reduce zgomotul termic din CCD. Planul focal este menținut într-o stare de vid de ^10-6 Torr pentru a evita condensarea senzorilor. Întreaga mașină cu lentile, filtre și CCD cântărește aproximativ 4 tone. Suportul fizic pe prima focalizare este garantat de un sistem hexapod (actuatoare prismatice robotizate paralele ) care permite ajustarea focală în timp real.

Optică

Camera este echipată cu filtre u, g, r, i, z, Y ^[9] similare cu cele utilizate în Sloan Digital Sky Survey (SDSS) . Acest lucru permite DES să detecteze deplasările fotometrice la roșu ale z≈1. DECam conține, de asemenea, cinci lentile cu funcții de corecție optică pentru a extinde câmpul vizual al telescopului la un diametru de 2,2 ° .

CCD

Imagine simulată a matricei CCD pe DECam. Fiecare dreptunghi este un singur CCD. Dreptunghiul verde din stânga sus reprezintă dimensiunile unui iPhone 4 .

Senzorul științific DECam este format dintr-o cameră CCD cu o matrice de 62 de rețele de 2048 × 4096 pixeli retroiluminate pentru un total de 520 megapixeli; se utilizează un CCD suplimentar de 2048 × 2048 pixeli cu 12 rețele pentru orientarea telescopului, alinierea și focalizarea. Planul focal DECam complet conține 570 megapixeli. CCD-ul DECam utilizând siliciu cu rezistivitate ridicată cu pixeli de 15 × 15 microni . Pentru comparație, CCD-ul utilizat pe un iPhone 4 folosește 1,75 × 1,75 microni pixeli cu 5 megapixeli. Pixelii mai mari permit DECam să colecteze mai multă lumină pe pixel, compensând sensibilitatea redusă la lumină, care este adecvată pentru un instrument astronomic.

Campanie de observare

Sondajul observațional DES este de așteptat să acopere o suprafață de 5000 de grade pătrați din cerul sudic pe parcursul a cinci ani, cu o adâncime a câmpului luminos de până la magnitudinea 24. Zona de observare a fost aleasă pentru a suprapune zona de detectare a Telescopului Polului Sud. deoarece tehnica sa de detectare a clusterelor prin efectul SZ (o distorsiune a radiației cosmice de fond) este complementară tehnicilor optice utilizate de DES. Zona de sondaj se suprapune, de asemenea, cu zonele de sondaj ale SDSS și ale telescopului VISTA datorită utilității informațiilor pe care campaniile de observație menționate anterior le pot partaja. ^[10] În zona de observare, suprafețele mai mici, însumând 30 de grade pătrate, vor fi supuse unei investigații, cu timpi de expunere mai lungi pentru a căuta supernove.

Supernove

Deoarece o caracteristică a supernovei este de a atinge o lumină maximă maximă comună, diferența de luminozitate se datorează în esență distanței dintre ele. DES va observa o porțiune a cerului în fiecare seară pentru a măsura distanțele a mii de supernove cu precizie ridicată. Cu sprijinul altor telescoape care măsoară modul în care lumina emisă de astfel de supernove este deplasată spre roșu (redshift) și apoi dimensiunea relativă a universului atunci când acea lumină a fost emisă în comparație cu astăzi, DES va reconstrui ultimele 10 miliarde de expansiune cosmică cu mare precizie.

Oscilații barionice acustice

Efect de lentilă gravitațională

Notă

^ (RO) Home - The Dark Energy Survey , pe The Dark Energy Survey. Adus la 8 septembrie 2017 .
^ DES: colaborări .
^ DES-Brazilia. Arhivat 22 octombrie 2014 la Internet Archive . , Consorțiul DES-Brazilia.
^ ^a ^b Camera de energie întunecată (DECam) , Observatorul interamericean Cerro Tololo .
^ (EN) DES: prezentare generală pe darkenergysurvey.org.
^ (EN) K. Bechtol, A. Drlica-Wagner și colab., OPȚI NOI COMPANII LATIOSI CĂLĂTORI Descoperiți ÎN DATELE SONDAGEI DE ENERGIE întunecată , în Astrophisical Journal, vol. 807, nr. 1, 30 iunie 2015.
^ (EN) Știri despre prima simulare 3D de succes a unei supernove de tip IA. , pe www-news.uchicago.edu , 22 martie 2007.
^ (EN) Diverse, Starea proiectului Camerei de cercetare a energiei întunecate (DECam) , pe procedure.spiedigitallibrary.org, 24 septembrie 2012.
^ Descriere filtru SDSS
^ Colaborarea sondajului de energie întunecată, Descrierea sondajului de energie întunecată pentru astronomi ( PDF ), pe sondajul de energie întunecată . Adus la 1 martie 2015 .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre sondajul energiei întunecate

linkuri externe

Site-ul Dark Energy Survey
Program științific al campaniei de observare

Portalul astronomiei : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de astronomie și astrofizică

[1] (RO) Home - The Dark Energy Survey , pe The Dark Energy Survey. Adus la 8 septembrie 2017 .

[deshp-2] DES: colaborări .

[desbrazil-3] DES-Brazilia. Arhivat 22 octombrie 2014 la Internet Archive . , Consorțiul DES-Brazilia.

[dec_cam-4] Camera de energie întunecată (DECam) , Observatorul interamericean Cerro Tololo .

[5] (EN) DES: prezentare generală pe darkenergysurvey.org.

[6] (EN) K. Bechtol, A. Drlica-Wagner și colab., OPȚI NOI COMPANII LATIOSI CĂLĂTORI Descoperiți ÎN DATELE SONDAGEI DE ENERGIE întunecată , în Astrophisical Journal, vol. 807, nr. 1, 30 iunie 2015.

[7] (EN) Știri despre prima simulare 3D de succes a unei supernove de tip IA. , pe www-news.uchicago.edu , 22 martie 2007.

[8] (EN) Diverse, Starea proiectului Camerei de cercetare a energiei întunecate (DECam) , pe procedure.spiedigitallibrary.org, 24 septembrie 2012.

[sdss_filters-9] Descriere filtru SDSS

[10] Colaborarea sondajului de energie întunecată, Descrierea sondajului de energie întunecată pentru astronomi ( PDF ), pe sondajul de energie întunecată . Adus la 1 martie 2015 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]