[foto] 

Aquesta nit, i durant centenars de nits els propers cinc anys, un equip de físics i astrònoms de tot el món, treballant des d’un observatori a Xile, utilitzarà aquesta extraordinària màquina per intentar respondre algunes de les preguntes més fonamentals sobre el nostre univers.

El 31 d’agost és el dia en què el Dark Energy Survey (DES) va començar a operar oficialment. Els científics de l’equip d’investigació cartografiaran de forma sistemàtica una vuitena part del cel (5000 graus quadrats) amb un detall sense precedents. L’inici del cartografiat és la culminació de deu anys de planificació, construcció i posada a punt de la instrumentació per part de científics de 25 institucions de sis països.

“Amb el començament del cartografiat, el treball de més de 200 col·laboradors comença a donar els seus fruits”, afirma el director de DES Josh Frieman, del Laboratori de l’Accelerador Nacional Fermi (Fermilab) del Departament d’Energia dels EUA. “És un moment emocionant en la cosmologia, quan podem utilitzar les observacions de l’univers distant per mostrar la naturalesa fonamental de la matèria, energia, espai i temps.”

L’eina principal del cartografiat és la Càmera d’Energia Fosca (DECam), una càmera digital de 570 megapíxels construïda al laboratori Fermilab a Batavia, Illinois, i instal·lada en el telescopi Victor M. Blanc, de 4 metres, a l’Observatori Interamericà de Cerro Tololo de la Fundació Nacional de Ciència dels Estats Units a Xile. La càmera inclou 5 lents construïdes de forma molt precisa, on una d’elles té gairebé un metre de diàmetre, i que, en conjunt, proporcionen imatges extremadament nítides sobre la totalitat del seu camp de visió.

La càmera DECam és l’instrument més poderós construït per a un cartografiat d’aquesta índole. Amb cada imatge instantània, serà capaç de veure la llum de més de 100.000 galàxies fins a 8 mil milions d’anys llum de distància.

La construcció d’aquesta càmera és el resultat d’una col·laboració internacional, on han tingut una participació destacada l’ICE (CSIC / IEEC) i l’IFAE de Barcelona i el CIEMAT, amb la contribució de la UAM, de Madrid. El consorci espanyol ha jugat un paper clau en la construcció i posada en funcionament de DECam, dissenyant, construint i verificant l’electrònica d’alta velocitat que realitza la lectura i control dels detectors CCDs de la càmera. A més, ha dissenyat i implementat el software que permet que el telescopi pogui apuntar amb molt alta precisió. També ha produït simulacions a gran escala de l’univers, les quals permeten desenvolupar i provar els mètodes d’anàlisi científic i interpretar les observacions.

“És una gran satisfacció veure com la feina de tants anys finalment es materialitza en aquesta càmera tan potent i podem començar ara a cartografiar l’univers per invetigar els seus secrets”, comenta Francisco Javier Castander de l’Intitut de Ciències de l’Espai (CSIC/IEEC).

En cinc anys, el cartografiat obtindrà imatges en color de 300 milions de galàxies i 100.000 cúmuls de galàxies i descobrirà 4.000 noves supernoves, moltes de les quals van ocurrir quan l’univers tenia la meitat del seu tamany actual. Les dades recollides seran analitzades al Centre Nacional per a Aplicacions de Supercomputació (NCSA), de la Universitat d’Illinois a Urbana-Champaign, i després enviades als científics de la col·laboració i el públic.

Amb les observacions obtingudes no serà possible veure, de forma directa, l’energia fosca. No obstant això, mitjançant l’estudi de l’expansió de l’univers i el creixement de l’estructura a gran escala amb el temps, l’estudi proporcionarà als científics les mesures més precises, fins a la data, de les propietats de l’energia fosca.

El cartografiat utilitzarà quatre mètodes per trobar evidències de l’energia fosca: • Recompte de cúmuls de galàxies. Mentre que la gravetat atreu la massa per formar galàxies, l’energia fosca la repel, separant-la. DECam veurà la llum de 100.000 cúmuls de galàxies que es troben a milers de milions d’anys llum de distància. El recompte del nombre de cúmuls de galàxies a diferents èpoques permet estudiar aquesta competició còsmica entre la gravetat i l’energia fosca.

• Mesura de supernoves. Una supernova és una estrella que explota i pot arribar a ser tan brillant com tota una galàxia, que conté bilions d’estrelles. Mesurant la seva brillantor des de la Terra, els científics poden saber a quina distància es troben. Aquesta informació pot ser utilitzada per a determinar la rapidesa amb què l’univers s’ha estat expandint des de l’explosió de l’estrella. El cartografiat Dark Energy Survey pretén descobrir 4.000 d’aquestes supernoves, les quals van explotar fa milers de milions d’anys a galàxies que es troben a milers de milions d’anys llum de distància.

• Estudi de la curvatura de la llum. Quan la llum de les galàxies distants, que viatja per l’espai es troba amb la matèria fosca, tendeix a corbar-se al voltant d’aquesta, fent que les galàxies apareguin distorsionades a les imatges que s’obtenen amb el telescopi. L’estudi mesurarà les formes de 200 milions de galàxies, per revelar la batalla que hi ha entre la gravetat i l’energia fosca en donar forma a les acumulacions de matèria fosca a l’espai.

• Ús d’ones sonores per elaborar un mapa a gran escala de l’expansió de l’univers amb el temps. Quan l’univers tenia menys de 400.000 anys, la interacció entre la matèria i la llum va desencadenar una sèrie d’ones sonores viatjant a gairebé dos terços de la velocitat de la llum. Aquestes ones van deixar la seva empremta a la distribució de galàxies a l’univers. El Dark Energy Survey mesurarà les posicions de 300 milions de galàxies a l’espai per trobar aquesta empremta impresa a la distribució de les galàxies i utilitzar la informació que proporciona per inferir la història de l’expansió còsmica .

“La combinació d’aquestes quatre técniques fa que el Dark Energy Survey tingui una capacitat única al món per ajudar-nos a entendre el misteri de la naturalesa de l’energia forca, que és la clau per a descobrir quin serà el destí final de l’univers”, explica Ramon Miquel, de l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE).

El projecte del “Dark Energy Survey” està finançat per l’Oficina de Ciència del Departament d’Energia i la Fundació Nacional de Ciència, ambdues dels EUA, els organismes de finançament a Espanya, el Regne Unit, Brasil, Alemanya i Suïssa, així com finançament de les institucions participants.

Més informació sobre el projecte Dark Energy Survey, inclosa la llista d’institucions participants, està disponible a la pàgina web: www.darkenergysurvey.org.