Phillip Hopkins
0 
2272
475
Een 45 jaar oude telescoop krijgt een high-tech upgrade waarmee hij naar antwoorden kan zoeken op de meest verwarrende vragen in de astronomie, waaronder het bestaan van donkere energie, een hypothetische onzichtbare kracht die de uitbreiding van het heelal.
De Nicholas U. Mayall-telescoop in Arizona sloot eerder deze week om zich voor te bereiden op de installatie van een apparaat van 9 ton met 5.000 robots van potloodformaat die glasvezelsensoren richten op verre sterrenstelsels.
Elke 20 minuten zullen de draaiende robots zich verplaatsen om het instrument - genaamd het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) - een nieuw deel van de lucht te laten vastleggen. Tien extreem krachtige instrumenten, spectrografen genaamd, analyseren vervolgens het licht van de verre objecten die door de sensoren worden opgevangen en creëren wat tot nu toe is beschreven als de grootste en meest gedetailleerde 3D-kaart van het universum. [De 18 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde]
"We zijn in 2010 begonnen met een conceptueel ontwerp voor het instrument", zei Joseph Silber, een DESI-projectingenieur die werkt aan het Lawrence Berkeley Laboratory van de University of California, in een verklaring. "Het is gebaseerd op de wetenschap die is gedaan met het Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) -instrument. Maar het wordt allemaal robotisch gedaan in plaats van handmatig."
Het BOSS-instrument, op het Apache Point Observatory in New Mexico, beschikt over 1.000 optische vezels die lichtsignalen kunnen detecteren van de zwakste en verste sterrenstelsels. Voor DESI gebruikten de ingenieurs vijf keer zoveel vezels. BOSS-onderzoekers moeten metalen platen gebruiken met zorgvuldig geboorde gaten om de optische vezels naar hun doelen te leiden. Voor elk deel van de lucht dat ze in beeld willen brengen, moeten de ingenieurs nieuwe platen maken en deze op de telescoop monteren. In het geval van DESI zullen de robots al het harde werk doen, waardoor de snelheid van het scannen aanzienlijk wordt verhoogd, aldus de onderzoekers.
"Er zijn 5.000 individuele robots, en elke robot drijft één optische vezel aan", vertelde Silber. "De optische vezel wordt dan ongeveer 50 meter door de telescoop geleid naar een aparte ruimte waar deze zeer grote en gevoelige spectrograafinstrumenten zijn geïnstalleerd."
Door te meten hoe de golflengte van licht afkomstig van verre sterrenstelsels (of enig hemellichaam) verandert, kunnen de onderzoekers achterhalen hoe ver ze zijn verwijderd en hoe snel de sterrenstelsels weggaan. Wanneer een object van ons af beweegt, verschuift zijn licht naar het rode deel van het lichtspectrum (een langere golflengte), en daarom wordt het roodverschuiving genoemd.
De schaal en complexiteit van de kaart zullen de wetenschappers helpen te begrijpen hoe donkere energie en zwaartekracht hebben gestreden tijdens de evolutie van het universum. Donkere energie is de nog niet bewezen kracht die concurreert met de zwaartekracht en de versnelde uitdijing van het universum veroorzaakt. Geschat wordt dat de donkere energie tot 68 procent uitmaakt van de totale energie die in het universum aanwezig is.
Door de gevoeligheid van het instrument kunnen astronomen sterrenstelsels zien die zo ver weg zijn dat hun licht vele miljarden jaren naar de aarde reist. De onderzoekers zeiden dat het instrument, door te kijken naar hoe lang het duurt voordat het licht het bereikt, hen in staat zou stellen om tot 11 miljard jaar geleden terug te kijken. [Ons uitbreidende universum: leeftijd, geschiedenis en andere feiten]
"Een van de belangrijkste manieren waarop we meer te weten komen over het onzichtbare universum is door zijn subtiele effecten op de clustering van sterrenstelsels", aldus DESI Collaboration-medewoordvoerder Daniel Eisenstein van de Harvard University. "De nieuwe kaarten van DESI zullen een voortreffelijk nieuw niveau van gevoeligheid bieden in onze studie van kosmologie."
Volgens Brenna Flaugher, een DESI-projectwetenschapper die de afdeling Astrofysica van de Fermi National Accelerator leidt, zal DESI tijdens de geplande vijfjarige operaties snelheden meten van zo'n 30 miljoen sterrenstelsels en quasars - superzware zwarte gaten omgeven door een schijf van materiaal in een baan. Laboratorium.
"In plaats van een voor een kunnen we de snelheden van 5.000 sterrenstelsels tegelijk meten", zei ze.
Het instrument, een samenwerking tussen 71 onderzoeksinstellingen, zal ongeveer 10 keer meer data vastleggen dan zijn voorganger BOSS.
"Bij dit project draait alles om het genereren van enorme hoeveelheden gegevens", zegt DESI-directeur Michael Levi van het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) van het Department of Energy, dat het project leidt. De onderzoekers gaan de data gebruiken in computersimulaties van universums.
Silber en zijn team hebben al 3.000 positioneringsrobots geproduceerd en deze geïnstalleerd in wigvormige bloembladen die in het brandpuntsvlak van het instrument zullen worden ingebed. De zes lenzen van DESI ondergaan momenteel een laatste behandeling aan het University College London en zullen dit voorjaar naar de VS worden verzonden, zodat de installatie van de componenten kan beginnen..
DESI zal naar verwachting in het voorjaar van 2019 zijn eerste metingen uitvoeren.