kozmos.hr
  • Naslovnica
  • /
  • Astronomija
  • /
  • Spektroskopski instrument tamne energije (DESI) radi na najvećoj 3D karti svemira
Astronomija

Spektroskopski instrument tamne energije (DESI) radi na najvećoj 3D karti svemira

Izvor: D. Schlegel/Berkeley Lab using data from DESI)
objavljeno

Spektroskopski instrument tamne energije (DESI) završio je prvih sedam mjeseci svog istraživanja, razbivši sve prethodne rekorde za trodimenzionalna istraživanja galaksija te stvorivši najveću i najdetaljniju kartu svemira ikada.

Spektakularna 3D karta svemira

Ipak, to je samo oko 10% ukupnog puta na petogodišnjoj misiji. Nakon što bude dovršena, detaljna 3D karta omogućit će bolje razumijevanje tamne energije, a time i fizičarima i astronomima omogućiti bolje razumijevanje prošlosti i budućnosti svemira. U međuvremenu, impresivna tehnička izvedba dosadašnjeg istraživanja pomaže znanstvenicima otkriti tajne najmoćnijih izvora svjetlosti u svemiru.

“Ima puno ljepote u tome”, rekao je znanstvenik iz Berkeley laboratorija Julien Guy, jedan od govornika. “U distribuciji galaksija na 3D karti postoje ogromne nakupine, filamenti i praznine. One su najveće strukture u svemiru. Ali unutar njih nalazite otisak vrlo ranog svemira i povijest njegovog širenja.”

DESI

DESI je izvorno predložen prije više od deset godina, a izgradnja instrumenta započela je 2015. Postavljen je na 4-metarskom teleskopu Nicholas U. Mayall u Nacionalnom opservatoriju Kitt Peak u blizini Tucsona, Arizona. Kitt Peak National Observatory je program NOIRLaba Nacionalne zaklade za znanost (NSF), s kojim američko Ministarstvo energetike sklapa ugovor za upravljanje Mayallovim teleskopom za DESI istraživanje. Instrument je ugledao prvo svjetlo krajem 2019. Zatim je, tijekom faze testiranja, nastupila pandemija koronavirusa, zatvorivši teleskop na nekoliko mjeseci, iako su se neki radovi nastavili na daljinu. U prosincu 2020. DESI je ponovno okrenuo pogled prema nebu, testirajući svoj hardver i softver, a u svibnju 2021. bio je spreman započeti svoje znanstveno istraživanje.

Promatranje milijuna galaksija

Velika razina preciznosti instrumenta potrebna je za postizanje primarnog zadatka istraživanja: prikupljanje detaljnih slika spektra boja milijuna galaksija na više od trećine neba. Rastavljajući svjetlost iz svake galaksije u njen spektar boja, DESI može odrediti koliko je svjetlost pomaknuta u crvenu boju – rastegnuta prema crvenom kraju spektra širenjem svemira tijekom milijardi godina. Upravo ti crveni pomaci omogućuju DESI-ju da vidi dubinu neba.

Općenito, što je spektar galaksije više pomaknut u crveno, to je ona udaljenija. S 3D kartom kozmosa u ruci, fizičari mogu ucrtati jata i superklastere galaksija. Te strukture nose odjeke njihovog početnog formiranja, kada su bile samo mreškanje u ranom svemiru. Izdvajajući te odjeke, fizičari mogu koristiti DESI-jeve podatke kako bi odredili povijest širenja svemira.

“Naš znanstveni cilj je izmjeriti otisak valova u primordijalnoj plazmi”, rekao je Guy. “Zapanjujuće je da zapravo možemo otkriti učinak ovih valova milijardama godina kasnije, i to tako brzo u našem istraživanju.”

Širenje svemira i tamna energija

Razumijevanje povijesti ekspanzije je ključno, a u pitanju je ništa manje od sudbine cijelog svemira. Danas je oko 70% sadržaja svemira tamna energija, tajanstveni oblik energije koji pokreće i ubrzava širenje svemira. Kako se svemir širi, pojavljuje se više tamne energije. Tamna energija će u konačnici odrediti sudbinu svemira: hoće li se zauvijek širiti? Hoće li se ponovno urušiti kao svojevrsni Veliki prasak u obrnutom smjeru? Odgovore na ova pitanja možemo dobiti kad saznamo nešto više o tome kako se tamna energija ponašala u prošlosti, a to je upravo ono za što je DESI dizajniran. Uspoređujući povijest širenja s poviješću rasta, kozmolozi mogu provjeriti drži li Einsteinova teorija opće relativnosti na tim golemim rasponima prostora i vremena.

Crne rupe i svijetle galaksije

Razumijevanje sudbine svemira morat će pričekati dok DESI ne dovrši više svojih istraživanja. U međuvremenu, DESI već donosi napredak u našem razumijevanju daleke prošlosti svemira odnosno o periodu prije više od 10 milijardi godina kada su galaksije još bile mlade. “DESI će nam reći više o fizici formiranja i evolucije galaksija.”, rekla je Ragadeepika Pucha, studentica diplomskog studija astronomije na Sveučilištu Arizona koja radi na DESI-ju.

Pucha i njezini kolege koriste DESI podatke kako bi razumjeli ponašanje crnih rupa srednje mase u malim galaksijama. Smatra se da ogromne crne rupe naseljavaju jezgre gotovo svake velike galaksije, poput naše Mliječne staze. Ali još uvijek nije poznato da li male galaksije uvijek sadrže vlastite (manje) crne rupe u jezgri. Crne rupe same po sebi može biti gotovo nemoguće pronaći, ali ako privlače dovoljno materijala, lakše ih je uočiti.

Kada se plin, prašina i drugi materijal koji upadne u crnu rupu zagrije (do temperature toplije od jezgre zvijezde), formira se aktivna galaktička jezgra (AGN). U velikim galaksijama, AGN-ovi su među najsjajnijim objektima u poznatom svemiru. Ali u manjim galaksijama, AGN-ovi mogu biti puno blijeđi i teže ih je razlikovati od novorođenih zvijezda. Spektri koje je snimio DESI mogu pomoći u rješavanju ovog problema, a njegov široki doseg donijet će više informacija o jezgri malih galaksija nego ikada prije. Te će jezgre, zauzvrat, dati znanstvenicima naznake o tome kako su se svijetli AGN-ovi formirali u ranom svemiru.

Astronomi ucrtali 25.000 crnih rupa na zapanjujuću kozmičku kartu

Kvazari

Kvazari, posebno svijetle vrste galaksija, spadaju među najsjajnije i najudaljenije poznate objekte. “Volim o njima razmišljati kao o stupovima svjetiljki, gledajući u prošlost svemira”, rekla je Victoria Fawcett, studentica diplomskog studija astronomije na Sveučilištu Durham u Velikoj Britaniji. Kvazari su izvrsne sonde ranog svemira zbog svoje moći, a DESI-jevi podaci mogli bi nas vratiti u prošlost 11 milijardi godina.

Fawcett i njezini kolege koriste DESI podatke kako bi razumjeli nastanak kvazara. Smatra se da kvazari nastaju okruženi omotačem prašine koja zacrveni njihovu svjetlost poput Sunca kroz izmaglicu. Kako stare, kvazari tjeraju ovu prašinu i postaju plaviji. Bilo je teško testirati ovu teoriju zbog malog broja podataka o crvenim kvazarima. DESI to mijenja, pronalazeći više kvazara od bilo kojeg prethodnog istraživanja. U konačnim podacima istraživanja očekuje se oko 2,4 milijuna kvazara.

“DESI je stvarno sjajan jer hvata mnogo blijeđe i puno crvenije objekte”, rekao je Fawcett. To, dodaje, omogućuje znanstvenicima da testiraju ideje o razvoju kvazara koje se prije nisu mogle testirati. I to nije ograničeno samo na kvazare. “Pronalazimo dosta egzotičnih sustava, uključujući velike uzorke rijetkih objekata koje jednostavno prije nismo bili u mogućnosti detaljno promatrati”, smatra Fawcett.

7,5 milijuna galaksija

Istraživanje je već katalogiziralo preko 7,5 milijuna galaksija, a pronalazi se oko milijun novihs svaki mjesec. Samo u studenom 2021. DESI je katalogizirao crvene pomake iz 2,5 milijuna galaksija. Očekuje se da će DESI do kraja svog rada 2026. imati preko 35 milijuna galaksija u svom katalogu što će omogućiti ogromnu raznolikost kozmoloških i astrofizičkih istraživanja.

“Svi ovi podaci stoje i samo čekaju da ih netko analizira”, dodaje Pucha. “A onda ćemo saznati jako puno nevjerojatnih stvari o galaksijama. Za mene je to prilično uzbudljivo.”

Kozmička 3D karta otkriva zanimljive značajke našeg Sunčevog sustava

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Becker A. (13. siječanj 2022.), Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Creates Largest 3D Map of the Cosmos, Newscenter.lbl.gov (pristup 21. siječanj 2022.)

 

Ja sam Matija Klarić.
Student sam Ekonomskog fakulteta, a u slobodno se vrijeme bavim volonterstvom te istraživanjem, čitanjem i pisanjem o mojim omiljenim temama; svemiru, astronomiji, astrofizici i tehnologiji.