-El Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) libera hoy el primer conjunto de datos de este proyecto
Guanajuato, Gto., a 13 de junio de 2023.- El universo es grande, y se está haciendo más grande. Para estudiar la energía oscura, la fuerza misteriosa detrás de la expansión acelerada de nuestro universo, las y los científicos están utilizando el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI, por sus siglas en inglés) para mapear alrededor de 40 millones de galaxias, cuásares y estrellas. Hoy, la colaboración lanzó públicamente su primer conjunto de datos, con casi 2 millones de objetos para que la comunidad científica explore.
El conjunto de datos de poco más de 80 terabytes proviene de 2 mil 480 observaciones tomadas durante seis meses durante la fase de "validación del censo" del experimento en 2020 y 2021. En este periodo entre encender el instrumento y comenzar la ejecución científica oficial, las y los investigadores se aseguraron de que su plan para usar el telescopio cumpliría sus objetivos científicos, por ejemplo, al comprobar cuánto tiempo llevó observar galaxias de diferente brillo y validando la selección de estrellas y galaxias para observar.
“El hecho de que DESI funcione tan bien y que la cantidad de datos de grado científico que tomó durante la validación del sondeo sea comparable a los sondeos del cielo adquiridos anteriormente es un logro monumental”, dijo Nathalie Palanque-Delabrouille, co-portavoz de DESI y miembro científico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab), que gestiona el experimento. “Este hito demuestra que DESI es una fábrica espectroscópica única cuyos datos no sólo permitirán el estudio de la energía oscura, sino que también serán codiciados por toda la comunidad científica para abordar otros temas, como la materia oscura, las lentes gravitatorias y la morfología galáctica”.
Hoy la colaboración también publica una serie de artículos relacionados con la liberación anticipada de datos, que incluyen una medición inicial del aglutinamiento de galaxias, estudios de objetos extraños, y una descripción del instrumento y de las operaciones del sondeo. Los artículos se basan en una primera medición de la escala de distancia cosmológica por DESI publicada en abril pasado, utilizando además los primeros dos meses del sondeo general que no están incluidos en estos datos liberados. “El análisis de estos primeros datos nos ha permitido demostrar que la calidad de los mismos y las herramientas de análisis con las que contamos son excepcionales. La infraestructura presente y la que estamos desarrollando permitirán explotar estas observaciones al máximo, con la finalidad de entender mejor a nuestro Universo ", nos comenta la Dra. Alma Xóchitl González Morales, investigadora por México (CONAHCYT) comisionada en la Universidad de Guanajuato, líder científica del área de Lyman alfa dentro de la colaboración y quien jugó un papel importante en los estudios que acompañan a esta primera liberación de datos.
DESI utiliza 5000 posicionadores robóticos para mover fibras ópticas que capturan la luz de objetos a millones o miles de millones de años luz de distancia. Es el espectrógrafo de estudio multiobjeto más potente del mundo, capaz de medir la luz de más de 100,000 galaxias en una noche. Esa luz les dice a las y los investigadores qué tan lejos está un objeto, construyendo un mapa cósmico en 3D.
"La validación del censo fue muy importante para DESI porque nos permitió, antes de comenzar el censo principal, ajustar nuestra selección de todos los objetos, incluidas estrellas, galaxias brillantes, galaxias rojas luminosas, galaxias de líneas de emisión y cuásares", dijo Christophe Yeche, un científico de la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA) que codirige el grupo de selección de objetivos. “Hemos podido optimizar nuestra selección y confirmar nuestra estrategia de observación”.
A medida que el universo se expande, estira la longitud de onda de la luz, haciéndola más roja, una característica conocida como corrimiento al rojo. Cuanto más lejos esté una galaxia, mayor será su corrimiento al rojo. DESI se especializa en recopilar corrimientos al rojo de millones de galaxias que luego pueden usarse para resolver algunos de los mayores acertijos de la cosmología, como por ejemplo qué es la Energía Oscura.
“El corrimiento al rojo actúa como una coordenada más, permitiendo localizar a las galaxias en tres dimensiones; con la finalidad de explorar la estructura a gran escala del Universo como no se ha hecho antes. El estudio de este mapa podría dar respuesta a varios de los enigmas que componen nuestro modelo del Universo, como las componentes oscuras, la masa de los neutrinos, o bien, descubrir señales del universo primitivo. También pondrá a prueba a la teoría gravitacional de Einstein”, nos menciona el Dr. Gustavo Niz Quevedo, del Departamento de Física de la Universidad de Guanajuato.
Si bien el objetivo principal de DESI es comprender la energía oscura, gran parte de los datos también se pueden usar en otros estudios astronómicos. Por ejemplo, la primera publicación de datos contiene imágenes detalladas de algunas áreas conocidas del cielo, como el campo profundo de Hubble.
“Hay algunos lugares muy transitados en los que hemos profundizado en el cielo”, dijo Stephen Bailey, científico de Berkeley Lab que dirige la gestión de datos para DESI. “Hemos tomado valiosas imágenes espectroscópicas en áreas que son de interés para el resto de la comunidad, y esperamos que otras personas tomen estos datos y hagan ciencia adicional con ellos”.
Ya han surgido dos hallazgos interesantes: la evidencia de una migración masiva de estrellas hacia la galaxia de Andrómeda y cuásares increíblemente distantes. Estos últimos son agujeros negros supermasivos extremadamente brillantes y activos que a veces se encuentran en el centro de las galaxias.
“Observamos algunas áreas con alta profundidad. La gente analizó esos datos y descubrió cuásares de desplazamiento al rojo muy alto, que aún son tan raros que básicamente cualquier descubrimiento de ellos es útil”, dijo Anthony Kremin, investigador postdoctoral en Berkeley Lab que dirigió el procesamiento de datos para la publicación temprana de datos. “Esos cuásares de alto corrimiento al rojo generalmente se encuentran con telescopios muy grandes, por lo que el hecho de que DESI, un instrumento de exploración más pequeño de 4 metros, pudiera competir con esos observatorios dedicados más grandes fue un logro del que estamos muy orgullosos y demuestra el rendimiento excepcional del instrumento.”
La validación del censo también fue una oportunidad para probar el proceso de transformación de datos sin procesar provenientes de los diez espectrómetros de DESI (que dividen la luz de una galaxia en diferentes colores) en información útil.
"Si las miras las imágenes que provienen directamente de la cámara parecerían tonterías, como líneas en una imagen extraña y borrosa", dijo Laurie Stephey, arquitecta de datos en el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación de Energía (NERSC), la supercomputadora que procesa los datos de DESI. “La magia ocurre en el procesamiento y el software que puede decodificar los datos. Es emocionante que tengamos la tecnología para hacer que los datos sean accesibles para la comunidad de investigación y que podamos respaldar esta gran pregunta de "¿qué es la energía oscura?"
Los primeros datos de DESI fueron un proyecto único para NERSC. Todo el código del experimento, incluido el trabajo pesado computacional, está escrito en el lenguaje de programación Python en lugar del tradicional C++ o Fortran.
“Esa fue la primera vez que se demostró que el uso de Python puro era un enfoque factible para un experimento importante en NERSC y, desde entonces, Python se ha vuelto cada vez más común en la carga de trabajo de nuestros usuarios”, dijo Stephen.
La publicación temprana de datos de DESI ahora está disponible para acceder de forma gratuita a través de NERSC.
Todavía hay muchos datos por venir del experimento. DESI actualmente lleva dos años de los cinco de su ejecución total y va adelantado en su búsqueda para recopilar más de 40 millones de corrimientos al rojo. El censo ya ha catalogado más de 26 millones de objetos astronómicos en su recorrido científico y está agregando más de un millón por mes. El Dr. Luis Arturo Ureña López, también del Departamento de Física de la Universidad de Guanajuato, nos comenta que “el experimento avanza mejor de lo esperado y se espera termine antes del tiempo esperado. Esto permitirá explorar diferentes alternativas científicas en sus últimos años de operación y por varios más posteriormente. Los datos que se liberan hoy son sólo el comienzo de los frutos de esta gran colaboración”.
DESI cuenta con el respaldo de la Oficina de Ciencias del DOE y del Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. La Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Reino Unido, la Fundación Gordon y Betty Moore, la Fundación Heising-Simons, la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA), el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología de México (CONAHCyT), el Ministerio de Ciencia e Innovación de España y por las instituciones miembros de DESI.
La colaboración DESI tiene el honor de poder realizar investigaciones científicas en Iolkam Du'ag (Kitt Peak), una montaña con un significado particular para la Nación Tohono O'odham, cuyo territorio se extiende tradicionalmente entre E.U.A. y México.
En México, el proyecto DESI fue originalmente financiado por el antes CONACYT, y hoy en día continúa con financiamiento de las instituciones involucradas. El grupo Mexicano encabezado por el Dr. Axel de la Macorra (Inst. Física, UNAM) está formado por: Dr. Gustavo Niz, Dr. Luis Ureña y Dra. Alma Gonzalez (Universidad de Guanajuato); Dra. Mariana Vargas (Inst. Física, UNAM); Dr. Octavio Valenzuela (Inst. de Astronomía, UNAM); Dr. Tonatiuh Matos (CINVESTAV) y Drs. Jorge Cervantes y Alejandro Aviles (ININ); además de muchos estudiantes asociados al proyecto.
El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de EE.UU fue fundado en 1931 con la creencia de que los mayores desafíos científicos se abordan mejor en equipo. Sus científicos han sido reconocidos con 16 premios Nobel. En la actualidad, los investigadores de Berkeley Lab desarrollan soluciones medioambientales y de energía sostenible, crean nuevos materiales útiles, avanzan en las fronteras de la informática y exploran los misterios de la vida, la materia y el universo. Científico(a)s de todo el mundo confían en las instalaciones del laboratorio para su propia ciencia de descubrimiento. Berkeley Lab es un laboratorio nacional multiprograma, administrado por la Universidad de California para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de los Estados Unidos.
La Oficina de Ciencias del DOE es el mayor patrocinador individual de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para obtener más información, visite energy.gov/science.
Video del sobrevuelo de galaxias:
https://www.youtube.com/watch?v=8LGB5PYhP8Q&ab_channel=BerkeleyLab
