DESI ha mappato oltre 47 milioni di galassie e quasar, creando la più grande mappa 3D ad alta risoluzione del nostro Universo fino ad oggi. Grazie alle eccellenti prestazioni dello strumento e agli indizi che suggeriscono una possibile evoluzione dell’energia oscura, DESI proseguirà le osservazioni fino al 2028, ampliando ulteriormente la mappa. DESI è stato realizzato con finanziamenti dell’Ufficio per la Scienza del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ed è installato sul telescopio Nicholas U. Mayall da 4 metri della National Science Foundation statunitense.
Ieri sera, i 5000 occhi in fibra ottica dello strumento spettroscopico per l’energia oscura ( DESI ) si sono orientati verso una porzione di cielo vicino all’Orsa Minore. All’incirca ogni 20 minuti, si sono agganciati a lontani punti luminosi, raccogliendo fotoni che avevano viaggiato verso la Terra per miliardi di anni. Al sorgere del Sole, i collaboratori del DESI hanno celebrato il completamento di un’importante pietra miliare: aver mappato con successo l’intera area prevista nella mappa dell’Universo del DESI.
La ricerca
La ricerca quinquennale, conclusa in anticipo rispetto ai tempi previsti e con una quantità di dati di gran lunga superiore alle aspettative, ha prodotto la più grande mappa 3D ad alta risoluzione dell’Universo mai realizzata. I ricercatori utilizzano questa mappa per studiare l’energia oscura, l’ingrediente fondamentale che costituisce circa il 70% del nostro Universo e che ne sta guidando l’espansione accelerata.
La ricerca di DESI per comprendere l‘energia oscura è un’impresa globale. L’esperimento internazionale riunisce le competenze di oltre 900 ricercatori (tra cui 300 dottorandi) provenienti da più di 70 istituzioni. Il progetto è gestito dal Lawrence Berkeley National Laboratory ( Berkeley Lab ) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, e lo strumento è stato costruito e viene gestito con finanziamenti dell’Ufficio della Scienza del Dipartimento dell’Energia. DESI è installato sul telescopio Nicholas U. Mayall da 4 metri della National Science Foundation (NSF) presso l’osservatorio nazionale NSF Kitt Peak ( KPNO ) in Arizona, un programma NSF NOIRLab.
Confrontando la distribuzione delle galassie nel passato con quella attuale, i ricercatori possono tracciare l’influenza dell’energia oscura nel corso di 11 miliardi di anni di storia cosmica. Risultati sorprendenti ottenuti utilizzando i dati dei primi tre anni di DESI hanno suggerito che l’energia oscura, un tempo considerata una “costante cosmologica”, potrebbe evolversi nel tempo. Con l’insieme completo dei dati relativi ai primi cinque anni, i ricercatori avranno a disposizione molte più informazioni per verificare se questo indizio si affievolisce o si rafforza. Se confermato, rappresenterebbe un cambiamento epocale nel nostro modo di concepire l’Universo e il suo potenziale destino, che dipende dall’equilibrio tra materia ed energia oscura.
“È impossibile descrivere appieno tutto ciò che ha contribuito al successo di DESI come esperimento. Dai costruttori di strumenti e dagli ingegneri del software ai tecnici, al personale dell’osservatorio e agli scienziati, compresi molti ricercatori all’inizio della carriera, è stato davvero un lavoro di squadra”, afferma Stephanie Juneau, astronomo associato e rappresentante NSF NOIRLab per DESI. “In definitiva, lo stiamo facendo per tutta l’umanità, per comprendere meglio il nostro Universo e il suo destino finale. Dopo aver trovato indizi che l’energia oscura potrebbe deviare da una costante, alterando potenzialmente tale destino, questo momento è come stare con il fiato sospeso mentre analizziamo la nuova mappa per vedere se questi indizi saranno confermati. Sono anche molto incuriosita dalle molte altre scoperte che ci attendono in questo nuovo set di dati”.
“Lo strumento spettroscopico per l’energia oscura (DESI) ha davvero superato ogni aspettativa, fornendo una mappa 3D dell’Universo senza precedenti che rivoluzionerà la nostra comprensione dell’energia oscura”, afferma Kathy Turner, responsabile del programma Cosmic Frontier presso l’Ufficio di Fisica delle Alte Energie del Dipartimento dell’Energia. “Fin dall’inizio, abbiamo immaginato un progetto che avrebbe spinto i confini della cosmologia, e vederlo giungere a un completamento così spettacolare per la sua indagine iniziale, in anticipo sui tempi previsti e con dati così ricchi, è incredibilmente gratificante. La dedizione e l’ingegno dell’intera collaborazione DESI hanno reso possibile questa scienza all’avanguardia, e sono immensamente orgogliosa dei risultati rivoluzionari che stiamo già vedendo e delle scoperte che ci attendono mentre continuiamo a esplorare i misteri del nostro cosmo”.
“L’indagine quinquennale del DESI ha avuto un successo straordinario”, afferma Michael Levi, direttore del DESI e scienziato del Berkeley Lab. “Lo strumento ha funzionato meglio del previsto. I risultati sono stati incredibilmente entusiasmanti. E le dimensioni e la portata della mappa, e la velocità con cui siamo riusciti a realizzarla, sono fenomenali. Festeggeremo il completamento dell’indagine iniziale e poi inizieremo il lavoro di analisi dei dati, perché siamo tutti curiosi di scoprire quali nuove sorprese ci aspettano”.
DESI ha ora misurato dati cosmologici per un numero di galassie e quasar sei volte superiore a quello di tutte le misurazioni precedenti messe insieme. La collaborazione inizierà immediatamente l’elaborazione del set di dati completato, con i primi risultati sull’energia oscura derivanti dall’intera indagine quinquennale previsti per il 2027. Nel frattempo, i collaboratori di DESI continuano ad analizzare i dati dei primi tre anni dell’indagine, affinando le misurazioni dell’energia oscura e producendo ulteriori risultati sulla struttura e l’evoluzione dell’Universo, con diverse pubblicazioni previste entro la fine dell’anno.
DESI ha iniziato a raccogliere dati nel maggio 2021. Da allora, lo strumento ha ampiamente superato gli obiettivi originali della collaborazione. Il piano prevedeva di catturare la luce di 34 milioni di galassie e quasar (oggetti estremamente distanti ma luminosi con buchi neri al loro interno) nel corso dei cinque anni di osservazione del cielo. DESI ha invece osservato più di 47 milioni di galassie e quasar, oltre a 20 milioni di stelle.
Il successo del progetto è ancora più impressionante se si considerano le numerose difficoltà incontrate. DESI è una macchina complessa con migliaia di componenti da manutenere. Nel 2020, i test finali dello strumento sono stati interrotti dalla pandemia di COVID-19. Nel 2022, l’ incendio di Contreras ha devastato Kitt Peak ma, grazie all’impegno dei vigili del fuoco e del personale, non ha danneggiato il telescopio. Le operazioni di recupero sono state rallentate dai monsoni e dalle frane.
DESI proseguirà le osservazioni fino al 2028 e amplierà la sua mappa di circa il 20%, passando da 14.000 a 17.000 gradi quadrati. (Per confronto, la Luna copre circa 0,2 gradi quadrati e l’intero cielo oltre 41.000 gradi quadrati). La mappa estesa coprirà parti del cielo più difficili da osservare: aree più vicine al piano della Via Lattea, dove le stelle vicine e luminose possono rendere più difficile la visione di oggetti più distanti, o più a sud, dove il telescopio deve tenere conto dello spessore maggiore dell’atmosfera terrestre da osservare.
L’esperimento prevede anche di riesaminare l’area già mappata per raccogliere dati da un nuovo insieme di galassie: le “galassie rosse luminose”, più distanti e meno luminose. Queste forniranno una mappa ancora più densa e dettagliata delle regioni già coperte da DESI, offrendo ai ricercatori un quadro più chiaro della storia dell’Universo. I ricercatori studieranno anche le galassie nane vicine e i flussi stellari, fasce di stelle strappate da galassie più piccole dalla gravità della Via Lattea. L’obiettivo è comprendere meglio la materia oscura, la forma invisibile di materia che costituisce la maggior parte della massa dell’Universo ma che non è mai stata rilevata direttamente.
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