سيحصل تلسكوب يبلغ من العمر 45 عامًا على ترقية عالية التقنية ستمكنه من البحث عن إجابات على أكثر الأسئلة المحيرة في علم الفلك ، بما في ذلك وجود الطاقة المظلمة ، وهي قوة غير مرئية افتراضية قد تقود التوسع الكون.
أغلق تلسكوب نيكولاس يو مايال في أريزونا في وقت سابق من هذا الأسبوع للتحضير لتركيب جهاز بوزن 9 أطنان سيحتوي على 5000 روبوت بحجم قلم رصاص تهدف إلى أجهزة استشعار الألياف البصرية في المجرات البعيدة.
كل 20 دقيقة ، ستعيد الروبوتات الدوارة تغيير موضعها للسماح للأداة - التي تسمى أداة مطيافية الطاقة المظلمة (DESI) - بالتقاط جزء جديد من السماء. ستقوم عشر أدوات قوية للغاية تسمى أجهزة التحليل الطيفي بتحليل الضوء من الأجسام البعيدة التي تم التقاطها بواسطة أجهزة الاستشعار وإنشاء ما تم وصفه بأنه أكبر خريطة ثلاثية الأبعاد للكون وأكثرها تفصيلاً حتى الآن.
وقال جوزيف سيلبر ، مهندس مشروع DESI الذي يعمل في مختبر لورنس بيركلي بجامعة كاليفورنيا ، في بيان: "بدأنا بتصميم مفاهيمي للأداة في عام 2010". "إنه يعتمد على العلم الذي تم إجراؤه على أداة Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). ولكن كل ذلك يتم آليًا بدلاً من يدويًا."
تتميز أداة BOSS ، الموجودة في مرصد أباتشي بوينت في نيو مكسيكو ، بألف ألياف بصرية يمكنها اكتشاف إشارات الضوء من المجرات الأكثر خافتة والبعيدة. بالنسبة لـ DESI ، استخدم المهندسون خمسة أضعاف عدد الألياف. يجب على الباحثين BOSS استخدام لوحات معدنية مع ثقوب محفورة بعناية لتوجيه الألياف الضوئية نحو أهدافهم. لكل جزء من السماء يريدون تصويره ، يحتاج المهندسون إلى إنشاء لوحات جديدة وتركيبها على التلسكوب. وقال الباحثون في حالة DESI ، فإن الروبوتات ستقوم بكل العمل الشاق ، مما يزيد بشكل كبير من سرعة المسح.
وقال سيلبر لـ Live Science: "هناك 5000 روبوت فردي ، وكل واحد يقود ألياف بصرية واحدة". "يتم بعد ذلك توجيه الألياف الضوئية على بعد 50 مترًا تقريبًا من أسفل التلسكوب إلى غرفة منفصلة حيث يتم تركيب أدوات القياس الطيفي الكبيرة والحساسة للغاية".
من خلال قياس مدى تغير طول موجة الضوء القادمة من المجرات البعيدة (أو أي جسم سماوي) ، سيتمكن الباحثون من معرفة مدى بعدهم ومدى سرعة تحرك المجرات. عندما يتحرك جسم بعيدًا عنا ، يتحول ضوءه نحو الجزء الأحمر من طيف الضوء (طول موجة أطول) ، ولهذا السبب يطلق عليه الانزياح الأحمر.
سيساعد حجم الخريطة وتعقيدها العلماء على فهم كيفية تنافس الطاقة المظلمة والجاذبية طوال تطور الكون. الطاقة المظلمة هي القوة التي لم تثبت بعد والتي تتنافس مع الجاذبية وتسبب التوسع المتسارع للكون. تشير التقديرات إلى أن الطاقة المظلمة تشكل ما يصل إلى 68 في المائة من إجمالي الطاقة الموجودة في الكون.
إن حساسية الجهاز ستسمح لعلماء الفلك برؤية المجرات البعيدة لدرجة أن ضوءهم ينتقل إلى الأرض عدة مليارات من السنين. وقال الباحثون إن الأداة ، بالنظر إلى المدة التي يستغرقها الضوء للوصول إليها ، ستسمح لهم برؤية ما يصل إلى 11 مليار سنة مضت.
قال دانييل آيزنشتاين ، المتحدث الرسمي المشارك في DESI Collaboration من جامعة هارفارد: "إن إحدى الطرق الرئيسية التي نتعلمها عن الكون غير المرئي هي من خلال آثاره الدقيقة على تجمع المجرات". "ستوفر الخرائط الجديدة من DESI مستوى جديدًا رائعًا من الحساسية في دراستنا لعلم الكونيات."
خلال خمس سنوات من العمليات المخطط لها ، ستقوم DESI بقياس سرعات حوالي 30 مليون مجرة وكوازار - ثقوب سوداء فائقة الكتلة محاطة بقرص من المواد المدارية ، وفقًا لبينا فلوغر ، عالمة مشروع في DESI تقود قسم الفيزياء الفلكية في Fermi National Accelerator مختبر.
وقالت: "بدلاً من واحدة تلو الأخرى ، يمكننا قياس سرعات 5000 مجرة في المرة الواحدة".
وستجمع الأداة ، التي هي عبارة عن تعاون بين 71 مؤسسة بحثية ، بيانات تزيد بحوالي 10 أضعاف عن سابقتها BOSS.
وقال مدير معهد DESI مايكل ليفي من مختبر لورانس بيركلي الوطني التابع لوزارة الطاقة (مختبر بيركلي) الذي يقود المشروع: "هذا المشروع يتعلق بتوليد كميات ضخمة من البيانات". سيستخدم الباحثون البيانات في محاكاة الكمبيوتر للأكوان.
أنتج سيلبر وفريقه بالفعل 3000 روبوت لتحديد المواقع وقاموا بتركيبها في بتلات على شكل إسفين سيتم تضمينها في المستوى البؤري للجهاز. تخضع عدسات DESI الستة حاليًا للمعالجة النهائية في University College London وسيتم شحنها إلى الولايات المتحدة هذا الربيع حتى يبدأ تركيب المكونات.
من المتوقع أن تقوم DESI بأول قياسات لها في ربيع عام 2019.
