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Científicos de U-Mich ayudarán a construir la próxima generación de instrumentos para explorar el universo

ANN ARBOR– Científicos y estudiantes de la Universidad de Michigan construirán componentes de una cámara gigante que trazará un mapa equivalente a 30 millones de galaxias en tres dimensiones.

La cámara se conoce oficialmente como el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura o DESI, por sus siglas en inglés. Está diseñado para ayudar a contestar una de las preguntas científicas más desconcertantes de nuestro tiempo: ¿Por qué se está acelerando la expansión del universo?

Los cosmólogos sospechan que se debe a una propiedad misteriosa llamada energía oscura. Aunque se piensa que comprende el 75 por ciento del universo, su naturaleza y la física detrás de ella son todavía desconocidos.

DESI creará un mapa tridimensional de alta definición de una franja del universo que se remonta a 10 mil millones de años luz. Al explorar cómo la estructura en el universo ha evolucionado a través del tiempo, los científicos esperan descubrir el tira y afloja entre las fuerzas de la gravedad y de la energía oscura.

Siete miembros de los departamentos de física y astronomía de la U-M estarán involucrados con el proyecto en áreas como desarrollo de software, planificación de la encuesta, la distribución de datos y el trabajo de simulación. También estarán en el equipo de la ciencia cuando DESI vea por primera vez la luz en el 2018.

La cámara se sentará en el foco primario de la Mayall de 4 metros telescopio en el Observatorio Nacional de Kitt Peak en Arizona. Contendrá 5.000 fibras ópticas, cada una de las cuales se pueden señalar en una galaxia individuo, con el sistema de posicionamiento único U-M construirá.

“Nuestro sistema ofrece un arsenal de 5.000 pequeños robots que posicionarán de forma simultánea cada fibra óptica en una galaxia”, dijo Gregory Tarlé, profesor de física y miembro del comité ejecutivo DESI. “La luz se dirigirá a los espectrógrafos, que medirá el desplazamiento al rojo de cada galaxia y, precisamente, determinar su distancia de nosotros.”

Como las galaxias se alejan de la Tierra, la luz que emiten se estira en longitudes de onda más largas por el efecto Doppler, dijo Tarlé, haciendo que aparezcan más rojas. La cantidad de este “desplazamiento al rojo” puede decirle a los científicos qué tan lejos está una galaxia. Actualmente, los científicos tienen un mapa bidimensional del universo, pero necesitan medidas de profundidad de precisión de un gran número de galaxias para poder trazar un mapa 3D del estado de la estructura del universo en el espacio cósmico.

En más de cinco años de funcionamiento, DESI determinará la posición 3-D de 30 millones de galaxias, que proporcionará a los científicos una cantidad de datos de alta calidad sin precedentes.

“Esto es lo que hace que el proyecto sea un avance tan grande”, dijo Chris Miller, profesor asistente de astronomía y copresidente de comité de distribución de datos de  DESI. “En sólo un par de décadas, hemos pasado de la recolección de los espectros de un objeto a 500 a la vez. Tener un telescopio de 4 metros recogiendo espectros de 5.000 galaxias cada 12 minutos, cada noche realmente impulsará el avance de la  ciencia. ”

Los estudiantes ayudarán a construir componente posicionador robótico, lo que fue clave para que la universidad fuera seleccionada para el trabajo.

“Fuimos elegidos para este esfuerzo porque nuestro diseño era pequeño, duradero y sencillo, pero también porque hemos tenido un historial de participación de los estudiantes de la U-M para construir sistemas sofisticados como este”, dijo Tarlé.

Este año, el equipo de Tarlé comenzará construir y probar su sistema inicial “proto-DESI”. Los estudiantes de bachillerato tendrán construir y probar los posicionadores robóticos mientras que los estudiantes de posgrado le ayudarán a diseñar los sistemas de hardware y de análisis de datos. Estudiantes adicionales estarán involucrados en la misión científica en Kitt Peak National Observatory en Arizona el próximo año. 

La participación de U-M en el proyecto DESI fue posible gracias a los departamentos  de Astronomía y Física de la U-M; Colegio U-M de Literatura, Ciencias y Artes; la Oficina de la UM de Investigación; y la administración de la universidad.