Une tranche de la carte 3D des galaxies obtenue au cours des premiers mois d’utilisation du DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). La Terre est au centre, et les galaxies les plus éloignées sont représentées à des distances de 10 milliards d’années-lumière. Chaque point représente une galaxie. Cette version de la carte DESI montre un sous-ensemble de 400 000 galaxies sur les 35 millions qui figureront dans la carte finale. Crédit : D. Schlegel/Berkeley Lab à partir des données de DESI, Remerciements : M. Zamani (NOIRLab de la NSF).
L’instrument spectroscopique de l’énergie noire du DOE dépasse les 7,5 millions de redshifts de galaxies mesurés.
L’instrument spectroscopique de l’énergie noire (DESI) a catalogué plus de galaxies que tous les autres relevés tridimensionnels de décalage vers le rouge réunis, mesurant 7,5 millions de galaxies en seulement sept mois depuis le début des opérations scientifiques. Le Lawrence Berkeley National Laboratory du ministère américain de l’énergie dirige DESI, qui est installé au Kitt Peak National Observatory, un programme du NOIRLab de la NSF, sur le télescope de 4 mètres Nicholas U. Mayall.
L’instrument spectroscopique pour l’énergie sombre (DESI) a terminé les sept premiers mois de son étude en battant tous les records précédents pour les études tridimensionnelles des galaxies, créant ainsi la carte la plus grande et la plus détaillée de l’Univers jamais réalisée. L’étude DESI a déjà catalogué plus de 7,5 millions de galaxies et en ajoute plus d’un million par mois. Rien qu’en novembre 2021, DESI a catalogué les décalages vers le rouge de 2,5 millions de galaxies. D’ici la fin de son fonctionnement en 2026, DESI devrait avoir plus de 35 millions de galaxies dans son catalogue, permettant une variété énorme, et jusqu’à présent inégalée, de recherches en cosmologie et en astrophysique.
Le “scan” tridimensionnel de l’Univers réalisé par DESI. La Terre est en bas à gauche, regardant dans les directions des constellations Vierge, Serpens et Hercule à des distances supérieures à 5 milliards d’années-lumière. Au fur et à mesure que la vidéo progresse, le point d’observation s’élargit de 20 degrés vers les constellations Bootes et Corona Borealis. Chaque point coloré représente une galaxie, qui est elle-même composée de 100 milliards à 1 trillion d’étoiles. La gravité a regroupé les galaxies en structures appelées “toile cosmique”, avec des amas denses, des filaments et des vides. Crédit : D. Schlegel/Berkeley Lab, à partir des données du DESI.
La tâche principale de l’étude est de collecter les spectres de millions de galaxies sur plus d’un tiers du ciel entier. En décomposant la lumière de chaque galaxie dans son spectre de couleurs, DESI peut déterminer dans quelle mesure la lumière a été décalée vers le rouge, c’est-à-dire étirée vers l’extrémité rouge du spectre par l’expansion de l’Univers pendant les milliards d’années qu’elle a parcourues avant d’atteindre la Terre. Ce sont ces décalages vers le rouge qui permettent à DESI de voir la profondeur du ciel. En général, plus le spectre d’une galaxie est décalé vers le rouge, plus elle est éloignée. Avec une carte 3D du cosmos en main, les physiciens peuvent cartographier les amas et superamas de galaxies. Ces structures portent les échos de leur formation initiale, lorsqu’elles n’étaient que des ondulations dans le cosmos naissant. En extrayant ces échos, les physiciens peuvent utiliser les données de DESI pour déterminer l’histoire de l’expansion de l’Univers.
Un petit morceau des 5000 “yeux” en fibre optique de DESI au travail. On peut voir les positionneurs de fibres robotisés se déplacer dans leur zone de patrouille. Les fibres elles-mêmes sont rétro-éclairées par une lumière bleue afin que leur position puisse être mesurée par la caméra de visualisation des fibres. Crédit : Claire Poppett/Collaboration DESI
DESI est une collaboration scientifique internationale gérée par le Lawrence Berkeley National Laboratory du ministère américain de l’énergie (DOE), avec un financement principal pour la construction et les opérations provenant de l’Office of Science du DOE. DESI est installé sur le télescope de 4 mètres Nicholas U. Mayall au Kitt Peak National Observatory (KPNO) près de Tucson, en Arizona. KPNO est un programme de NOIRLab de la NSF, et le DOE passe un contrat avec NOIRLab pour exploiter le télescope Mayall pour l’étude DESI.
Observatoire national de Kitt Peak de nuit, le mardi 22 mai 2018 à Tucson, en Arizona. Crédit : Marilyn Chung/Lawrence Berkeley National Lab/KPNO/NOIRLab/NSF/AURA.
DESI n’est qu’à environ 10 % de sa mission de cinq ans. Une fois achevée, la carte 3D finale permettra de mieux comprendre l’énergie sombre et, par conséquent, donnera aux physiciens et aux astronomes une meilleure compréhension du passé – et du futur – de l’Univers.
“Elle est d’une grande beauté”, déclare Julien Guy, scientifique au Berkeley Lab, à propos de la carte. “Dans leDans la distribution des galaxies sur la carte 3D, on trouve d’énormes amas, filaments et vides. Ce sont les plus grandes structures de l’Univers. Mais en leur sein, on trouve une empreinte de l’Univers très précoce, et l’histoire de son expansion depuis lors.”
Traînées d’étoiles au-dessus du télescope de 4 mètres Nicholas U. Mayall à l’Observatoire national de Kitt Peak près de Tucson, AZ. Crédit : KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
DESI a parcouru un long chemin pour en arriver là. Proposé à l’origine il y a plus de dix ans, la construction de l’instrument a commencé en 2015 et il a vu sa première lumière fin 2019. Puis, pendant sa phase de validation, la pandémie de coronavirus a frappé, arrêtant le télescope pendant plusieurs mois, bien que certains travaux se soient poursuivis à distance. En décembre 2020, DESI a de nouveau tourné ses yeux vers le ciel, testant son matériel et ses logiciels, et en mai 2021, il a commencé son étude scientifique.
Voir aussi : Voir la vraie couleur de l’énergie noire : DESI crée la plus grande carte 3D du cosmos.
