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El 31 de agosto, DES, el Cartografiado para la Energía oscura (en inglés Dark Energy Survey), comenzó a operar oficialmente. Los científicos que forman el equipo de investigación cartografiarán sistemáticamente una octava parte del cielo (5000 grados cuadrados) con un detalle sin precedentes. El comienzo del cartografiado es la culminación de un esfuerzo de diez años de planificación, construcción y puesta a punto por parte de científicos de 25 instituciones de 6 países.
El objetivo del cartografiado es encontrar la razón por la que la expansión del universo se acelera, en lugar de frenarse por acción de la fuerza de la gravedad, y explorar el misterio de la energía oscura, la fuerza que se piensa es la causante de esa aceleración.
"Con el comienzo de este proyecto, el trabajo de más de 200 colaboradores comienza a dar sus frutos", dice el director de DES, el profesor Josh Frieman, de Fermilab. "Es un momento apasionante en la cosmología, en el que podemos utilizar observaciones del universo distante para conocer la naturaleza fundamental de la materia, la energía, el espacio y el tiempo".
La herramienta fundamental del proyecto es DECam, la cámara para la energía oscura (Dark Energy Camera). Una cámara digital de 570 megapíxeles construida en Fermilab e instalada en el telescopio Víctor M. Blanco. Este es un telescopio con un espejo de 4 metros de diámetro situado en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo (CTIO, Cerro Tololo Interamerican Observatory), en los andes chilenos, que pertenece a la National Science Foundation de los Estados Unidos. La cámara está equipada con 5 lentes, pulidas con altísima precisión, la mayor de las cuales tiene un diámetro de casi un metro, y que juntas proporcionan imágenes nítidas en todo el campo de visión.
DECam es el instrumento más poderoso construido para un cartografiado de esta índole. Con cada imagen instantánea, será capaz de ver la luz de más de 100000 galaxias situadas a distancias de hasta 8000 millones de años de luz.
La construcción de esta cámara es el resultado de una colaboración internacional, en la cual han tenido una participación destacada el CIEMAT, con la contribución de la UAM, en Madrid, y el ICE (CSIC/IEEC) y el IFAE, en Barcelona. La colaboración está integrada por investigadores de Estados Unidos, España, Brasil, Inglaterra, Alemania y Suiza.
Los científicos de la colaboración DES realizarán el cartografiado de galaxias más grande jamás propuesto, y analizarán estos datos para realizar cuatro pruebas sobre la energía oscura, estudiando cúmulos de galaxias, supernovas, la distribución de galaxias a gran escala y el efecto lente gravitacional débil sobre dichas galaxias. Esta será la primera vez que estos cuatro métodos se utilizan simultáneamente en un único experimento.
"Es emocionante ver que algunos sueños se hacen realidad y podremos por fin investigar la naturaleza de esa energía oscura responsable de la expansión acelerada del universo", comenta Juan García-Bellido de la Universidad autónoma de Madrid.
Durante 5 años, el proyecto DES obtendrá imágenes en color de 300 millones de galaxias y 100.000 cúmulos de galaxias. Además, se prevé que descubra 4000 nuevas supernovas, muchas de las cuales ocurrieron cuando el universo tenía la mitad del tamaño que tiene actualmente. Los datos obtenidos serán procesados en el NCSA (National Center for Supercomputinf Applications) en la Universidad de Illinois en Urbana, y puestos a disposición de los científicos de la colaboración, y el público general, posteriormente.
Las observaciones de DES no verán la energía oscura de forma directa. Sin embargo, estudiando la expansión del universo y el crecimiento de su estructura a gran escala a lo largo del tiempo, el cartografiado proporcionará a los científicos las medidas más precisas de las propiedades de la energía oscura obtenidas hasta la fecha.
El cartografiado DES utilizará cuatro métodos para estudiar la energía oscura:
Contar cúmulos de galaxias. Mientras que la fuerza de la gravedad hace que la materia se atraiga para formar galaxias, la energía oscura hace que se repela. DECam observará luz de 100000 cúmulos de galaxias, situados a miles de millones de años-luz. Contar el número de cúmulos de galaxias existentes en diferentes momentos de la historia del universo arrojará luz sobre esta competición cósmica entre la gravedad y la energía oscura.
Medida de supernovas. Una supernova es una estrella que explota y puede llegar a ser tan brillante como una galaxia, que contiene miles de millones de estrellas. Si somos capaces de determinar cuánto brillan las supernovas vistas desde la Tierra, podemos saber a qué distancia se encuentran. Con estas medidas, los científicos pueden determinar la velocidad a la que el universo se expande. DES descubrirá 4000 de estas supernovas, que explotaron hace miles de millones de años, en galaxias situadas a miles de millones de años luz.
Estudiar la distorsión de la luz. Cuando la luz procedente de galaxias distantes se encuentra con materia oscura en el espacio, su camino se curva alrededor de esa materia, lo que ocasiona que la imagen de esas galaxias distantes se observe distorsionada en las imágenes tomadas en el telescopio. DES medirá la forma de 200 millones de galaxias, que revelará la tensión cósmica entre la gravedad y la energía oscura que ha formado agregados de materia oscura distribuidos en el espacio.
Utilizar las ondas de sonido para crear un mapa a gran escala de la expansión del universo a lo largo del tiempo. Cuando el universo tenía menos de 400.000 años de edad, la interacción entre materia y luz originó una serie de ondas de sonido que viajaban a una velocidad cercana a los dos tercios de la velocidad de la luz. Esas ondas dejaron su huella en la distribución de las galaxias en el espacio. DES medirá las posiciones de 300 millones de galaxias para encontrar esa huella y utilizarla para deducir la historia de la expansión cósmica.
"La energía oscura es uno de los más grandes misterios de la ciencia actual, y solamente utilizando varias técnicas podremos avanzar en el estudio de sus propiedades. El proyecto DES permitirá un enorme avance, que puede traernos descubrimientos fascinantes", afirma Eusebio Sánchez, del CIEMAT.
DECam Interactivo
El DECam inteactivo nos muestra una composición de una parte de la constelación de Fornax, tomada en 2012, con DECam, mostrando todo el campo de visión a color. La cámara captura luz en 62 CCDs. En esta página se puede pulsar en cada CCD para ver qué se observa. Al pulsar se abre una ventana con información.
El Sistema de Manejo de Datos
Además de la cámara y el telescopio hace falta contar con un sistema de manejo de datos. Cada imagen tomada por DECam tiene un tamaño de un gigabyte. DES tomará 400 de estas imágenes por noche: todo un desafío a la hora de manejar tal cantidad de bits. Los datos se envían por enlace a La Serena y desde allí, por fibra óptica a la NCSA en Illinois para su almacenamiento y reducción. Esto último consiste en correcciones estandarizadas de la información en los CCD para quitar imperfecciones debidas al instrumento y en unirlas en imágenes de 0,5 grados cuadrados. Luego se identifican y catalogan las estrellas y galaxias, se miden sus propiedades y se almacenan.
Fuentes y links relacionados
Sobre las imágenes
- La Dark Energy Camera, montada en el telescopio Blanco en Cerro Tololo Inter-American Observatory en Chile. Crédito: Reidar Hahn/Fermilab.
- Star trail, toma de estrellas sobre Cerro Tololo. Crédito: Reidar Hahn/Fermilab.
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