Hace
un año captó su primera imagen. Ahora, desde el pasado 31 de agosto, ha
comenzado a operar de forma oficial. Se trata de la camara DECam del
proyecto Dark Energy Survey (DES), con el que los científicos mapearán
de forma sistemática una octava parte del cielo (5.000 grados cuadrados)
con un detalle sin precedentes.
El inicio del
cartografiado, que durará cinco años, es la culminación de una década de
planificación, construcción y puesta a punto de la instrumentación por
parte de investigadores de 25 instituciones de seis países.
El
objetivo es averiguar por qué la expansión del universo se está
acelerando, en lugar de frenarse debido a la gravedad, así como
desentrañar el origen de la misteriosa energía oscura, la fuerza que
creemos que es la causa de la aceleración.
"Con el
inicio del cartografiado, el trabajo de más de 200 colaboradores empieza
a dar sus frutos", afirma el director de DES Josh Frieman, del
Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi (Fermilab) del Departamento de
Energía de EEUU.
Mostrar la naturaleza de la materia y la energía
"Es
un momento emocionante –añade– en la cosmología, cuando podemos
utilizar las observaciones del universo distante para mostrarnos la
naturaleza fundamental de la materia, energía, espacio y tiempo".
La
herramienta principal del cartografiado es la cámara de energía oscura
(DECam), una cámara digital de 570 megapíxeles construida en el
laboratorio Fermilab en Batavia, Illinois, y montada en el telescopio
Victor M. Blanco, de 4 metros, en el Observatorio Interamericano de
Cerro Tololo que la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos
tiene en Chile.
La cámara incluye 5 lentes construidas
de forma muy precisa –una de ellas de casi un metro de diámetro–, y que,
en conjunto, proporcionan imágenes extremadamente nítidas sobre la
totalidad de su campo de visión.
La cámara DECam es el
instrumento más poderoso construido para este tipo de cartografiado. Con
cada imagen instantánea, será capaz de ver la luz de más de 100.000
galaxias alejadas hasta 8 mil millones de años luz de distancia.
Participación española
La
construcción de esta cámara es el resultado de una colaboración
internacional, en la que han tenido una participación destacada el
Instituto de Ciencias del Espacio (ICE, CSIC/IEEC) y el Institut de
Física d’Altes Energies (IFAE) de Barcelona y el CIEMAT, con la
contribución de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).
El
consorcio español ha jugado un papel clave en la construcción y puesta
en funcionamiento de DECam, diseñando, construyendo y verificando la
electrónica de alta velocidad que realiza la lectura y control de los
detectores CCDs de la cámara.
Además ha diseñado e
implementado el software que permite que el telescopio apunte con
precisión. También ha producido simulaciones a gran escala del universo
que permiten desarrollar y probar los métodos de análisis científico e
interpretar las observaciones.
“Es una gran
satisfacción ver cómo el trabajo de tantos años finalmente se ha
materializado en esta cámara tan potente y podemos empezar ahora a
cartografiar el universo para investigar sus secretos”, comenta
Francisco Javier Castander del ICE.
Se obtendrán imágenes en color de 300 millones de galaxias, 100.000 cúmulos y cientos de nuevas supernovas
En
cinco años, el cartografiado obtendrá imágenes en color de 300 millones
de galaxias y 100.000 cúmulos de galaxias y descubrirá 4.000 nuevas
supernovas, muchas de las cuales ocurrieron cuando el universo tenía la
mitad de su tamaño actual.
Los datos recogidos serán
analizados en el Centro Nacional para Aplicaciones de Supercomputación
(NCSA) de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, y luego
enviados a los científicos de la colaboración y el público.
Con
las observaciones obtenidas no será posible ver de forma directa la
energía oscura. Sin embargo, mediante el estudio de la expansión del
universo y el crecimiento de la estructura a gran escala con el tiempo,
el estudio proporcionará a los científicos las mediciones más precisas,
hasta la fecha, de las propiedades de la energía oscura.
El
cartografiado utilizará cuatro métodos para encontrar evidencias de la
energía oscura (conteo de cúmulos, medición de supernovas, estudio de la
curvatura de la luz y uso de sondas sonoras). “La combinación de estas
cuatro técnicas hacen que el Dark Energy Survey tenga una capacidad
única en el mundo para ayudarnos a entender el misterio de la naturaleza
de la energía oscura, que es la clave para descubrir cuál será el
destino final del universo”, explica Ramon Miquel, del IFAE.
“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”, añade Eusebio Sánchez,
del CIEMAT.
Dark Energy Survey está financiado por la
Oficina de Ciencia del Departamento de Energia y la Fundación Nacional
de Ciencia, ambas de EEUU, junto a organismos de financiación en España,
el Reino Unido, Brasil, Alemania, Suiza y de las instituciones
participantes.
Cuatro métodos para cartografiar y estudiar la energía oscura
- Conteo de cúmulos de galaxias. Mientras que la gravedad atrae la
masa para formar galaxias, la energía oscura la repele separándola.
DECam verá la luz de 100.000 cúmulos de galaxias que se encuentran a
miles de millones de años luz de distancia. Contando el número de
cúmulos de galaxias en diferentes épocas permite estudiar esta
competición cósmica entre la gravedad y la energía oscura
- Medición de supernovas. Una supernova es una estrella que explota y
puede llegar a ser tan brillante como toda una galaxia, compuesta de
billones de estrellas. Midiendo su brillo desde la Tierra, los
científicos pueden saber a qué distancia se encuentran. Esta información
puede ser utilizada para determinar la rapidez con que el universo ha
estado expandiéndose desde la explosión de la estrella. El cartografiado
Dark Energy Survey pretende descubrir 4.000 de estas supernovas, las
cuales explotaron hace miles de millones de años en galaxias que se
encuentran a miles de millones de años luz de distancia.
- Estudio de la curvatura de la luz. Cuando la luz de las galaxias
distantes que viaja por el espacio se encuentra con la materia oscura,
tiende a curvarse alrededor de la misma, haciendo que las galaxias
aparezcan distorsionadas en las imágenes que se obtienen con el
telescopio. El estudio medirá las formas de 200 millones de galaxias,
para así revelar la batalla que existe entre la gravedad y la energía
oscura al dar forma a las acumulaciones de materia oscura en el espacio.
- Uso de ondas sonoras para elaborar un mapa a gran escala de la
expansión del universo con el tiempo. Cuando el universo tenía menos de
400.000 años, la interacción entre la materia y la luz generó una serie
de ondas sonoras viajando a casi dos tercios de la velocidad de la luz.
Estas ondas dejaron su huella en la distribución de galaxias en el
universo. El Dark Energy Survey medirá las posiciones en el espacio de
300 millones de galaxias para encontrar esa huella impresa en la
distribución de las galaxias y utilizar la información que proporciona
para inferir la historia de la expansión cósmica.