Quarenta e cinco anos atrás este mês, um telescópio colocado dentro de um prédio de 14 andares, Uma cúpula de 500 toneladas no topo de um pico com um quilômetro de altura no Arizona observou o céu noturno pela primeira vez e registrou suas observações em placas fotográficas de vidro.

Hoje, a cúpula se fecha nos capítulos científicos anteriores do telescópio Nicholas U. Mayall de 4 metros para que possa se preparar para seu novo papel na criação do maior mapa 3-D do universo. Este mapa pode ajudar a resolver o mistério da energia escura, que está impulsionando a expansão acelerada do universo.

O fechamento temporário dá início à maior revisão da história do telescópio e prepara o terreno para a instalação do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI), que começará uma corrida de observação de cinco anos no próximo ano no Observatório Nacional Kitt Peak (KPNO) da National Science Foundation - parte do National Optical Astronomy Observatory (NOAO).

"Este dia é um grande marco para nós, "disse o Diretor do DESI, Michael Levi, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab), que está liderando a colaboração internacional do projeto. "Agora removemos o equipamento antigo e iniciamos o processo de um ano de colocação do novo." Mais de 465 pesquisadores de cerca de 71 instituições estão participando da colaboração DESI.

Toda a extremidade superior do telescópio, que pesa tanto quanto um ônibus escolar e abriga o espelho secundário do telescópio e uma grande câmera digital, será removido e substituído por instrumentos DESI. Um grande guindaste levantará a extremidade superior do telescópio através da fenda de observação em sua cúpula.

Além de fornecer novos insights sobre a expansão do universo e a estrutura em grande escala, DESI também ajudará a estabelecer limites sobre as teorias relacionadas à gravidade e aos estágios de formação do universo, e poderia até fornecer novas medições de massa para uma variedade de partículas subatômicas evasivas, mas abundantes, chamadas neutrinos.

"Uma das principais maneiras de aprendermos sobre o universo invisível é por meio de seus efeitos sutis no agrupamento de galáxias, "disse o co-porta-voz do DESI Collaboration, Daniel Eisenstein, da Harvard University." Os novos mapas do DESI proporcionarão um novo nível de sensibilidade em nosso estudo de cosmologia. "

O Telescópio Mayall desempenhou um papel importante em muitas descobertas astronômicas, incluindo medições que apoiam a descoberta de energia escura e que estabelecem o papel da matéria escura no universo a partir de medições de rotação de galáxias. Suas observações também foram usadas para determinar a escala e a estrutura do universo. Acredita-se que a matéria escura e a energia escura juntas constituem cerca de 95% de toda a massa e energia do universo.

Foi um dos maiores telescópios ópticos do mundo na época em que foi construído, e devido à sua construção robusta, é perfeitamente adequado para transportar o novo instrumento de 9 toneladas.

"Começamos este projeto pesquisando grandes telescópios para encontrar um que tivesse um espelho adequado e não desabasse sob o peso de um instrumento tão grande, "disse David Schlegel do Berkeley Lab, um cientista do projeto DESI.

Arjun Dey, o cientista do projeto NOAO para DESI, explicado, "O Mayall foi projetado precocemente como um navio de guerra e projetado com um amplo campo de visão."

A expansão do campo de visão do telescópio permitirá ao DESI mapear cerca de um terço do céu.

Brenna Flaugher, um cientista do projeto DESI que lidera o Departamento de Astrofísica do Laboratório Fermi National Accelerator, disse DESI irá transformar a velocidade da ciência no Telescópio Mayall.

"O telescópio foi projetado para transportar uma pessoa no topo que mirou e dirigiu, mas com DESI é tudo automatizado, "disse ela." Em vez de um de cada vez, podemos medir as velocidades de 5, 000 galáxias de cada vez - mediremos mais de 30 milhões delas em nossa pesquisa de cinco anos. "

DESI usará uma matriz de 5, 000 robôs giratórios, cada um cuidadosamente coreografado para apontar um cabo de fibra óptica para uma sequência pré-programada de objetos do espaço profundo, incluindo milhões de galáxias e quasares, que são galáxias que abrigam massivas, alimentando ativamente os buracos negros.

Os cabos de fibra ótica levarão a luz desses objetos para 10 espectrógrafos, que são ferramentas que medem as propriedades dessa luz e ajudam a localizar a distância dos objetos e a velocidade com que eles se afastam de nós. As observações de DESI fornecerão uma visão profunda do universo primordial, até cerca de 11 bilhões de anos atrás.

O cilíndrico, robôs com fibra, que será embutido em uma unidade de metal arredondada chamada plano focal, irá se reposicionar para capturar uma nova exposição do céu aproximadamente a cada 20 minutos. O plano focal, que agora está sendo montado no Berkeley Lab, deverá ser concluído e entregue em Kitt Peak este ano.

O DESI fará a varredura de um terço do céu e capturará cerca de 10 vezes mais dados do que um levantamento predecessor, o Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Esse projeto contou com uma sequência girada manualmente de placas de metal - com fibras conectadas manualmente em orifícios pré-perfurados - para atingir os objetos.

Todas as seis lentes DESI, cada um com cerca de um metro de diâmetro, estão completos. Eles serão cuidadosamente empilhados e alinhados em uma estrutura de suporte de aço e, por fim, serão montados com o plano focal no topo do telescópio.

Cada uma dessas lentes tomou forma de grandes blocos de vidro. Eles cruzaram o globo para receber vários tratamentos, incluindo moagem, polimento, e revestimentos. Demorou cerca de 3,5 anos para produzir cada uma das lentes, que agora reside na University College London no Reino Unido e será enviada para o site da DESI nesta primavera.

O Telescópio Mayall foi recentemente inscrito em uma pesquisa aérea que apoia o DESI, conhecida como Mayall z-Band Legacy Survey (MzLS), que é um dos quatro levantamentos do céu que o DESI usará para pré-selecionar seus objetos celestes visados. Essa pesquisa foi concluída poucos dias antes do fechamento temporário do Mayall, enquanto os outros estão em andamento.

Os dados dessas pesquisas são analisados ​​no Centro Nacional de Computação Científica de Pesquisa Energética (NERSC) do Berkeley Lab, um DOE Office of Science User Facility. Os dados dessas pesquisas foram divulgados ao público em legacysurvey.org.

"Podemos ver cerca de um bilhão de galáxias nas imagens da pesquisa, o que é muito divertido de explorar, "Schlegel disse." O instrumento DESI medirá precisamente milhões dessas galáxias para ver os efeitos da energia escura. "

Levi observou que já há muito trabalho de computação em andamento no NERSC para se preparar para o fluxo de dados que sairá do DESI assim que ele for iniciado.

"Este projeto tem tudo a ver com a geração de grandes quantidades de dados, "Levi disse." Os dados irão diretamente do telescópio para o NERSC para processamento. Vamos criar centenas de universos nesses computadores e ver qual universo se encaixa melhor em nossos dados. "

A instalação dos componentes do DESI está prevista para começar em breve e terminar em abril de 2019, com as primeiras observações científicas planejadas para setembro de 2019.

"Instalar o DESI no Mayall colocará o telescópio no centro da próxima década de descobertas em cosmologia, "disse Risa Wechsler, DESI Collaboration Co-porta-voz e professor associado de física e astrofísica no SLAC National Accelerator Laboratory e na Universidade de Stanford. "O incrível mapa 3-D que mede pode resolver algumas das maiores questões pendentes da cosmologia, ou surpreenda-nos e traga novos. "