La cámara digital más potente del mundo ha abierto su ojo y grabó las primeras imágenes de la energía oscura (que se cree que representan el 75% del contenido del Universo). Hace ocho mil millones de años, los rayos de luz de estas galaxias distantes comenzaron su largo viaje a la Tierra. Esa antigua luz de las estrellas ha encontrado su camino a una cumbre en Chile, donde el recién construido Cámara energía oscura, la más poderosa máquina cielo-mapping jamás creada, ha capturado y grabó por primera vez.
Esa luz puede contener en sí la respuesta a uno de los mayores misterios de la física - ¿por qué la expansión del universo se está acelerando.
Los científicos en el internacional Oscuro Energy Survey colaboración recientemente anunció que la Cámara de Energía Oscura, el producto de ocho años de planificación y construcción de los científicos, ingenieros y técnicos en tres continentes, ha logrado la primera luz. Las primeras imágenes del cielo austral fueron tomadas por la cámara de 570-megapixel 12 de septiembre.
"El logro de la primera luz a través de la Cámara de Energía Oscura comienza una nueva etapa importante en nuestra exploración de la frontera cósmica", dijo James Siegrist, director asociado de ciencia de la física de alta energía con el Departamento de Energía de EE.UU.. "Los resultados de esta encuesta nos acercará a la comprensión del misterio de la energía oscura, y lo que significa para el universo". [Crédito Foto: Colaboración oscuro Energy Survey]
Este racimo de galaxias se encuentra a unos 60 millones de años luz de la Tierra. El centro de la agrupación es el grupo de galaxias en la parte superior de la imagen. La galaxia prominente en la parte inferior derecha de la imagen es la galaxia espiral barrada NGC 1365. [Fotografía: Colaboración oscuro Energy Survey]
La película fotográfica y las cámaras digitales , pueden observar el cielo durante largos periodos y acumular cada vez más luz en su superficie sensible, al contrario que el ojo humano que no tiene esta capacidad. De esta manera, los astrónomos han logrado observar objetos cada vez más débiles y lejanos.
Las cámaras usadas en astronomía ópticaestán compuestas de una matriz de chips digitales denominados dispositivos de carga acoplada (CCDs por sus siglas en inglés). Los CCDs convierten la luz en electrones. Cada chip se divide en millones de píxeles. Los electrones generados por la luz que llega a cada pixel se convierten en un valor digital que un ordenador puede almacenar o mostrar.
Conceptualmente, es el mismo tipo de dispositivo que puede encontrarse en cualquier cámara digital casera. Sin embargo, al contrario que las cámaras caseras que se usan para registrar imágenes de objetos muy brillantes, los CCDs astronómicos tienen que ser capaces de detectar luz extremadamente tenue. Además la luz de las galaxias y supernovas más lejanas ha sido desplazada hacia el rojo y el infrarrojo, colores que los CCDs convencionales no registran bien.
Los requisitos científicos del Dark Energy Survey imponen la construcción de una cámara novedosa, denominada DECam. Esta cámara de 570 megapíxeles consta de 74 CCDs construidos específicamente para ser sensibles a la luz desplazada al rojo de galaxias lejanas. DECam posee el campo de visión más amplio de todos los sistemas ópticos/infrarrojos del NOAO. Su campo de 2.2 grados de diámetro es equivalente a 20 veces el campo abarcado por la luna llena vista desde la Tierra. Este campo de visión requiere del uso de un sistema de cinco lentes, cada una con una forma única que permite la corrección de una variedad de aberraciones ópticas. La más grande de las lentes tiene casi un metro de diámetro.
La Cámara de la energía oscura es el instrumento más potente de su clase, capaz de ver la luz de más de 100.000 galaxias hasta 8 millones de años luz de distancia.
Los científicos utilizaran la nueva cámara para llevar a cabo el estudio más grande jamás realizado de las galaxias, y utilizará esos datos para llevar a cabo cuatro sondas de la energía oscura, el estudio de los cúmulos de galaxias, supernovas, el agrupamiento a gran escala de las galaxias y lente gravitacional débil. Esta será la primera vez que los cuatro de estos métodos será posible en un solo experimento. [Fotografía: Colaboración oscuro Energy Survey]
El Dark Energy Survey se espera que comience en diciembre, después de que la cámara está completamente probada, y se aprovecharán las excelentes condiciones atmosféricas en los Andes chilenos para ofrecer imágenes con la resolución más nítida visto en tal encuesta astronomía de campo amplio. La cámara ya ha entregado las imágenes con excelente resolución espacial y casi uniforme. [Fotografía: T. Abbott y NOAO / AURA / NSF]
DECam estará montado en el telescopio Víctor M. Blanco, también conocido como el Blanco 4m, localizado en el Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) en Chile. El CTIO se encuentra repartido entre las cúspides de dos montañas de los Andes chilenos: Cerro Tololo (a 2200 metros de altitud) y Cerro Pachón (a 2700 m). Ambos picos se hallan a 460 km al norte de Santiago y a 80 km tierra adentro desde la ciudad costera de La Serena. La Association of Universities for Research in Astronomy opera el telescopio, que recibe financiación de la National Science Foundation de Estados Unidos.
El telescopio Blanco y su cúpula se muestran a la izquierda. Para dar una idea de la inmensa escala del telescopio, debemos comparar su tamaño con el de la persona resaltada con un círculo rojo. El círculo verde muestra el emplazamiento del foco primario donde se instalará DECam. El Blanco es especialmente adecuado para este instrumento puesto que fue construido originalmente para soportar cargas muy pesadas en este extremo. Cuando se construyó, era habitual que una persona se subiese en esta estructura para tomar imágenes con grandes placas fotográficas. Ahora, DECam registrará imágenes digitales de un tamaño similar.
Además de utilizarse para el Dark Energy Survey, DECam será un instrumento de uso común del telescopio Blanco y proporcionará un incremento de un orden de magnitud en cuanto a profundidad de observación con respecto al instrumento actual, el MOSAIC II.
Cada imagen de DES tiene un tamaño de un gigabyte. El Dark Energy Survey tomará 400 de estas imágenes por noche. Esto representa una enorme tasa de datos para un proyecto de astronomía.
Los datos se envían a través de una conexión por microondas a La Serena. Desde allí, una conexión óptica lo reenvía hasta el National Center for Supercomputer Applications (NCSA) en Illinois para su almacenamiento y procesado. La reducción consiste en correcciones estándar a las imágenes sin tratar de las CCDs para eliminar los efectos instrumentales y otros efectos espurios, para después unirlas en imágenes combinadas de 0.5 grados cuadrados. Las galaxias y estrellas en estas imágenes se identifican, catalogan, se miden sus propiedades y se almacenan en una base de datos.
Los datos adquiridos por los astrónomos con DECam durante los periodos en los que no opera el Dark Energy Survey serán gestionados con su propio sistema en el NOAO y se pondrán a disposición del observador para su análisis.
La Universidad de Bonn [Fotografía: Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn]
La Cámara de Energía Oscura (DECAM) montado para la prueba en simulador de telescopio del Fermilab. [Fotografía: Fermilab]
Fotografía aérea de CTIO, Cerro Tololo, Chile. [Foto Crédito: NOAO / AURA / NSF]