Роботу 4-метрового телескопа Ніколаса У. Мейолла (Nicholas U. Mayall Telescope) в Аризоні зупинили в середині минулого місяця. На ньому мають встановити 9-тонний інструмент з 5000 пристроями, оснащеними волоконно-оптичними сенсорами, для дослідження далеких галактик.
Кожні 20 хвилин поворотні автомати змінюватимуть положення телескопа, аби в поле його зору потрапляла нова ділянка зоряного неба. Розташовані на ній небесні об’єкти досліджуватимуть з допомогою приладу DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). Десять надзвичайно потужних його спектрографів аналізуватимуть світло від далеких об’єктів, захоплених приймачами. Наслідком цієї роботи буде найбільша розмірами та найдокладніша 3D-мапа Всесвіту до відстаней 10 мільярдів світлових років.
Телескоп Ніколаса У. Мейолла (Nicholas U. Mayall Telescope) поблизу Тусона, штат Аризона, де розміщений спектроскопічний інструмент DESI. Фото з сайту www.livescience.com.
Інструмент DESI буде вимірювати вплив темної енергії на розширення Всесвіту. «Ми розпочали наше дослідження з концептуального дизайну інструмента в 2010 році», — сказано в заяві Джозефа Зільбера (Joseph Silber), інженера проекту DESI, який працює в університеті Берклі. «В основі нового приладу — технічні розробки, апробовані нами раніше на інструменті BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey), але всі основні роботи з ним виконуватимуться в автоматичному режимі, а не вручну».
Інструмент BOSS, розташований в обсерваторії Апачі-Пойнт (Apache Point Observatory) в Нью-Мексико, має 1000 оптичних волокон, здатних виявляти світлові сигнали від найслабших і найвіддаленіших галактик. Для DESI інженери використали уп’ятеро більше волокон. Дослідники BOSS мали використовувати металеві пластини (матриці) з ретельно пробуреними отворами, щоб направляти оптичні волокна на конкретні об’єкти. Конфігурація і відносні розміри отворів з великою точністю відтворювали розташування на зоряному небі всіх видимих об’єктів певної ділянки. Для будь-якої частини неба, яку астрономи хочуть дослідити, треба створювати нові матриці і встановлювати їх на телескоп перед черговим сеансом спостережень. У випадку з DESI, роботи будуть виконувати всю важку роботу, значно збільшуючи швидкість сканування — запевняють дослідники.
«Є 5000 індивідуальних роботів, і кожен з них керує одним оптичним волокном», — сказав Зільбер. «Кожне оптичне волокно прокладене приблизно на 50 метрів вниз в окрему кімнату, де встановлені дуже великі та чутливі спектрографи».
5000 міні-роботів розміром із звичайний олівець. Їх помістять всередину 10 клиноподібних пелюсток. Кожна з них обладнана 500 пристроями, які можуть самостійно обирати позиції в фокальній площині телескопа з метою збору світла певної групи космічних об’єктів, зокрема далеких галактик. Фото з сайту www.livescience.com.
Вимірюючи, як змінюється в часі довжина хвилі світла, що потрапило на сенсори приладу DESI від далеких галактик (або будь-яких небесних об’єктів), науковці зможуть з’ясувати як далеко вони лежать і як швидко віддаляються. Коли об’єкт віддаляється від нас, його випромінювання (світло) зміщується в червону ділянку спектру (довша довжина хвилі), і тому такий ефект називають червоним зміщенням.
Масштаби та складність нової мапи допоможуть науковцям зрозуміти, як темна енергія та гравітація впливають на розширення Всесвіту. Темна енергія, згідно з сучасними уявленнями, є «конкурентом» сили тяжіння і спричиняє прискорене розширення Всесвіту. За оцінками, темна енергія становить до 68 відсотків від загальної енергії, що існує у Всесвіті.
Чутливість інструменту дозволить астрономам побачити такі далекі галактики, світло від яких подорожує до Землі багато мільярдів років. Дослідники зауважили: цей інструмент, зважаючи на час, потрібний світлові для зустрічі з сенсором, дозволить їм заглянути в минуле на 11 мільярдів років.
«Одним з найважливіших способів вивчення невидимого Всесвіту (темної матерії і темної енергії — Ред.) є дослідження його впливу на процеси скупчення галактик», — заявив учасник наукової групи DESI Даніель Ейзенштейн (Daniel Eisenstein) з Гарвардського університету. «Нові мапи від DESI запропонують науковцям новий рівень чутливості для наших досліджень в галузі космології».
Протягом планованих п’яти років експлуатації DESI виміряє швидкості майже 30 мільйонів галактик і квазарів — надмасивних чорних дір, оточених диском орбітального матеріалу, — поділилася своїм планами Бренна Флехер (Brenna Flaugher), вчений проекту DESI, яка очолює відділ астрофізики при Національній прискорювальній лабораторії імені Енріко Фермі. «Замість одного вимірювання під час кожного окремого спостереження ми можемо виміряти швидкості 5000 галактик за один раз», — сказала вона.
Інструмент, з яким працюватиме 71 науково-дослідна установа, зможе отримати в 10 разів більше інформації, ніж його попередник BOSS.
«Мета цього проекту — накопичення величезної кількості даних», — сказав директор DESI Майкл Леві (Michael Levi) з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі, яка керує проектом. Науковці використовуватимуть ці дані для побудови комп’ютерних моделей всесвітів.
Зільбер та його команда вже виготовили 3000 роботів для позиціонування і встановили їх у клиновидні пелюстки. Їх згодом розмістять в фокальній площині інструменту. Шість об’єктивів DESI нині остаточно тестують в Університетському коледжі Лондона. Їх доставлять в США навесні цього року, щоб розпочати компонування устаткування.
Очікується, що DESI виконає перші вимірювання навесні 2019 року.
За інф. з сайту www.livescience.com підготував Георгій Ковальчук
