El universo es sumamente grande y no deja de crecer. Para estudiar la energía oscura, esa misteriosa fuerza detrás de la expansión acelerada del Universo, los científicos han comenzado a utilizar el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI, por sus siglas en inglés), que cartografiará más de 40 millones de galaxias, cuásares y estrellas desde el telescopio Mayall, instalado en el Observatorio Kitt Peak en Arizona (Estados Unidos).

La colaboración de este proyecto ha hecho público este martes su primer paquete de datos, que recoge casi dos millones de objetos para su posterior análisis. Entre los investigadores se encuentra una representación del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), inmerso en la misión desde su inicio en 2010.

El conjunto de datos abarca 80 terabytes fruto de más de 2.400 exposiciones obtenidas a lo largo de seis meses durante la fase de «validación del proyecto» en 2020 y 2021. En este periodo, comprendido entre la puesta en marcha del instrumento y el inicio de las operaciones científicas oficiales, los investigadores se aseguraron de que el programa de observaciones se ajusta a los objetivos científicos del proyecto, comprobando cuánto tiempo se tardaba en observar galaxias de diferente brillo y validando la selección de objetos a observar.

El primer paquete de datos de DESI recoge casi dos millones de objetos. Imagen: EDR

Más allá del estudio de la energía oscura

«El hecho de que DESI funcione tan bien, y que la cantidad de datos de calidad que tomó durante la fase de validación sea comparable a la totalidad de los datos de proyectos precedentes, es un logro monumental», afirma Nathalie Palanque-Delabrouille, una de las portavoces de DESI y científica del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de EEUU, que gestiona el experimento.

«Este hito demuestra que DESI es una fábrica espectroscópica única cuyos datos no solo permitirán el estudio de la energía oscura, sino que también serán requeridos por toda la comunidad científica para abordar otros temas, tales como la materia oscura, las lentes gravitacionales, y la morfología galáctica«, añadió.

DESI utiliza 5.000 posicionadores robóticos para mover las fibras ópticas que captan la luz de objetos astronómicos. Se trata del espectrógrafo multiobjeto más potente del mundo, capaz de medir la luz de más de 100.000 galaxias en una noche. Esa luz indica a los investigadores la distancia a la que se encuentra cada galaxia, lo que permite construir un mapa cósmico en 3D.

Los primeros datos están disponibles de forma abierta y gratuita a través del National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC). Del mismo modo, también es posible visualizar un vídeo que muestra su funcionamiento.

DESI cuenta con el apoyo de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) y del NERSC, que es una infraestructura de la Oficina de Ciencia del este departamento. También cuenta con el apoyo adicional de la Fundación Nacional de la Ciencia de Estados Unidos, el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Reino Unido, la Fundación Gordon y Betty Moore, la Fundación Heising-Simons, la Comisión de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA) de Francia, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México, el Ministerio de Ciencia e Innovación de España y las instituciones miembros de DESI.

Participación española

Desde España, en este proyecto participan, además del mencionado IAA-CSIC, el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), el Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), el Instituto de Física Teórica (IFT), el centro mixto de la Universidad Autónoma de Madrid y el CSIC, el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y el Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB).

Respecto al Observatorio Nacional de Kitt Peak, es un programa del NOIRLab de la National Science Foundation (NSF) de EE UU. La colaboración DESI destaca que le hayan permitido conducir investigación científica en Iolkam Du’ag (Kitt Peak), una montaña de especial significancia para un pueblo indígena norteamericano: la Nación Tohono O’odham.

Reacciones desde España

«Es impresionante que, en apenas unos meses, DESI haya medido posiciones para más objetos que todos los cartografiados cósmicos anteriores», señala Violeta González Pérez, investigadora del departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, «los datos que se hacen públicos ahora nos permitirán entender mejor la naturaleza de la energía oscura con herramientas matemáticas que no se habían podido utilizar hasta ahora. Y también podremos explorar los primeros momentos del universo, la masa de los neutrinos, la historia de nuestra galaxia y la formación y evolución de galaxias y cuásares».

«Durante la fase de validación del cartografiado inspeccionamos visualmente los espectros obtenidos para confirmar la calidad de las observaciones y su clasificación entre estrellas, galaxias brillantes, galaxias rojas luminosas, galaxias con líneas de emisión y cuásares», afirma Ignasi Pérez i Ràfols, científico del Institut de Ciències del Cosmos de la Universidad de Barcelona.

«DESI está diseñado para observar regiones ya exploradas con otros métodos», apunta César Ramírez Pérez, investigador predoctoral del Institut de Física d’Altes Energies, «por lo que ayudará a complementar análisis previos, y con la publicación de los datos conseguimos que grupos fuera de la colaboración puedan acceder a ellos, ampliando su impacto».

Malgorzata Siudek, investigadora postdoctoral en el Instituto de Ciencias del Espacio en Barcelona, comenta: «Las observaciones de DESI son mucho más precisas que las de cartografiados anteriores, lo que permite observar todo tipo de objetos extragalácticos, incluidos cuásares formados poco después del Big Bang. El descubrimiento de objetos tan raros no solo constituye un avance importante en sí mismo, sino que también nos permite estudiar el misterio de la formación de agujeros negros supermasivos».

Por su parte, en el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) hay dos equipos que participan en este proyecto. Uno de ellos está liderado por Francisco-Shu Kitaura, quien comenta: «La distribución de las galaxias analizadas por el instrumento DESI permitirá arrojar luz sobre cómo se formaron las mayores estructuras del universo, lo que podrá utilizarse para estudiar el origen y los componentes básicos del cosmos».

El director del otro equipo del IAC, Carlos Allende Prieto, añade: «Nuestro interés se centra particularmente en la formación de las primeras estrellas del universo”, además de indicar que han utilizado el Gran Telescopio Canarias “para comprobar la concordancia de los datos obtenidos por ambas infraestructuras científicas».