Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà thiên văn sử dụng hình ảnh từ Đài quan sát Quốc gia Đỉnh Kitt và Đài quan sát liên Mỹ Cerro Tololo đã tạo ra bản đồ bầu trời lớn nhất từ trước đến nay, bao gồm hơn một tỷ thiên hà. Bản phát hành dữ liệu thứ chín và cuối cùng từ Khảo sát hình ảnh di sản DESI đầy tham vọng tạo tiền đề cho một cuộc khảo sát đột phá kéo dài 5 năm với Dụng cụ quang phổ năng lượng tối (DESI), nhằm cung cấp những hiểu biết mới về bản chất của năng lượng tối.
Các nhà thiên văn sử dụng hình ảnh từ Đài quan sát quốc gia Đỉnh Kitt và Đài quan sát liên Mỹ Cerro Tololo đã tạo ra bản đồ bầu trời lớn nhất từ trước đến nay, bao gồm hơn một tỷ thiên hà. Bản phát hành dữ liệu thứ chín và cuối cùng từ Khảo sát hình ảnh di sản DESI đầy tham vọng tạo tiền đề cho một cuộc khảo sát đột phá kéo dài 5 năm với Dụng cụ quang phổ năng lượng tối (DESI), nhằm cung cấp những hiểu biết mới về bản chất của năng lượng tối. Bản đồ được công bố hôm nay tại cuộc họp tháng 1 năm 2021 của Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ.
Trong nhiều thiên niên kỷ, con người đã sử dụng bản đồ để hiểu và điều hướng thế giới của chúng ta và đặt bản thân vào bối cảnh: chúng ta dựa vào bản đồ để chỉ cho chúng ta biết chúng ta đang ở đâu, chúng ta đến từ đâu và chúng ta sẽ đi đâu. Bản đồ thiên văn tiếp tục truyền thống này trên quy mô rộng lớn. Họ xác định vị trí của chúng ta trong vũ trụ và kể câu chuyện về lịch sử và số phận của Vũ trụ: nó sẽ mở rộng mãi mãi, sự giãn nở hiện đang tăng tốc vì một lượng chưa biết gọi là năng lượng tối. Bản đồ thiên văn có thể giúp giải thích năng lượng tối này là gì và tại sao nó tồn tại.
Việc tận dụng khả năng đó đòi hỏi một bản đồ chưa từng có – một bản đồ lập biểu đồ các thiên hà mờ nhạt một cách thống nhất và trên một khu vực bầu trời rộng lớn hơn bao giờ hết. Để đáp ứng thách thức đó, các nhà thiên văn học hiện đã tạo ra một bản đồ bầu trời hai chiều mới, lớn nhất từng được tạo ra về độ bao phủ, độ nhạy và tổng số thiên hà được lập bản đồ.
Từ trong số hơn 1 tỷ thiên hà trong bản đồ, các nhà thiên văn học sẽ chọn ra hàng chục triệu thiên hà để nghiên cứu thêm bằng Dụng cụ Quang phổ Năng lượng Tối (DESI), nhằm xây dựng bản đồ 3D lớn nhất từng được thử nghiệm. Kết quả từ cuộc khảo sát DESI, sẽ được thực hiện tại Đài quan sát quốc gia Kitt Peak (KPNO), một chương trình của NOIRLab của Quỹ Khoa học Quốc gia, cuối cùng sẽ cung cấp những hiểu biết mới về bản chất của năng lượng tối.
Bản đồ mới là kết quả của Khảo sát hình ảnh di sản DESI, một nỗ lực 6 năm đầy tham vọng bao gồm 1405 đêm quan sát tại ba kính thiên văn, nhiều năm dữ liệu từ kính viễn vọng không gian, 150 quan sát viên và 50 nhà nghiên cứu khác từ khắp nơi trên thế giới, 1 petabyte dữ liệu (1000 nghìn tỷ byte) và 100 triệu giờ CPU trên một trong những máy tính mạnh nhất thế giới. Các hình ảnh được chụp tại KPNO và Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), cũng là một Chương trình của NOIRLab, và được bổ sung bởi các hình ảnh từ sứ mệnh Thám hiểm Hồng ngoại Trường rộng (WISE) của NASA. Dữ liệu đã được giảm bớt tại Trung tâm Máy tính Khoa học Nghiên cứu Năng lượng Quốc gia (NERSC) của Phòng thí nghiệm Berkeley.
Bản đồ bao phủ một nửa bầu trời, trải rộng bằng kỹ thuật số hơn 10 nghìn tỷ pixel, tương đương với bức tranh ghép của 833.000 bức ảnh điện thoại thông minh có độ phân giải cao và là một trong những cuộc khảo sát sâu, đồng nhất về bầu trời từng được thực hiện. David Schlegel, nhà khoa học đồng dự án của DESI, người đồng lãnh đạo dự án hình ảnh, cho biết: “Đây là bản đồ lớn nhất so với bất kỳ thước đo nào. Schlegel là một nhà vật lý thiên văn tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley của Bộ Năng lượng (Phòng thí nghiệm Berkeley), tổ chức chính cho sự hợp tác DESI quốc tế.
Arjun Dey, Nhà khoa học của Dự án DESI cho NOIRLab, đồng dẫn hai trong số ba cuộc khảo sát hình ảnh, là nhà khoa học chính cho Cuộc khảo sát di sản băng z-band Mayall (MzLS) được quan sát bởi camera Mosaic3 trên Nicholas U. Mayall 4 mét Kính viễn vọng tại KPNO, và là nhà khoa học đồng dẫn đầu với Schlegel cho Cuộc khảo sát Di sản Máy ảnh Năng lượng Tối (DECaLS) trên DECam trên Kính viễn vọng 4 mét Víctor M. Blanco tại CTIO ở Chile.
Cuộc khảo sát thứ ba là Cuộc khảo sát bầu trời Bắc Kinh-Arizona (BASS) được quan sát bởi camera 90Prime trên Kính viễn vọng 2,3 mét Bok, thuộc sở hữu và điều hành của Đại học Arizona và đặt tại KPNO.
Dey cho biết, nỗ lực tập thể của ba cuộc khảo sát là một trong những cuộc khảo sát sâu, đồng đều nhất về bầu trời từng được thực hiện.
Sự hợp tác giữa DESI sẽ chọn 35 triệu thiên hà và 2,4 triệu chuẩn tinh trong bản đồ – một số cách xa tới 12 tỷ năm ánh sáng – làm mục tiêu cho cuộc khảo sát DESI. Trong hơn 5 năm hoạt động, DESI sẽ tạo ra một bản đồ 3D khổng lồ của Vũ trụ bằng cách đo khoảng cách của các thiên hà và tốc độ chúng di chuyển khỏi chúng ta. Để thực hiện các phép đo này, DESI sẽ lấy dấu vân tay của một thiên hà bằng cách đo quang phổ của nó: ánh sáng từ các thiên hà riêng lẻ sẽ được phân tán thành các dải màu nhỏ.
Việc nắm bắt quang phổ của rất nhiều thiên hà một cách nhanh chóng đòi hỏi mức độ tự động hóa cao. DESI – được trang bị một loạt 5000 rô bốt tự động xoay, mỗi rô bốt có một sợi cáp quang mỏng có thể chỉ vào các thiên hà riêng lẻ – được thiết kế để đo quang phổ của 5000 thiên hà tại một thời điểm. Kết quả cuối cùng sẽ cung cấp những hiểu biết mới về năng lượng tối bí ẩn đang thúc đẩy sự mở rộng ngày càng tăng của Vũ trụ.
Nhiệm vụ tìm hiểu bản chất của năng lượng tối đã dẫn đến những cơ hội lớn để khám phá trong các lĩnh vực thiên văn học khác. Adam Bolton, Giám đốc Trung tâm Dữ liệu và Khoa học Cộng đồng của NOIRLab, giải thích: “Để giải quyết một số bí ẩn lớn nhất trong vật lý cơ bản ngày nay, chúng tôi được định hướng tạo ra cơ sở dữ liệu kỹ thuật số khổng lồ về các ngôi sao và thiên hà, từ đó cho phép một phương pháp khai thác dữ liệu mới để tạo ra những khám phá thiên văn bổ sung. “
Với việc hoàn thành Khảo sát hình ảnh di sản DESI, tất cả dữ liệu đã được công bố cho cộng đồng khoa học và công chúng. Bản phát hành dữ liệu cuối cùng này, được gọi là Bản phát hành dữ liệu 9, đã có trước 8 bản phát hành dữ liệu trung gian khác.
NOIRLab sẽ lưu trữ các sản phẩm dữ liệu này trong Kho lưu trữ Dữ liệu Astro, từ các hình ảnh ban đầu được chụp tại kính thiên văn đến các danh mục báo cáo vị trí và các đặc tính khác của các ngôi sao và thiên hà. Astro Data Lab cũng phục vụ các danh mục dưới dạng cơ sở dữ liệu, mà các nhà thiên văn học có thể dễ dàng phân tích bằng cách sử dụng các công cụ và dịch vụ của Astro Data Lab, đồng thời kết hợp chúng với các bộ dữ liệu khác, mang lại nhiều cơ hội khám phá hơn. Ngoài ra, Phòng thí nghiệm Dữ liệu Astro cung cấp cho các nhà thiên văn học các ứng dụng khoa học và hướng dẫn ví dụ để hỗ trợ nghiên cứu của họ. Dữ liệu Khảo sát hình ảnh kế thừa của DESI đã được sử dụng cho nhiều dự án nghiên cứu khác [1] [2], bao gồm các nỗ lực khoa học công dân sử dụng trí tuệ của đám đông [3].
Ghi chú
[1] Một nghiên cứu sử dụng thuật toán máy học để tự động xác định hiện tượng bẻ cong ánh sáng được gọi là thấu kính hấp dẫn trong dữ liệu khảo sát của DESI.
[2] Một nghiên cứu khác sử dụng quang phổ từ Khảo sát Bầu trời Kỹ thuật số Sloan cùng với hình ảnh Khảo sát Di sản để tiết lộ sự hiện diện của các lỗ đen đang hoạt động trong các thiên hà và cho chúng ta xem trước một quần thể lớn các thiên hà đang hoạt động sẽ được khám phá bằng khảo sát quang phổ DESI . Công việc này do nhà thiên văn học Stephanie Juneau của NOIRLab phụ trách.
[3] Dự án khoa học công dân Backyard Worlds: Planet 9 thu hút sự giúp đỡ của công chúng trong việc tìm kiếm hành tinh thứ chín có thể có trong Hệ Mặt trời của chúng ta, bằng cách tìm kiếm các vật thể chuyển động trong dữ liệu. Những người tham gia đã khám phá ra những thế giới mát mẻ mới trong vùng lân cận của Mặt trời – những vật thể có khối lượng lớn hơn hành tinh nhưng nhẹ hơn các ngôi sao, được gọi là sao lùn nâu. Một số trong số này nằm trong số những sao lùn nâu rất mát mẻ nhất được biết đến, với một số ít tiến gần đến nhiệt độ Trái đất và đủ mát để chứa các đám mây nước. Gần đây bản đồ lớn nhất về sao lùn nâu trong khu phố của chúng tôi đã được xuất bản. Backyard Worlds do Aaron Meisner, nhà thiên văn học NOIRLab và người tham gia DESI đồng dẫn đầu.
Nguồn truyện:
Tài liệu do Hiệp hội các trường đại học nghiên cứu về thiên văn học (AURA) cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Đa phương tiện liên quan :