Aprobada la Fase 2 de la construcción del experimento DESI, que desvelará el misterio de la energía oscura

El experimento DESI realizará el mayor mapa 3D del Universo diseñado para desvelar el origen de la energía oscura. El proyecto ha logrado un nuevo hito. El Ministerio de Energía (DOE) de los Estados Unidos ha aprobado la Fase 2 para la construcción de DESI

El Instrumento Espectroscópico para el estudio de la Energía Oscura, DESI (de sus siglas en inglés Dark Energy Spectroscopic Instrument), es un aparato excepcional diseñado para mejorar nuestra comprensión del papel que juega la misteriosa energía oscura en la historia de la expansión del Universo. DESI se montará en el telescopio Mayall de 4 metros situado en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, cerca de Tucson en Arizona y realizará el mapa tridimensional del Universo más profundo en el espacio y en el tiempo hasta la fecha. El mapa revelará cómo la energía oscura y la gravedad han competido a lo largo del tiempo, desde el origen del Universo, para dar forma a cómo se agrupan las galaxias y la materia oscura en las escalas más grandes.

La colaboración internacional formada por doscientos físicos y astrónomos y que tiene su sede central en el Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) en California, ha logrado un hito al haber aprobado el Departamento de Energía (DOE) de los Estados Unidos, y financiado con 56 Millones de dólares,  la construcción del experimento después de la llamada “Decisión Crítica 2” (CD-2). El grupo español “Granada-Madrid-Tenerife” (GMT) que participa en DESI está compuesto por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) en Granada, el Instituto de Física Teórica (IFT UAM-CSIC) y la Escuela Politécnica Superior (EPS UAM) del Campus de Excelencia Internacional UAM+CSIC en Madrid, y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en Tenerife. Algunos de los científicos que participan son Francisco Prada y Antonio González-Arroyo del IFT, Guillermo González de Rivera y Javier Garrido de la EPS, Carlos Allende Prieto, Juan Betancort-Rijo, y Jose Alberto Rubiño del IAC; así como el tecnólogo Justo Sánchez y el Ingeniero Santiago Becerril del IAA, los ingenieros del IAC José Peñate y Vicente Sánchez, y el ingeniero Nasib Fahim de la EPS UAM.

El objetivo de DESI de estudiar en detalle la naturaleza de la energía oscura se conseguirá a través de la medida de los corrimientos al rojo de más de 30 millones de galaxias y cuásares. El corrimiento al rojo es el desplazamiento del espectro de un objeto astronómico distante hacia longitudes de onda más grandes (más rojas); y es una medida directa de la expansión del Universo desde que la luz se originó en una galaxia o cuásar hasta que nos llega a la Tierra. Cuanto mayor es el desplazamiento al rojo, más lejano, y antiguo es el objeto celeste. Para capturar la luz cuyo viaje comenzó hace doce mil millones de años, tiempo que corresponde a un corrimiento al rojo de 3.5, cuando el Universo tenía menos de un séptimo de su edad actual.
Otros estudios relevantes que podrá llevar a cabo DESI son comprobar la exactitud de la Relatividad General de Einstein, “pesar” la masa total de los neutrinos en el Universo, de forma que se podría saber cuál de los tres tipos conocidos de neutrinos es el más pesado; así como comparar modelos de la época inflacionaria cuando el Universo se expandió exponencialmente en una fracción de segundo después del Big Bang.

Trazando el Universo en tres dimensiones
La tecnología de DESI es tan intrigante como su ciencia. El espectrógrafo DESI de 5 toneladas de peso se montará en el telescopio Mayall de 375 toneladas. El extremo superior del telescopio será reemplazado con el corrector óptico y el plano focal de DESI. El corrector consta de seis lentes, cada una de un metro de diámetro, que concentrarán la luz del espejo de 4 metros del telescopio Mayall en el nuevo plano focal.

El plano focal de DESI, de 80-cm de diámetro, constará de 5.000 diminutos brazos robóticos, cada uno con una fibra óptica. Los robots posicionarán las fibras ópticas para capturar el espectro de la luz de las galaxias o los cuásares. Después de una exposición de 20 minutos, el telescopio apuntará a un nuevo trozo del cielo; y en menos de un minuto los robots rotarán y cambiarán la posición de las miles de fibras ópticas para tomar una nueva exposición. Esta secuencia se repetirá durante toda una noche de observación, y durante los 5 años de operación de DESI en el telescopio Mayall.

En 2016 se instalará en el telescopio Mayall una pequeña versión del instrumento llamada ProtoDESI con 10 robots posicionadores de fibras. También se validará la placa focal que se ha diseñado en el IAA en Granada, en colaboración con el LBNL de Berkeley, para lo cual se construyó un prototipo fabricado por la empresa Italiana ADS que se caracterizó en el laboratorio de metrología del IAC en Tenerife.

El equipo de ingenieros y tecnólogos de Granada y Madrid desarrollaron, desde 2010 hasta el 2014, el diseño, fabricación, y pruebas de laboratorio de dos prototipos de los robots para un proyecto precursor de DESI, llamado BigBOSS, y para DESI, en colaboración con la empresa AVS en el País Vasco, el grupo del Profesor Jean-Paul Kneib en la Escuela Politécnica Federal de Lusana (EPFL) y las empresas MPS y Micro-motor, ambas del Grupo Faulhaber, en Suiza.

La clave para el éxito de DESI es su sólida colaboración científica, que cuenta con el apoyo de muchas organizaciones, entre ellas 31 universidades y 18 instituciones gubernamentales y privadas, tanto estadounidenses como extranjeras, entre ellas cinco laboratorios nacionales del DOE en EE.UU. A partir del año 2019, el DOE financiará las operaciones del telescopio durante los cinco años de ejecución del proyecto DESI.

Desafío tecnológico e I+D+i hecha en España

El grupo Granada-Madrid-Tenerife (GMT) que participa en la Colaboración DESI está formado por un equipo multidisciplinar de científicos, ingenieros, y tecnólogos que ha colaborado estrechamente con empresas en España y Europa para afrontar el desafío que ha supuesto el desarrollo del robot posicionador de fibras ópticas y la placa focal para el instrumento DESI. El grupo GMT ha contado con el apoyo y la financiación aportada por los centros e institutos que lo forman, el Campus de Excelencia Internacional UAM+CSIC, y los proyectos financiados por el CDTI, el Programa Nacional de I+D del MINECO, el proyecto HEPHACOS de la Comunidad de Madrid, y el programa Severo Ochoa del Instituto de Física Teórica UAM-CSIC y el Consolider MultiDark del MINECO.