Στη δημοσιότητα ο μεγαλύτερος δισδιάστατος χάρτης του σύμπαντος

Τον μεγαλύτερο χρωματικό δισδιάστατο χάρτη του σύμπαντος που έχει δημιουργηθεί ποτέ δημοσίευσε η ομάδα των DESI Legacy Imaging Surveys. Ο χάρτης είναι προϊόν 13 ετών εργασίας, αριθμεί 5,6 τρισεκατομμύρια pixels και αποτυπώνει σχεδόν 4 δισεκατομμύρια ουράνια αντικείμενα, κυρίως αστέρια και γαλαξίες, ενώ διατίθεται ελεύθερα σε όλους μέσω του Legacy Survey Sky Viewer.

Αστρονόμοι και ερασιτέχνες επιστήμονες μπορούν να τον εξερευνήσουν ή να τον συνδυάσουν με τις δικές τους παρατηρήσεις. Ο χάρτης επιτρέπει την αναζήτηση σπάνιων φαινομένων, όπως οι βαρυτικοί φακοί, την παρατήρηση παροδικών γεγονότων όπως οι υπερκαινοφανείς αστέρες, αλλά και τη μελέτη δύο από τα μεγαλύτερα αινίγματα της φυσικής: της σκοτεινής ύλης, της αόρατης ουσίας που συγκροτεί το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του σύμπαντος, και της σκοτεινής ενέργειας, της δύναμης πίσω από την επιταχυνόμενη διαστολή του.

Ο ενημερωμένος χάρτης καλύπτει περίπου το 75% του ουρανού σε ορατό και εγγύς υπέρυθρο φως, προσφέροντας μια εις βάθος εικόνα του εξωγαλαξιακού σύμπαντος, χωρίς τις παρεμβολές από τη σκόνη και τα άστρα του δικού μας Γαλαξία. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι θα παραμείνει ο πληρέστερος δισδιάστατος χάρτης του σύμπαντός μας για πολλά ακόμη χρόνια.

Ο νέος χάρτης στηρίζεται σε προγενέστερες εκδόσεις των Legacy Surveys, οι οποίες έχουν ήδη τροφοδοτήσει περισσότερες από 1.800 επιστημονικές εργασίες. «Αποτελεί πλέον αναπόσπαστο κομμάτι της αστρονομικής έρευνας», δήλωσε ο David Schlegel, συνεπικεφαλής των Legacy Surveys και ερευνητής στο Lawrence Berkeley National Laboratory του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ. «Όταν δουλεύεις σήμερα με αστρονομικά αντικείμενα, συχνά ξεκινάς ανοίγοντας το Legacy Imaging Viewer για να δεις τι ακριβώς παρατηρείς.»

Στη συλλογή των δεδομένων συνέβαλαν περισσότεροι από 160 επιστήμονες, ενώ μια ομάδα 20 ατόμων ανέλαβε την επεξεργασία του τελικού συνόλου.

Ο χάρτης προέκυψε από τον συνδυασμό 263.407 λήψεων τηλεσκοπίου από τρεις επίγειες αστρονομικές έρευνες: το Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS), το Mayall z-band Legacy Survey (MzLS) και το Beijing-Arizona Sky Survey (BASS). Σε αυτές προστέθηκαν χρόνια δεδομένων από τη δορυφορική αποστολή WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) της NASA, καθώς και επιπλέον δημόσια δεδομένα.

«Για την ομάδα μας, αυτά τα δεδομένα είναι θεμελιώδη για τη μελέτη της ιστορίας της διαστολής του σύμπαντος και του σχηματισμού του Γαλαξία μας», δήλωσε ο Arjun Dey, συνεπικεφαλής των Legacy Surveys και αστρονόμος στο NSF NOIRLab. «Αλλά ο ουρανός ανήκει σε όλους, και αυτή η έρευνα δίνει στον καθένα την ευκαιρία να τον εξερευνήσει και να θαυμάσει τα θαύματά του.»

Οι Legacy Surveys διεξήχθησαν αρχικά για να προετοιμάσουν το έδαφος για το Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Ο δισδιάστατος χάρτης λειτουργεί ουσιαστικά ως μια λεπτομερής φωτογραφία του ουρανού: καταγράφει πού βρίσκονται γαλαξίες και αστέρια και πόσο φωτεινά είναι. Με βάση αυτό, το DESI επιλέγει αντικείμενα και μετρά το φως τους σε διαφορετικά μήκη κύματος, προσδιορίζοντας τις αποστάσεις τους και χτίζοντας τον μεγαλύτερο τρισδιάστατο χάρτη υψηλής ανάλυσης που έχει ποτέ δημιουργηθεί. Μελετώντας πώς ομαδοποιούνται οι γαλαξίες σε διαφορετικές εποχές του σύμπαντος, οι επιστήμονες ανιχνεύουν τη συμπεριφορά της σκοτεινής ενέργειας διαχρονικά.

Το DESI είναι ένα διεθνές πείραμα με περισσότερους από 900 ερευνητές από περισσότερα από 70 ιδρύματα, το οποίο λειτουργεί στο τηλεσκόπιο Nicholas U. Mayall των 4 μέτρων στο Kitt Peak National Observatory. Τον Απρίλιο του 2026 ολοκλήρωσε την αρχική πενταετή έρευνά του νωρίτερα από το χρονοδιάγραμμα και με πολύ περισσότερα αντικείμενα από τα αναμενόμενα.

Τα πρώτα αποτελέσματα έφεραν εκπληκτικές ενδείξεις ότι η επίδραση της σκοτεινής ενέργειας ίσως εξασθενεί με τον χρόνο, μια πιθανή αλλαγή παραδείγματος που θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει τις προβλέψεις για την τελική μοίρα του σύμπαντος. Βελτιωμένα αποτελέσματα με τα δεδομένα της πρώτης πενταετίας αναμένονται εντός του 2027, ενώ οι παρατηρήσεις συνεχίζονται έως το 2028.

Το DESI αποδείχθηκε τόσο αποδοτικό στην παρατήρηση γαλαξιών ώστε ο χάρτης των Legacy Surveys χρειάστηκε να επεκταθεί. «Από νωρίς έγινε σαφές ότι μπορεί να μας τελειώσουν οι γαλαξίες προς παρατήρηση και να εξαντληθεί ο ουρανός, οπότε καλύτερα να ξεκινήσουμε να κάνουμε κάτι γι’ αυτό», δήλωσε ο Schlegel. Ο νέος χάρτης χρησιμοποιείται για την επιλογή στόχων του DESI από τον Ιούνιο του 2026 και θα καθοδηγεί τις λειτουργίες του τηλεσκοπίου τα επόμενα χρόνια.

Η δημιουργία του χάρτη απαίτησε τεράστια υπολογιστική προσπάθεια. Η συγχώνευση εκατοντάδων χιλιάδων εικόνων, που τραβήχτηκαν σε 2.285 νύχτες υπό μοναδικές ατμοσφαιρικές και τηλεσκοπικές συνθήκες η καθεμία, χρειάστηκε περίπου έναν χρόνο για την ανάπτυξη του κώδικα και οκτώ εβδομάδες επεξεργασίας στον υπερυπολογιστή Perlmutter του NERSC στο Berkeley Lab.

Πέρα από τη στήριξη του DESI, τα δεδομένα των Legacy Surveys θα αποτελέσουν βασικό σημείο αναφοράς για την επόμενη γενιά τηλεσκοπίων. Καθώς νέα αστεροσκοπεία όπως το Vera C. Rubin Observatory και το διαστημικό τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA τίθενται σε λειτουργία, οι ερευνητές θα μπορούν να συγκρίνουν τις παρατηρήσεις τους με μία από τις πιο λεπτομερείς εικόνες του ουρανού που έχουν ποτέ καταγραφεί.

Παράλληλα, τα δεδομένα θα βοηθήσουν στην εκπαίδευση εργαλείων τεχνητής νοημοσύνης για την ανάλυση petabytes αστρονομικών δεδομένων και την επιτάχυνση νέων ανακαλύψεων, ενώ θα ενταχθούν και σε ένα πιλοτικό πρόγραμμα αστροφυσικής στο πλαίσιο του American Science Cloud.