Les astrophysiciens publient la plus grande carte de l’univers à ce jour

Après seulement sept mois, une énorme équipe de scientifiques qui travaillent avec l’instrument spectroscopique d’énergie noire ont déjà cartographié une plus grande fauchée du cosmos que tous les autres relevés 3D combinés. Et comme ils n’en sont qu’à 10 pour cent de leur mission de cinq ans, il y a beaucoup plus à venir.

DESI, prononcé comme le nom de Desi Arnaz, a révélé une toile cosmique spectaculaire de plus de 7,5 millions de galaxies, et il en numérisera jusqu’à 40 millions. L’instrument est financé par le département américain de l’Énergie et installé au télescope de 4 mètres Nicholas U. Mayall à l’observatoire national de Kitt Peak près de Tucson, en Arizona. Il mesure les distances précises des galaxies par rapport à la Terre et leur lumière émise dans une gamme de longueurs d’onde, obtenant à la fois quantité et qualité. Il couvrira à terme quelque 8 000 degrés carrés, soit environ 20 % du ciel. La science tirée de l’analyse des données est encore à venir, mais elle aidera particulièrement les astrophysiciens alors qu’ils enquêtent sur l’expansion de l’univers.

« C’est vraiment une aventure fantastique. Nous avons pu continuer malgré la pandémie. Nous avons dû fermer pendant quelques mois, puis nous nous sommes adaptés », explique Julien Guy, scientifique du projet DESI au Lawrence Berkeley National Laboratory, l’institution chef de file de la collaboration. Désormais, les observations et le traitement des données sont majoritairement automatisés ; Chaque matin, les scientifiques obtiennent des données sur jusqu’à 100 000 galaxies collectées pendant la nuit, dit-il.

« C’est incroyable de voir à quel point cet instrument fonctionne bien et à quel point il a été conçu pour aller chercher les distances jusqu’à ces galaxies. C’est une machine incroyablement efficace pour les récolter d’une manière qui, il y a encore deux décennies, aurait été époustouflante », déclare Jason Rhodes, chercheur au Jet Propulsion Laboratory de Pasadena qui travaille sur des télescopes spatiaux pour cartographier les galaxies dans le univers primitif.

Une tranche de la carte 3D des galaxies du Sloan Digital Sky Survey (à gauche) et des premiers mois du Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI; à droite). La terre est au centre, avec les galaxies les plus éloignées tracées à des distances de 10 milliards d’années-lumière. Chaque point représente une galaxie. Cette version préliminaire de la carte DESI ne montre que 400 000 des 35 millions de galaxies qui figureront sur la carte finale. Avec l’aimable autorisation de D. Schlegel/Berkeley Lab utilisant les données de DESI

DESI se compose en fait de plusieurs appareils installés dans le dôme de 14 étages du télescope. Le plan focal circulaire est positionné près du sommet et est composé de 10 pétales en forme de coin, chacun avec 500 petits robots. Ce sont eux qui permettent la cartographie galactique de l’instrument : ces 5 000 moteurs robotiques de la taille d’un crayon positionnent des fibres optiques qui doivent être placées avec précision à 10 microns près, soit moins que l’épaisseur d’un cheveu humain. Cela permet à l’instrument de collecter des données précises sur 5 000 galaxies à la fois. Ensuite, le télescope pointe vers une autre zone du ciel nocturne et commence à travailler sur les 5 000 prochaines. En revanche, chez l’un des prédécesseurs de DESI, le Sloan Digital Sky Survey, basé sur un télescope dans le sud du Nouveau-Mexique, les scientifiques devaient percer manuellement des trous dans une plaque circulaire en aluminium au foyer du télescope pour chaque série de mesures, et ils ont branché peu fibres pour chaque galaxie qu’ils voulaient observer.