Une galaxie spirale vue avec l'outil de visualisation "Sky Viewer tool" qui utilise les données d'imagerie acquises par DESI. (© DESI Legacy Imaging Surveys)
Près de 200 chercheurs ont participé à la collecte, au traitement et à l'assemblage des images de la moitié du ciel afin de préparer le début des observations de DESI, le Dark Energy Spectroscopic Instrument, dont l’objectif est de résoudre le mystère de l'énergie noire.
Pour que DESI puisse commencer sa mission de 5 ans (2021-2026) ayant pour objectif de produire la plus grande carte du ciel en 3D jamais réalisée, les chercheurs avaient d'abord besoin d'une gigantesque carte de l'Univers en 2D. Établie au moyen de 200 000 images provenant de 1405 nuits d’observations sur trois télescopes et de plusieurs années de données satellitaires, cette carte en 2D est la plus grande jamais réalisée, si l'on se base sur la surface du ciel couverte, la profondeur de l’imagerie et les plus d'un milliard d'images de galaxies qu’elle contient.
Pourquoi cette carte 2D ?
La carte en 2D ne contient pas d'informations sur les distances entre les galaxies. Il faudra pour cela attendre le projet DESI qui produira cette information en combinant aux deux premières coordonnées la troisième dimension, mesurée à partir du “redshift" (ou décalage vers des couleurs plus rouges) des galaxies et des quasars. En effet, les couleurs plus rouges des objets sont causées par l’expansion de l’Univers et nous fournissent une indication de leur distance par rapport à la Terre. La carte en 2D prépare donc le terrain pour les observations du DESI.
en savoir plus : https://www.legacysurvey.org/acknowledgment/.
"C'est la plus grande carte, à presque tous les égards", a déclaré David Schlegel, un des responsables scientifiques de DESI qui a dirigé le projet d'imagerie. La carte couvre la moitié du ciel et s'étend numériquement sur plus de 10 000 milliards de pixels. Accessible au public sur LegacySurvey, la carte comprend 2 milliards d'objets dont plus de la moitié sont des galaxies et des quasars tels ceux qui seront imagés par DESI. Les quasars sont parmi les objets les plus brillants de l'Univers, avec des trous noirs supermassifs en leur centre qui émettent de puissants jets de matière.
© Marilyn Sargent/Lawrence Berkeley National Laboratory
Un instrument pour mesurer les propriétés de l'Energie Noire
L'objectif principal de la compilation des données de la carte en 2D est d'identifier ces cibles de galaxies et de quasars pour DESI, qui mesurera leur lumière afin de déterminer leur décalage vers le rouge et leur distance. Cela permettra à terme de fournir de nouveaux détails sur la mystérieuse énergie noire qui est à l'origine de l'accélération de l'expansion de l'Univers.
Nathalie Palanque-Delabrouille, co-porte-parole de DESI et cosmologue au Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), mentionne que le taux d'expansion de l’Univers a évolué dans le temps et que beaucoup de questions restent sans réponse sur les causes de ces changements.
"Notre Univers a eu une histoire surprenante”, explique-t-elle. "Pendant la première moitié de sa vie, son expansion a été principalement dictée par la matière noire qu'il contient". La matière noire est une matière inconnue, qui représente 85 % de toute la matière de l'Univers et qui n'a été observée jusqu'à présent qu'indirectement par ses effets gravitationnels sur la matière normale. "Cependant, au cours des 7 derniers milliards d'années, l'expansion de notre Univers s'est progressivement accélérée sous l'influence d'une mystérieuse énergie sombre", a-t-elle ajouté, "et le but de DESI est de clarifier précisément cette description en dévoilant ce qu'est l'énergie sombre".
Nathalie Palanque-Delabrouille explique que DESI recueillera la lumière de galaxies à plusieurs distances : des galaxies brillantes qui se trouvent à moins de 4 milliards d'années-lumière de la Terre, des galaxies dites rouges qui nous permettent de voir jusqu'à 8 milliards d'années, de très jeunes galaxies bleues ou galaxies "à raies d'émission" qui permettront de remonter à 10 milliards d'années, et enfin des quasars, si brillants qu'on peut les voir jusqu'à 12 milliards d'années-lumière.
Spectre d’un quasar à redshift z=4.75 (courbe rouge) mesuré par DESI lors de la phase de “Survey Validation”. La courbe noire montre le modèle proposé par le programme d’analyse pour décrire ce spectre et la courbe verte représente l'incertitude statistique sur la mesure du spectre.
Sélectionner les cibles de DESI, le plus grand relevé spectroscopique jamais réalisé
L'Irfu joue un rôle important dans l'effort de sélection des cibles à observer par DESI à partir des données d’imagerie. Christophe Yèche, cosmologue au CEA et co-responsable du groupe dédié à cet effort, étudie comment combiner les informations d’imagerie pour identifier avec la plus grande précision possible les différentes catégories de galaxies et de quasars que DESI observera. “Ce travail est délicat car les galaxies et quasars à sélectionner sont des sources lumineuses très faibles”, note-t-il. “Depuis la mi-décembre 2020, le projet DESI consacre ses premiers mois d’observation à valider cette sélection qui sera la clé de la réussite du programme d’observation des 5 prochaines années. C’est un moment crucial mais passionnant ! Les premiers spectres de quasars et galaxies viennent d'être présentés à la conférence AAS en janvier 2021 et ils sont très encourageants”.
Contacts : Nathalie Palanque-Delabrouille, Christophe Yèche
Remerciements :
This research is supported by the Director, Office of Science, Office of High Energy Physics of the U.S. Department of Energy under Contract No. DE–AC02–05CH1123, and by the National Energy Research Scientific Computing Center, a DOE Office of Science User Facility under the same contract; additional support for DESI is provided by the U.S. National Science Foundation, Division of Astronomical Sciences under Contract No. AST-0950945 to the NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory; the Science and Technologies Facilities Council of the United Kingdom; the Gordon and Betty Moore Foundation; the Heising-Simons Foundation; the French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA); the National Council of Science and Technology of Mexico; the Ministry of Economy of Spain, and by the DESI Member Institutions. The authors are honored to be permitted to conduct astronomical research on Iolkam Du’ag (Kitt Peak), a mountain with particular significance to the Tohono O’odham Nation.
• Structure et évolution de l'Univers › Evolution des grandes structures et des galaxies Structure et évolution de l'Univers › Univers sombre
• Le Département de Physique des Particules (DPhP)
• BAO
