Datos clave
- El mapa histórico de los DESI Legacy Imaging Surveys cubría la mitad del cielo e incluía más de mil millones de galaxias.
- El mosaico digital tenía 10^12 píxeles y combinaba imágenes de Kitt Peak, Cerro Tololo y WISE.
- El mapa reunió tres sondeos: MzLS, DECaLS y BASS; su elaboración requirió seis años y 1.405 noches de observación.
- El plan de DESI descrito en 2021 contemplaba seleccionar 35 millones de galaxias y 2,4 millones de cuásares para espectroscopia.
- DESI separa la luz en bandas de color y mide distancias y tasas de alejamiento; su sistema tiene 5.000 robots con fibras ópticas y está diseñado para medir hasta 5.000 galaxias a la vez.
- El anuncio de 2021 planteó cinco años de operaciones para el sondeo de DESI.
Fichas relacionadas
Un mapa celeste puede parecer una imagen muy detallada del universo, pero una imagen por sí sola no indica necesariamente a qué distancia está cada galaxia. Los DESI Legacy Imaging Surveys y el instrumento Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) cumplen funciones diferentes y complementarias: el primero reunió imágenes que permiten localizar objetos en el cielo; el segundo observa la luz de una selección de esos objetos para obtener información sobre su distancia y su movimiento.
La conexión entre ambos ilustra cómo se pasa de una cartografía en dos dimensiones a otra en tres. El mapa sitúa los objetos en el cielo; las mediciones espectroscópicas de DESI aportan información para ordenarlos también en profundidad. El proyecto fue presentado en enero de 2021 por NOIRLab como base para el sondeo de DESI. Las cifras que siguen describen ese mapa y el plan anunciado entonces, no un recuento actualizado de todos los objetos celestes conocidos.
Un mapa de imágenes para localizar objetos
Los Legacy Imaging Surveys combinaron imágenes tomadas en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, en Arizona, y en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, en Chile. El conjunto se complementó con imágenes de WISE, el telescopio espacial de la NASA Wide-field Infrared Survey Explorer. El mapa resultante cubría la mitad del cielo y reunía más de mil millones de galaxias.
La cobertura digital se extendía a diez billones de píxeles —1012 en la escala numérica utilizada en español—. El proyecto describió el mapa como el mayor realizado hasta entonces si se consideran conjuntamente la zona del cielo cubierta, la sensibilidad y el número total de galaxias cartografiadas. No se trataba de una sola exposición: las imágenes procedían de tres sondeos, MzLS, DECaLS y BASS, y de un esfuerzo de seis años que acumuló 1.405 noches de observación.
El volumen de trabajo también da una idea de la escala del proyecto: la nota de NOIRLab cifró los datos en un petabyte y el procesamiento en cien millones de horas de CPU. En conjunto, esas imágenes y su tratamiento permitieron preparar un catálogo para decidir qué objetos observar después con DESI.
Elegir objetivos para DESI
La función del mapa de imágenes no era medir por sí solo las distancias de todos los objetos. Servía para localizar candidatos y seleccionar objetivos para el sondeo espectroscópico. En el plan descrito en 2021, la colaboración de DESI preveía escoger 35 millones de galaxias y 2,4 millones de cuásares. Algunos de esos objetos, según la nota, se encontraban a distancias de hasta 12.000 millones de años luz.
Un cuásar es uno de los tipos de objeto incluidos en la selección de DESI; en este contexto, lo importante es que tanto galaxias como cuásares pueden ser objetivos de las mediciones espectroscópicas. El mapa permitía identificarlos y orientar hacia ellos las observaciones. Así, el catálogo bidimensional actuaba como una guía para organizar el trabajo posterior, no como sustituto de las mediciones que añaden la dimensión de profundidad.
Qué añade un espectro
Para obtener el espectro, DESI separa la luz de cada galaxia en bandas finas de color. La distribución de esa luz permite al equipo medir distancias y la tasa a la que las galaxias se alejan de nosotros, según la descripción del proyecto. Al asociar esas mediciones con la posición de cada objeto en el mapa del cielo, se puede construir una representación tridimensional: ya no solo se sabe hacia qué región mirar, sino también cómo se distribuyen los objetos a lo largo de la profundidad cósmica.
El instrumento automatiza la observación mediante 5.000 robots orientables. Cada uno lleva una fibra óptica delgada que puede apuntarse a una galaxia individual; el diseño permite medir los espectros de hasta 5.000 galaxias a la vez. Esa capacidad hace posible trabajar con una selección muy amplia de objetos durante el sondeo, que en el anuncio se planteó para cinco años de operaciones.
De posiciones a estructura tridimensional
El mapa de imágenes y el mapa 3D responden, por tanto, a preguntas distintas. El primero describe la distribución de fuentes en la bóveda celeste y ayuda a preparar la selección de objetivos. DESI añade mediciones de luz que permiten situar los objetos en profundidad y registrar cuánto se alejan. El resultado buscado es una cartografía más completa de la distribución de galaxias y cuásares en el universo.
NOIRLab explicó que las mediciones de DESI podían aportar información sobre la naturaleza de la energía oscura, asociada en la nota a la expansión acelerada del universo. Ese objetivo científico depende del conjunto de observaciones y de su análisis: el mapa de imágenes es una etapa de preparación, mientras que los espectros proporcionan las mediciones necesarias para trazar la distribución tridimensional.
La idea central es sencilla, aunque su ejecución exige una infraestructura extensa: primero, imágenes amplias y uniformes ayudan a localizar y escoger objetos; después, fibras ópticas recogen su luz y DESI la descompone en colores. Al combinar la ubicación celeste con las mediciones espectroscópicas, un mapa plano se convierte en el punto de partida para medir cómo se organiza el universo en tres dimensiones.