天文学家将开始他们有史以来最雄心勃勃的星系映射项目。在接下来的五年中，他们将使用位于亚利桑那州的装有数千个小型机械臂的望远镜来捕获来自3500万个星系的光谱，并重建宇宙的扩张历史。他们的主要目的是：阐明暗能量的本质，暗能量是推动宇宙以越来越快的速度前进的神秘力量。

暗能量光谱仪（DESI）计划于9月见到“刺眼的光”。经过一段试运行期之后，它的北空“最早可以在2020年1月开始”的调查是使用图森附近基特峰国家天文台的Mayall 4米望远镜进行的。DESI 7500万美元的预算中，约有四分之三来自美国能源部（DOE），英国和法国提供了主要捐款。

宇宙膨胀有多快？宇宙学家变得更加困惑

DESI是研究宇宙过去膨胀的新一代实验中的第一个，这是在1998年发现暗能量的第一个有力证据之后的二十年。其他包括地面和空间天文台，这些天文台将于2020年代上线。

这项调查将重建110亿年的宇宙历史。它可以回答关于暗能量的第一个也是最基本的问题：它是跨时空统一的力量，还是随着时间的推移而发展起来的？

该调查将通过测量早期宇宙的特征（称为重子声振荡（BAO））来跟踪宇宙膨胀。这些振荡是物质密度的波动，在星系聚集的空间中留下球形烙印。星系的分布在印记的中央（一个称为超团簇的区域）及其边缘周围最高，这些区域之间有巨大的空隙。

原始模式

超级团在暗物质（驱动这种大规模结构形成的不可见物质）集中在其自身引力作用下形成的区域中。

自从大爆炸发生大约一百万年以来，这种原始的星系团簇模式一直没有改变。随着宇宙的发展，BAO一直在追踪其发展。它们现在的宽度约为320兆帕（10亿光年）。宇宙学家把这个距离当作尺子。通过跨时间跟踪BAO的大小，它们可以重构宇宙本身的扩展方式。

图中的模式基本上是恒定的；剑桥哈佛大学物理学家，DESI发言人丹尼尔·爱森斯坦说，规模正在不断扩大。

跟踪BAO需要通过测量其红移（即其光谱中电磁波的长度）制成的3D星系图。红移测量星系从银河系退缩的速度，这表明该星系有多远。

测得的红移越多，BAO跟踪就越精确。爱森斯坦（Eisenstein）和其他人在先前的银河系调查中，特别是美国的重子振荡光谱调查（BOSS）（于2014年结束）和澳大利亚的两度场银河红移调查中，都清楚地看到了BAO签名。 2002年。这些调查一起绘制了近240万个星系。

DESI将跟踪的星系数量将使以前的勘测数量级超过一个数量级。加州劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的物理学家，DESI主任迈克尔·列维（Michael Levi）说：“再过几个月，我们将超越BOSS。

机器人改造

由于完全不同的设计，DESI将实现这样的加速。诸如BOSS之类的调查使用光纤，这些光纤被放入定制金属板上钻的孔中，以捕获每个星系光，并将其传送到单独的光谱仪中以测量红移。但是需要更换板子以测量天空的每个不同部分，这既缓慢又麻烦。

DESI将通过以紧密排列的蜂巢图案排列的5,000个微型机械臂替换金属板，从而加快此过程。LBNL的机械工程师Joseph Silber解释说，一旦将星系的图像投影到望远镜的焦平面上（“约100微米宽”），机械臂将迅速将光纤定位到每个图像中心的10微米之内。他领导了机器人系统的设计和建造。

尽管BOSS通常每晚更改大约五个板块，但DESI焦平面可以在几分钟内重新形成天空的另一部分；主要限制是要获得足够的光线需要曝光多长时间。根据季节和天气的不同，DESI可能在一夜之间可以进行30次或更多次曝光，每次曝光都有数千次红移。

其他一些天文学实验，包括中国兴隆站的“大天空区域多目标光纤光谱望远镜”，以前也使用过机器人定位器。但是，席尔伯说，“凄惨的ESI无疑是迄今为止最大的尝试。”？/ p>

法国替代能源与原子能委员会（DEF）的宇宙学家Nathalie Palanque-Delabrouille表示，除了探测暗能量外，DESI还通过测量星团和星系团的运动来研究暗物质在星系和星系团生长中的作用。 CEA）巴黎郊外的Saclay研究中心。她说，这将为当前最喜欢的暗物质驱动大结构增长的模型提供“精确测试”，而通过调整阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论来解释这些结构的形成的替代方法。

自然572，295-296（2019）