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Hace 6 días, el 22 de octubre cerca de las 7 de la noche, el instrumento conocido como DESI miró al cielo, enfocó sus "ojos" en la galaxia M33 y registró el espectro de su luz, el primero de los 40 millones de espectros que medirá durante los próximos 5 años y con los que será posible construir el mapa tridimensional del Universo más preciso de la historia.

Hoy, en conferencia de prensa desde el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), se dio el banderazo de salida de dicho instrumento, en el que colaboran más de 30 mexicanos, entre ellos dos del Instituto de Física: Axel de la Macorra, líder de la participación mexicana, y Mariana Vargas Magaña.

"Esto es una muestra de que cuando se colabora y se converge en torno a los grandes retos, los grandes misterios que tiene la ciencia de frontera, se llega a metas muy importantes", dijo la directora del Conacyt, María Elena Álvarez Buylla.

DESI es el acrónimo de Dark Energy Spectroscopic Instrument, un instrumento montado sobre el Telescopio Nicholas U. Mayall, ubicado en el Observatorio Nacional Kitt Peak, cerca de Tucson, Arizona.

Fue diseñado para enfocar conjuntos de galaxias y cuásares (los objetos más brillantes del Universo) con tal velocidad que es capaz de recorrer 5,000 galaxias cada 20 minutos. Esto es 20 veces más objetos que cualquier otro experimento anterior.

Su secreto está en sus componentes. En su interior se encuentran 5,000 robots posicionadores, cada uno con un cable de fibra óptica del ancho de un cabello humano, los cuales funcionarán como sus "ojos", moviéndose de forma sincronizada para enfocar, en menos de 10 segundos, un nuevo conjunto de galaxias y recolectar su luz.

Una vez que registran el espectro de esta luz, la colección de espectrógrafos de DESI la dividirán en tres bandas de color para permitir mediciones precisas de la distancia de las galaxias observadas en una amplia gama de colores y poder mapear con precisión su distancia respecto a la Tierra.

Medir la distancia de galaxias, aún si son lejanas o débiles, es gracias a que se puede medir su desplazamiento al rojo (o redshift), que es básicamente cómo cambia el color de los objetos a longitudes de onda más largas y más rojas a medida que estos se alejan. Redshift es similar a la forma en la que el sonido de la sirena de un camión de bomberos va disminuyendo a medida que se aleja de nosotros. Así, a partir de medir del cambio en su color los investigadores pueden calcular cómo se aleja la galaxia.

Con estos datos será posible medir, por ejemplo, cuánto se expandió el Universo a medida que esta luz viajaba desde nuestro planeta y explorar el misterio de la energía oscura, la cual constituye aproximadamente el 68 por ciento del Universo y es la responsable de que éste se expanda de manera acelerada.

Esta primera observación marca el inicio de las pruebas finales del DESI de manera que a inicios de 2020, empezarán las observaciones formales. Y durante 5 años, mapeará repetidamente la distancia entre la Tierra y 35-40 millones de galaxias, así como 2.4 millones de cuásares.

"Estamos muy entusiasmados de que DESI empiece a tomar datos y veremos parte del universo tan lejanas que las galaxias no se habían formado aún. Con la enorme precisión de las mediciones podremos determinar la dinámica del Universo y con ello, la naturaleza de la energía oscura", comentó el Axel de la Macorra, investigador del IFUNAM, experto en temas de energía oscura y precursor de la colaboración mexicana en DESI, hace alrededor 10 años.

La colaboración DESI cuenta con la participación de casi de 500 investigadores adscritos a 75 instituciones en 13 países. De México participan más de 30 investigadores, postdoctorantes y estudiantes de distintas universidades del país. Entre ellos: Axel de la Macorra y Mariana Vargas (Instituto de Física, UNAM); Octavio Valenzuela (Instituto Astronomía, UNAM); Miguel Alcubierre (Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM); Alejandro Avilés y Jorge Cervantes (Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares); Alma González, Gustavo Niz y Luis Ureña (Universidad de Guanajuato); Tonatiuh Matos (Cinvestav).

“DESI será el primer experimento astronómico que medirá catálogos de decenas de millones galaxias y cuásares. Su alta precisión resulta necesaria para descubrir la gravedad que rige a las escalas cósmicas, y probar la de Einstein o alguna otra gravedad modificada”, aseguró Jorge Cervantes, del ININ, también pionero del grupo DESI en México.

Octavio Valenzuela, investigador del Instituto de Astronomía de la UNAM y participante en el proyecto desde hace 6 años, señala que estos equipos permitirán una precisión nunca antes vista. “Podemos llegar a construir el mapa tridimensional del Universo más preciso jamás desarrollado antes por la humanidad. La medición de las distancias entre las galaxias tendrá una incertidumbre menor al 0.3%, lo cual representa una mejora de más del triple de lo realizable antes de DESI”, aseguró.

Se espera que con DESI también se logre un impulso para una nueva generación de científicos. “Desde la planeación de estrategias de observación, la operación de las mismas, así como la estrategia para su interpretación han requerido de simulaciones detalladas de cada proceso físico involucrado, así como el uso de técnicas estadísticas y de inteligencia artificial. Todo esto llevará a los jóvenes astrónomos a desarrollar habilidades nuevas en el campo del cómputo y uso de datos”, aseguró Valenzuela.

Ahora que el arduo trabajo de construir DESI está prácticamente terminado, los investigadores mexicanos, así como todos quienes han trabajado en la instalación, esperan con ansias los primeros descubrimientos.

"Es apasionante trabajar en comprender qué es la energía oscura. Son días muy emocionantes para la cosmología: el estudio de la materia oscura y el descubrimiento de los primeros exoplanetas fueron galardonados recientemente con el Premio Nobel de Física 2019. Con DESI, podrían llegar otros descubrimientos de esa misma trascendencia y posiblemente hasta un Premio Nobel", concluyó la Macorra.