暗能量光谱仪早期数据发布拥有近200万个对象

宇宙很大，而且越来越大。为了研究暗能量，即宇宙加速膨胀背后的神秘力量，科学家们正在使用暗能量光谱仪(DESI)绘制超过 4000 万个星系、类星体和恒星的地图。今天，该合作公开发布了第一批数据，有近 200 万个物体供研究人员探索。

这个 80 TB 的数据集来自 2020 年和 2021 年实验“调查验证”阶段六个月内拍摄的 2,480 次曝光。在打开仪器和开始正式科学运行之间的这段时间里，研究人员确定了他们使用该仪器的计划望远镜将满足他们的科学目标——例如，通过检查观察不同亮度的星系需要多长时间，以及通过验证要观察的恒星和星系的选择。

“事实上，DESI 工作得如此出色，而且它在调查验证期间获取的科学级数据量可与之前完成的天空调查相媲美，这是一项巨大的成就，”DESI 的联合发言人 Nathalie Palanque-Delabrouille 表示负责管理该实验的能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的科学家。“这一里程碑表明，DESI 是一个独特的光谱工厂，其数据不仅可以用于研究暗能量，而且还将受到整个科学界的垂涎，以解决其他课题，如暗物质、引力透镜和星系形态。”

今天，该合作还发表了一组与早期数据发布相关的论文，其中包括星系团的早期测量、稀有天体的研究以及仪器和测量操作的描述。新论文建立在 DESI于 4 月发布的首次宇宙距离尺度测量的基础上，该测量使用了前两个月的例行调查数据(未包含在早期数据发布中)，同时也展示了 DESI 实现其设计目标的能力。

DESI 使用 5,000 个机器人定位器来移动从数百万或数十亿光年之外的物体捕获光的光纤。它是世界上最强大的多目标巡天光谱仪，能够在一夜之间测量来自超过 100,000 个星系的光。光告诉研究人员物体距离多远，从而构建 3D 宇宙图。

“调查验证对 DESI 非常重要，因为它允许我们在开始主要调查之前调整我们对所有物体的选择，包括恒星、明亮的星系、发光的红色星系、发射线星系和类星体，”Christophe Yeche 说，法国替代能源和原子能委员会 (CEA) 的科学家，共同领导目标选择小组。“我们已经能够优化我们的选择并确认我们的观察策略。”

随着宇宙的膨胀，它会拉伸光的波长，使其变得更红——这一特征被称为红移。星系越远，红移越大。DESI 专注于收集红移，这些红移可用于解决天体物理学中一些最大的难题：暗能量是什么以及它在整个宇宙历史中是如何变化的。

虽然 DESI 的主要目标是了解暗能量，但大部分数据也可用于其他天文学研究。例如，早期的数据发布包含来自一些著名天空区域的详细图像，例如哈勃深场。

伯克利实验室负责 DESI 数据管理的科学家斯蒂芬·贝利 (Stephen Bailey) 说：“我们已经在一些人迹罕至的地方进行了深入探索。” “我们在社区其他人感兴趣的领域拍摄了有价值的光谱图像，我们希望其他人能利用这些数据并用它做更多的科学研究。”

两个有趣的发现已经浮出水面：恒星大规模迁移到仙女座星系的证据，以及极其遥远的类星体，即有时在星系中心发现的极其明亮和活跃的超大质量黑洞。

“我们在非常深的深度观察了一些区域。人们查看了这些数据并发现了非常高的红移类星体，这些类星体仍然非常罕见，基本上任何对它们的发现都是有用的，”伯克利实验室的博士后研究员 Anthony Kremin 说，他领导了早期数据发布的数据处理。“那些高红移类星体通常是用非常大的望远镜发现的，因此 DESI——一种较小的 4 米测量仪器——可以与那些更大的专用天文台竞争这一事实是我们非常自豪的成就，并展示了非凡的吞吐量乐器的。”

调查验证也是一个测试将来自 DESI 的十个光谱仪(将星系的光分成不同颜色)的原始数据转换为有用信息的过程的机会。

“如果你看着它们，直接来自相机的图像看起来就像是胡说八道——就像一张奇怪、模糊的图像上的线条，”超级计算机国家能源研究科学计算中心 (NERSC) 的数据架构师 Laurie Stephey 说。处理 DESI 的数据。“魔术发生在处理过程中，软件能够解码数据。令人兴奋的是，我们拥有让研究界可以访问这些数据的技术，并且我们可以支持‘什么是暗能量?’这个大问题。”

DESI 的早期数据是 NERSC 的一个独特项目。实验的所有代码，包括繁重的计算工作，都是用编程语言 Python 编写的，而不是传统的 C++ 或 Fortran。

“这是第一次证明使用纯 Python 是 NERSC 主要实验的可行方法，从那时起，Python 在我们的用户工作负载中变得越来越普遍，”Stephey 说。

DESI 早期数据发布现在可通过 NERSC 免费访问。

有大量数据尚未来自实验。DESI 目前已进入五年运行两年，并且提前完成了收集超过 4000 万个红移的任务。该调查已经在其科学运行中对超过 2600 万个天文物体进行了编目，并且每月增加超过 100 万个。