Después de incendios y monzones, DESI retoma la catalogación del cosmos

Newswise — El 11 de junio, un rayo cayó sobre una loma aislada en la cordillera de Baboquivari fuera de Tucson, Arizona. En cuestión de días, el Incendio Contreras viajó ocho millas y escaló Kitt Peak, una montaña de 6,800 pies salpicada de cúpulas de telescopios blancos. Dentro de uno estaba el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), el corazón de un estudio de próxima generación del cielo que crea el el mapa 3D más grande del universo.

Los investigadores usan DESI para estudiar la energía oscura, la fuerza misteriosa que está acelerando la expansión de nuestro universo. Es una pista sobre el funcionamiento fundamental de la naturaleza, cómo evolucionó el universo y cómo puede terminar.

Los colaboradores que habían pasado años diseñando, construyendo y operando el instrumento vieron las llamas barrer la cresta sur del observatorio en cámaras web, hasta que se cortó la energía. Comenzaron a observar las trayectorias de los aviones que lanzaban retardadores de fuego.

Cuando se disipó el humo, los equipos regresaron y encontraron algo sorprendente: todo el equipo científico estaba intacto. Durante varias semanas, limpiaron cuidadosamente los componentes y encendieron los sistemas DESI uno por uno. El 10 de septiembre, DESI comenzó a tomar imágenes del cielo nocturno nuevamente.

“Estamos aliviados de volver a nuestra ciencia con un equipo que funciona casi tan bien como antes del incendio”, dijo Michael Levi, director de DESI International Collaboration y científico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab). , que gestiona el proyecto. “Estoy eternamente agradecido con los bomberos y las cuadrillas que aseguraron el sitio y su paciencia e ingenio para que todo volviera a funcionar”.

Todavía no es como de costumbre, ya que el incendio destruyó las líneas eléctricas y la red de alta velocidad que normalmente se usa para transmitir datos. El telescopio funciona temporalmente con un generador, y la información registrada cada noche debe tomar una ruta más tortuosa para los investigadores de todo el mundo. Cada día, los datos (con un valor aproximado de 80 gigabytes en una noche despejada, capturando alrededor de 150,000 objetos celestes) se cargan en un disco duro externo y se conducen por el sinuoso camino de montaña, pasando por mezquites recientemente carbonizados y pastos salvajes que rebotan, para su procesamiento en Tucson.

DESI debe gran parte del exitoso reinicio a las rápidas acciones de los equipos en la montaña que aseguraron el valioso equipo.

“Realizamos pruebas durante el reinicio y encontramos poca pérdida de rendimiento a pesar de las terribles condiciones que experimentó la montaña”, dijo Claire Poppett, una de las principales observadoras de DESI y física en el Laboratorio de Ciencias Espaciales de la UC Berkeley. “El trabajo que ha hecho el equipo para proteger el instrumento ha sido fenomenal, y no estaríamos en la buena forma en que estamos sin él”.

fuego en la montaña

DESI está alojado en el Telescopio Nicholas U. Mayall de 4 metros en el Observatorio Nacional Kitt Peak. A medida que se acercaba el fuego, el personal no esencial evacuó. Un pequeño equipo permaneció en el sitio para asegurar el sitio lo mejor posible. Apartaron el telescopio del humo que se aproximaba, apagaron los componentes electrónicos y cubrieron el espejo y las lentes que representan galaxias a miles de millones de años luz de distancia.

“Lo más importante fue la óptica”, dijo Matthew Evatt, gerente de ingeniería mecánica en NOIRLab de NSF, que opera el Telescopio Mayall con fondos proporcionados por el DOE. “Buscamos y encontramos lonas y plásticos sobrantes de DESI mucho antes”.

Evatt y Bob Stupak, el supervisor de mantenimiento electrónico de NOIRLab, subieron escaleras y aseguraron las láminas de plástico al espejo de 4 metros de diámetro usando cuerdas elásticas, correas de trinquete y cinta aislante. Maniobraron el telescopio y un elevador de tijera para acceder y cubrir el cilindro correctivo de DESI, que contiene seis lentes de vidrio alineadas. Pronto ellos también evacuaron, dejando atrás solo a los bomberos y dos empleados de NOIRLab familiarizados con el sitio: Fred Wortman y Zade Arnold.

“Este lugar es como un segundo hogar para mí”, dijo Arnold, el técnico de seguridad y salud ambiental del sitio que creció cerca del observatorio, que se encuentra en la tierra de Tohono O’odham. Elevándose sobre el desierto de Sonora a continuación, Kitt Peak (o Iolkam Du’ag) se considera una “isla del cielo”: un pico de montaña aislado con un ecosistema único, que incluye habitantes inesperados, como los osos.

“Es un pedacito de cielo al que voy todos los días y quería mantenerlo a salvo”, dijo Arnold.

Mientras los equipos de élite limpiaban la maleza, controlaban las quemas y apagaban los incendios, Wortman y Arnold apoyaron sus esfuerzos al proporcionar información sobre los sistemas de agua y boca de incendios del sitio. Cuando las cuadrillas cortaron la energía para evitar posibles brotes, el sistema de hidrantes se apagó, por lo que los dos instalaron un sistema de agua por gravedad para que los socorristas bebieran y llenaran sus camiones. “Los esfuerzos de Fred y Zade fueron vitales”, dijo Levi.

En las primeras horas del 17 de junio, el fuego arrasó el sitio del observatorio principal, lo que provocó que las cúpulas blancas brillaran en rojo con la luz reflejada del fuego.

El fuego y el humo envolvieron la cima y continuaron hacia el norte, quemando un total de aproximadamente 30,000 acres antes de ser contenidos. En el observatorio, se incendiaron cuatro edificios de apoyo, pero todo el equipo científico y los telescopios sobrevivieron.

El camino hacia la recuperación

Tomó varias semanas asegurar el sitio y restaurar las funciones básicas como la electricidad y el agua. El fuego había dañado el camino de acceso al observatorio, quemando todas las barandillas y kilómetros de postes de electricidad. Fue seguido de cerca por los monzones, que causaron deslizamientos de tierra. Con la vegetación carbonizada incapaz de estabilizar el suelo, una piedra del tamaño de un automóvil cayó sobre la carretera. Las cuadrillas que accedieron al sitio para evaluar el daño y comenzar la limpieza viajaron juntas en una caravana diaria para minimizar la interrupción de las reparaciones de la carretera.

“La cantidad de trabajo que se necesita para recuperarse de algo como esto siempre es sorprendente”, dijo Stupak. “Esta instalación es más o menos una pequeña ciudad aquí. Estamos bastante aislados. Todo, desde el agua potable hasta los datos, es un gran esfuerzo por parte de muchas personas. »

Los empleados de DESI adoptaron un enfoque metódico, iniciando y cuadruplicando un sistema a la vez. Los expertos comprobaron si había daños por humo, cambiaron los filtros de aire y limpiaron los componentes ópticos con un lavado especial con dióxido de carbono. Revisaron los 5000 posicionadores robóticos que giran y se fijan en las galaxias, y colocaron los espectrógrafos (herramientas que miden la longitud de onda de la luz) al vacío, eliminando todo el aire durante varios días. El paso final fue activar sensores de imagen sensibles llamados CCD, que convierten la luz en datos y funcionan en condiciones de frío extremo. Todo funcionó. Cuando los monzones finalmente se disiparon, DESI reanudó la catalogación del cosmos.

El estudio del cielo utiliza la distancia y la velocidad de las galaxias distantes, recopilando datos conocidos como “desplazamientos al rojo”. En el primer año de observaciones antes del incendio, los investigadores ya estaban adelantados, habiendo recolectado 14 millones de desplazamientos al rojo de galaxias y cuásares, o el 30% del total que esperan recolectar durante los próximos cinco años de operación del instrumento. La colaboración no espera ningún impacto a largo plazo del incendio y está trabajando para un lanzamiento de big data a principios de 2023.

En los próximos meses, los equipos continuarán reparando el sitio más grande y mejorando el instrumento, realizando una limpieza adicional de las ópticas para restaurarlas a su condición previa al incendio.

“Es realmente grandioso estar de regreso en el cielo”, dijo Poppett, quien ha trabajado en DESI por más de una década. “El hecho de que el telescopio y el instrumento todavía estén allí es todo lo que necesitamos, y solo necesita un pequeño ajuste para que sea tan bueno como antes”.

DESI, incluidas las operaciones del Telescopio Mayall, cuenta con el respaldo de la Oficina de Ciencias del DOE y el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. DESI cuenta con el apoyo adicional de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología del Reino Unido, la Fundación Gordon y Betty Moore, la Fundación Heising-Simons, la Oficina de Energía Alternativa y Energía Atómica (CEA), el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México, la Secretaría de Economía de España, y por las instituciones miembros de DESI.

El Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO) es un programa del NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias.

La Colaboración DESI tiene el honor de recibir autorización para realizar investigaciones científicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak), una montaña de especial importancia para la Nación Tohono O’odham.

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Fundada en 1931 con la creencia de que los equipos se enfrentan mejor a los mayores desafíos científicos, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y sus científicos han sido galardonados con 16 premios Nobel. En la actualidad, los investigadores de Berkeley Lab están desarrollando soluciones medioambientales y de energía sostenible, creando nuevos materiales útiles, ampliando los límites de la informática y explorando los misterios de la vida, la materia y el universo. Científicos de todo el mundo confían en las instalaciones del laboratorio para sus propios descubrimientos científicos. Berkeley Lab es un laboratorio nacional de programas múltiples, operado por la Universidad de California para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU.

La Oficina de Ciencias del DOE es el mayor partidario de la investigación en ciencias físicas básicas en los Estados Unidos y trabaja para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para mayor información por favor visite energía.gov/ciencia.