دراسة الطاقة المظلمة

تتألف آلية الكاميرا من مُبدِّل مرشحات بسعة 8 مرشحات وغالق. كما تحتوي على أسطوانة بصرية تدعم 5 عدسات تصحيح، أكبرها  قطرها 98 سم. تُثبَّت هذه المكونات على مستوى البؤرة لوحدة CCD، والتي تُبرَّد إلى 173 كلفن (-148 درجة فهرنهايت؛ -100 درجة مئوية) باستخدام النيتروجين السائل لتقليل التشويش الحراري في وحدات CCD. ويُحفظ مستوى البؤرة أيضًا في فراغ منخفض للغاية يبلغ 0.00013 باسكال (1.3 × 10⁻⁹ ضغط جوي) لمنع تكثف الرطوبة على المستشعرات. يبلغ وزن الكاميرا كاملةً، بما في ذلك العدسات والمرشحات ووحدات CCD، حوالي 4 أطنان. عند تركيبها في البؤرة الرئيسية، كانت تُدعَّم بنظام ^سداسي الأرجل يسمح بضبط البؤرة في الوقت الفعلي. ^{[ 9 ]}    

الكاميرا مزودة بمرشحات u و g و r و i و z و Y تغطي نطاقًا واسعًا من 340 إلى 1070  نانومتر تقريبًا، ^{[ 10 ]} وهي مشابهة لتلك المستخدمة في مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS) . يتيح هذا لـ DES الحصول على قياسات الانزياح الأحمر الضوئي حتى z≈1. تحتوي كاميرا DECam أيضًا على خمس عدسات تعمل كبصريات تصحيحية لتوسيع مجال رؤية التلسكوب إلى قطر 2.2 درجة، وهو أحد أوسع مجالات الرؤية المتاحة للتصوير البصري والأشعة تحت الحمراء من الأرض. ^{[ 6 ]} يتمثل أحد الاختلافات المهمة بين أجهزة اقتران الشحنة (CCD) السابقة في تلسكوب فيكتور إم. بلانكو وكاميرا DECam في تحسين الكفاءة الكمية في أطوال الموجات الحمراء والأشعة تحت الحمراء القريبة. ^{[ 11 ] [ 9 ]}

تتألف مصفوفة المستشعرات العلمية في كاميرا DECam من 62 مستشعر CCD بإضاءة خلفية، بدقة 2048×4096 بكسل ، بإجمالي 520 ميجابكسل. وتُستخدم 12 مستشعر CCD إضافية بدقة 2048×2048 بكسل (50 ميجابكسل) لتوجيه التلسكوب ومراقبة التركيز والمحاذاة. ويبلغ إجمالي دقة المستوى البؤري لكاميرا DECam 570 ميجابكسل. تستخدم مستشعرات CCD في كاميرا DECam سيليكونًا عالي المقاومة من إنتاج شركتي Dalsa و LBNL، ببكسلات أبعادها 15×15 ميكرون. وللمقارنة، فإن مستشعر CCD ذو الإضاءة الخلفية من شركة OmniVision Technologies ، المستخدم في هاتف iPhone 4، يحتوي على بكسل أبعاده 1.75×1.75 ميكرون بدقة 5 ميجابكسل. تسمح البكسلات الأكبر حجمًا لكاميرا DECam بجمع كمية أكبر من الضوء لكل بكسل، مما يُحسّن حساسيتها في الإضاءة المنخفضة، وهو أمر مرغوب فيه للأجهزة الفلكية. كما تتميز مستشعرات CCD في كاميرا DECam بعمق بلوري يبلغ 250 ميكرون، وهو أكبر بكثير من معظم مستشعرات CCD الاستهلاكية. يؤدي العمق البلوري الإضافي إلى زيادة طول المسار الذي تقطعه الفوتونات الداخلة. وهذا بدوره يزيد من احتمالية التفاعل ، مما يسمح لأجهزة CCD بزيادة حساسيتها للفوتونات ذات الطاقة المنخفضة، وبالتالي توسيع نطاق الطول الموجي إلى 1050  نانومتر. يُعد هذا الأمر مهمًا علميًا لأنه يسمح بالبحث عن الأجرام السماوية عند انزياح أحمر أعلى، مما يزيد من الدقة الإحصائية في الدراسات المذكورة أعلاه. عند وضع كل بكسل في المستوى البؤري للتلسكوب، يبلغ عرضه 0.27 ثانية قوسية في السماء، مما ينتج عنه مجال رؤية إجمالي قدره 3 درجات مربعة. ^{[ 12 ]}

بعد الانتهاء من مسح الطاقة المظلمة، تم استخدام كاميرا الطاقة المظلمة في مسوحات سماوية أخرى:

• يغطي مسح كاميرا الطاقة المظلمة التراثي (DECaLS) السماء الواقعة أسفل خط عرض 32 درجة ، باستثناء مجرة ​​درب التبانة. ويغطي هذا المسح مساحة تزيد عن 9000 درجة مربعة. ^{[ 17 ] [ 18 ]}
• تشمل مسوحات التصوير القديمة (المسوحات القديمة)، اعتبارًا من الإصدار العاشر للبيانات، أجهزة DECaLS وBASS وMzLS. كما أنها تتضمن بيانات إضافية من كاميرا DECam، مما يعني أنها تغطي تقريبًا كامل سماء نصف الكرة الجنوبي خارج المجرة ، بما في ذلك أجزاء من سحابتي ماجلان . والغرض من هذه المسوحات هو تحديد الأهداف لجهاز مطيافية الطاقة المظلمة . ^{[ 18 ] [ 19 ]}
• يغطي مشروع مسح مستوى كاميرا الطاقة المظلمة (DECaPS) مجرة ​​درب التبانة في السماء الجنوبية. ^{[ 20 ]}

نشرت مجموعة الطاقة المظلمة عدة أوراق بحثية تعرض نتائجها في علم الكونيات . معظم هذه النتائج مستمدة من بيانات السنة الأولى والثالثة. وقد تم التوصل إلى هذه النتائج باستخدام منهجية متعددة المجسات، والتي تجمع بشكل أساسي بيانات من عدسات المجرات، وأشكال مختلفة للعدسات الضعيفة ، والقص الكوني، وتجمعات المجرات، ومجموعة بيانات قياس الضوء.

بالنسبة لبيانات السنة الأولى التي جمعها مشروع مسح الطاقة المظلمة (DES)، عرضت مجموعة مسح الطاقة المظلمة نتائج القيود الكونية المستمدة من نتائج تكتل المجرات والعدسات الثقالية الضعيفة وقياس القص الكوني. وباستخدام نتائج تكتل المجرات والعدسات الثقالية الضعيفة،${\displaystyle S_{8}=\sigma _{8}(\Omega _{m}/0.3)^{0.5}=0.773_{-0.020}^{+0.026}}$و${\displaystyle \Omega _{m}=0.267_{-0.017}^{+0.030}}$بالنسبة لنموذج ΛCDM ،${\displaystyle S_{8}=0.782_{-0.024}^{+0.036}}$،${\displaystyle \Omega _{m}=0.284_{-0.030}^{+0.033}}$و${\displaystyle \omega =-0.82_{-0.20}^{+0.21}}$عند حدود ثقة 68% لـ ωCMD. ^{[ 22 ]} أظهرت مجموعة مسح الطاقة المظلمة، التي جمعت أهم قياسات القص الكوني في مسح للمجرات، أن${\displaystyle \sigma _{8}(\Omega _{m}/0.3)^{0.5}=0.782_{-0.027}^{+0.027}}$بحدود ثقة 68% و${\displaystyle \sigma _{8}(\Omega _{m}/0.3)^{0.5}=0.777_{-0.038}^{+0.036}}$لـ ΛCDM مع${\displaystyle \omega =-0.95_{-0.36}^{+0.33}}$[ ^{23 ]} أظهرت تحليلات كونية أخرى من بيانات السنة الأولى اشتقاقًا وتأكيدًا لتقديرات توزيع الانزياح الأحمر وعدم اليقين فيها للمجرات المستخدمة كمصادر عدسات ضعيفة. ^{[ 24 ] كما نشر فريق DES ورقة بحثية} تلخص جميع بيانات القياس الضوئي لعلم الكونيات لبيانات السنة الأولى. ^{[ 25 ]}

بالنسبة لبيانات السنة الثالثة التي جمعتها DES، قاموا بتحديث القيود الكونية إلى${\displaystyle \sigma _{8}(\Omega _{m}/0.3)^{0.5}=0.759_{-0.025}^{+0.023}}$بالنسبة لنموذج ΛCDM مع قياسات القص الكوني الجديدة. ^{[ 26 ]} استنادًا إلى بيانات السنة الثالثة لنتائج تكتل المجرات والعدسات الضعيفة، قام مشروع DES بتحديث القيود الكونية لـ${\displaystyle S_{8}=\sigma _{8}(\Omega _{m}/0.3)^{0.5}=0.776_{-0.017}^{+0.017}}$و${\displaystyle \Omega _{m}=0.339_{-0.031}^{+0.032}}$في نموذج ΛCDM عند حدود ثقة 68%،${\displaystyle S_{8}=\sigma _{8}(\Omega _{m}/0.3)^{0.5}=0.775_{-0.024}^{+0.026}}$،${\displaystyle \Omega _{m}=0.352_{-0.041}^{+0.035}}$و${\displaystyle \omega =-0.98_{-0.20}^{+0.32}}$في نموذج ωCDM عند حدود ثقة 68%. ^{[ 27 ]} وبالمثل، نشر فريق DES ملاحظاتهم للسنة الثالثة لمجموعة بيانات قياس الضوء لعلم الكونيات، والتي تضم ما يقرب من 5000 درجة مربعة من صور grizY في الغطاء المجري الجنوبي، بما في ذلك ما يقرب من 390 مليون جسم، مع عمق يصل إلى نسبة الإشارة إلى الضوضاء ~ 10 للأجسام الممتدة حتى${\displaystyle i_{AB}}$~ 23.0، وتجانس القياس الضوئي في أعلى الغلاف الجوي < 3 ملي ماج. ^{[ 28 ]}

تم قياس تأثير العدسات الجاذبية الضعيفة إحصائيًا عن طريق قياس دالة الارتباط بين القصّين ، وهي دالة ثنائية النقاط، أو تحويل فورييه الخاص بها، أي طيف قدرة القصّ . ^{[ 31 ]} في أبريل 2015، نشر مسح الطاقة المظلمة خرائط الكتلة باستخدام قياسات القصّ الكوني لحوالي مليوني مجرة ​​من بيانات التحقق العلمي بين أغسطس 2012 وفبراير 2013. ^{[ 32 ]} في عام 2021، استُخدمت العدسات الجاذبية الضعيفة لرسم خريطة المادة المظلمة في منطقة من سماء نصف الكرة الجنوبي، ^{[ 29 ] [ 30 ]} وفي عام 2022، استُخدمت مع بيانات تكتل المجرات لتقديم قيود كونية جديدة. ^{[ 33 ] [ 34 ]} وفي عام 2023، استُخدمت مع بيانات من تلسكوب بلانك وتلسكوب القطب الجنوبي لتقديم قيود محسّنة جديدة. ^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]}

يُعدّ معايرة الانزياح الأحمر للمجرات المصدرية جزءًا مهمًا آخر من نتائج العدسات الجاذبية الضعيفة. في ديسمبر 2020 ويونيو 2021، نشر فريق DES ورقتين بحثيتين تُظهران نتائج استخدام العدسات الجاذبية الضعيفة لمعايرة الانزياح الأحمر للمجرات المصدرية بهدف رسم خريطة لحقل كثافة المادة باستخدام العدسات الجاذبية. ^{[ 39 ] [ 40 ]}

بعد أن رصد مرصد ليغو أول إشارة لموجات الجاذبية من GW170817، ^{[ 41 ]} أجرى فريق DES عمليات رصد لاحقة لـ GW170817 باستخدام كاميرا DECam. وبفضل اكتشاف DECam المستقل للمصدر البصري، أثبت فريق DES ارتباطه بـ GW170817 من خلال إظهار أن أيًا من المصادر الـ 1500 الأخرى التي تم العثور عليها ضمن منطقة تحديد موقع الحدث لا يمكن ربطها به. راقب فريق DES المصدر لأكثر من أسبوعين وقدم بيانات منحنى الضوء كملف قابل للقراءة آليًا. من خلال مجموعة بيانات الرصد، استنتج فريق DES أن النظير البصري الذي حددوه بالقرب من NGC 4993 مرتبط بـ GW170817. يُبشر هذا الاكتشاف بعصر علم الفلك متعدد الوسائط باستخدام موجات الجاذبية، ويُبرهن على قدرة كاميرا DECam على تحديد النظائر البصرية لمصادر موجات الجاذبية. ^{[ 42 ]}

في مارس 2015، أعلن فريقان عن اكتشافاتهما لعدة مجرات قزمة محتملة جديدة ، عُثر عليها في بيانات السنة الأولى من مسح الطاقة المظلمة (DES). ^{[ 43 ]} وفي أغسطس 2015، أعلن فريق مسح الطاقة المظلمة عن اكتشاف ثمانية مرشحين إضافيين في بيانات السنة الثانية من المسح. ^{[ 44 ]} وفي وقت لاحق، عثر فريق مسح الطاقة المظلمة على المزيد من المجرات القزمة. وبفضل المزيد من نتائج المجرات القزمة، تمكن الفريق من دراسة المزيد من خصائص المجرات القزمة المكتشفة، مثل الوفرة الكيميائية، ^{[ 45 ]} وبنية التجمعات النجمية، ^{[ 46 ]} والحركة النجمية ومعدنية العناصر. ^{[ 47 ]} وفي فبراير 2019، اكتشف الفريق أيضًا عنقودًا نجميًا سادسًا في مجرة ​​فورناكس القزمة الكروية ^{[ 48 ]} ومجرة قزمة خافتة للغاية ممزقة بفعل قوى المد والجزر. ^{[ 49 ]}

يمكن رصد بصمة التذبذبات الصوتية الباريونية (BAO) في توزيع مؤشرات مجال كثافة المادة، واستخدامها لقياس تاريخ تمدد الكون. كما يمكن قياس BAO باستخدام بيانات قياس الضوء فقط، وإن كان ذلك بدرجة أقل من الدلالة الإحصائية. ^{[ 50 ]} تتكون عينات رصد فريق DES من 7 ملايين مجرة ​​موزعة على مساحة 4100 درجة ^مربعة، حيث 0.6 < z _photo < 1.1 ، مع هامش خطأ نموذجي في الانزياح الأحمر يبلغ 0.03(1+z). ^{[ 51 ]} ومن خلال إحصائياتهم، يجمعون الاحتمالات المستمدة من الارتباطات الزاوية والتوافقيات الكروية لتقييد نسبة المسافة بين القطر الزاوي المتحرك والمسافة بين المجرات.${\displaystyle D_{m}(Z_{\text{eff}}=0.835)/r_{d}=18.92\pm 0.51}$عند الانزياح الأحمر الفعال لعينتنا إلى مقياس أفق الصوت في حقبة السحب. ^{[ 52 ]}

في مايو 2019، نشر فريق مسح الطاقة المظلمة أولى نتائجهم في علم الكونيات باستخدام المستعرات العظمى من النوع Ia . وقد جُمعت بيانات المستعر الأعظم من مرصد DES-SN3YR. ووجد فريق مسح الطاقة المظلمة أن Ωm = 0.331 ± 0.038 باستخدام نموذج ΛCDM المسطح، وΩm = 0.321 ± 0.018، وw = −0.978 ± 0.059 باستخدام نموذج wCDM المسطح . ^{[ 53 ]} وبتحليل البيانات نفسها من مرصد DES-SN3YR، وجدوا أيضًا قيمة جديدة لثابت هابل الحالي .${\displaystyle H_{0}=67.1\pm 1.3\,\mathrm {km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}} }$[ ^{54 ]} تتوافق هذه النتيجة توافقًا ممتازًا مع قياس ثابت هابل الذي أجراه فريق بلانك للأقمار الصناعية عام 2018. ^{[ 55 ] في} يونيو 2019، نشر فريق DES ورقة بحثية لاحقة تناقش عدم اليقين المنهجي، والتحقق من صحة استخدام المستعرات العظمى لقياس نتائج علم الكونيات المذكورة سابقًا. ^{[ 56 ]} كما نشر الفريق أيضًا بيانات خط أنابيب القياس الضوئي ومنحنى الضوء في ورقة بحثية أخرى نُشرت في الشهر نفسه. ^{[ 57 ]}

اكتشف ديكام العديد من الكواكب الصغيرة خلال مسح الطاقة المظلمة ، بما في ذلك الأجسام العابرة لنبتون ذات الميل العالي . ^{[ 58 ]}

قائمة الكواكب الصغيرة المكتشفة بواسطة برنامج DES

تعيين عضو البرلمان المرقم	تاريخ الاكتشاف	رابط قائمة أعضاء البرلمان	مرجع
(451657) 2012 WD 36	19 نوفمبر 2012	قائمة	[ 59 ]
(471954) 2013 RM 98	8 سبتمبر 2013	قائمة	[ 60 ]
(472262) 2014 QN 441	18 أغسطس 2014	قائمة	[ 61 ]
(483002) 2014 QS 441	19 أغسطس 2014	قائمة	[ 62 ]
(491767) 2012 VU 113	15 نوفمبر 2012	قائمة	[ 63 ]
(491768) 2012 VV 113	15 نوفمبر 2012	قائمة	[ 64 ]
(495189) 2012 VR 113	28 سبتمبر 2012	قائمة	[ 65 ]
(495190) 2012 VS 113	12 نوفمبر 2012	قائمة	[ 66 ]
(495297) 2013 TJ 159	13 أكتوبر 2013	قائمة	[ 67 ]
تُنسب الاكتشافات إما إلى "DECam" أو "مسح الطاقة المظلمة".

خصص مركز رصد الكواكب الصغيرة (MPC) الرمز W84 للاتحاد الفلكي الدولي (IAU) لرصدات كاميرا ديكام (DeCam) للأجرام الصغيرة في النظام الشمسي. وحتى أكتوبر 2019، كان المركز يُنسب اكتشاف تسعة كواكب صغيرة مرقمة، جميعها أجرام عابرة لنبتون ، بشكل غير متسق إما إلى "كاميرا ديكام" أو إلى "مسح الطاقة المظلمة". ^{[ 68 ]} ولا تتضمن القائمة أي كواكب صغيرة غير مرقمة يُحتمل أن تكون كاميرا ديكام قد اكتشفتها، إذ لا تُمنح حقوق الاكتشاف إلا بعد ترقيم الجرم، والذي بدوره يعتمد على تحديد مداره بدقة كافية .