Dopo il fuoco ei monsoni, DESI riprende a catalogare il cosmo

Newswise – L’11 giugno, un fulmine ha colpito una remota cresta nella catena montuosa di Baboquivari fuori Tucson, in Arizona. In pochi giorni, il Contreras Fire aveva percorso otto miglia e scalato il Kitt Peak, una montagna di 6.800 piedi punteggiata da cupole bianche di telescopi. All’interno di uno c’era il Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), il cuore di un’indagine del cielo di prossima generazione che sta creando la più grande mappa 3D dell’universo.

I ricercatori usano DESI per studiare l’energia oscura, la forza misteriosa che accelera l’espansione del nostro universo. È un indizio sul funzionamento fondamentale della natura, su come si è evoluto l’universo e su come potrebbe finire.

I collaboratori che avevano trascorso anni a progettare, costruire e far funzionare lo strumento hanno guardato le fiamme spazzare la cresta meridionale dell’osservatorio sulle webcam, fino a quando non è stata interrotta la corrente. Passarono a guardare i percorsi a spirale degli aerei che cadevano ignifughi.

Quando il fumo si è diradato, le squadre sono tornate per trovare qualcosa di sbalorditivo: tutta l’attrezzatura scientifica era intatta. Per diverse settimane hanno pulito accuratamente i componenti e hanno acceso i sistemi DESI uno per uno. dieci settembre 10, DESI ha ricominciato a fotografare il cielo notturno.

“Siamo sollevati di tornare alla nostra scienza con apparecchiature che funzionano quasi come prima dell’incendio”, ha affermato Michael Levi, direttore della collaborazione internazionale DESI e scienziato presso il Lawrence Berkeley National Laboratory del Dipartimento di Energia (Berkeley Lab), che gestisce il progetto. “Sono eternamente grato ai vigili del fuoco e alle squadre che hanno messo in sicurezza il sito, e alla loro pazienza e ingegnosità per rimettere in funzione le cose”.

Non è ancora del tutto normale, dal momento che l’incendio ha messo fuori uso le linee elettriche e la rete ad alta velocità normalmente utilizzata per trasmettere i dati. Il telescopio è temporaneamente alimentato da un generatore e le informazioni registrate ogni notte devono prendere un percorso più tortuoso per i ricercatori di tutto il mondo. Ogni giorno, i dati (circa 80 gigabyte di valore in una notte limpida, catturando circa 150.000 oggetti celesti) vengono caricati su un disco rigido esterno e guidati lungo la tortuosa strada di montagna, oltre la mesquite carbonizzata di recente e le erbe selvatiche in rimbalzo, per l’elaborazione a Tucson .

DESI deve gran parte della riuscita ripartenza alle rapide azioni degli equipaggi in montagna che si sono assicurati la preziosa attrezzatura.

“Abbiamo eseguito i test durante il riavvio e abbiamo riscontrato poche perdite di prestazioni nonostante le terribili condizioni che la montagna ha subito”, ha affermato Claire Poppett, uno degli osservatori principali del DESI e fisico presso lo Space Sciences Laboratory della UC Berkeley. “Il lavoro svolto dalla troupe per proteggere lo strumento è stato fenomenale e non saremmo nella buona forma in cui ci troviamo senza di esso.”

fuoco sulla montagna

DESI è ospitato nel telescopio da 4 metri Nicholas U. Mayall al Kitt Peak National Observatory. Con l’avvicinarsi dell’incendio, il personale non essenziale è stato evacuato. Un piccolo team è rimasto indietro per proteggere il sito nel miglior modo possibile. Hanno ruotato il telescopio per evitare il fumo in arrivo, hanno spento l’elettronica e hanno coperto lo specchio e le lenti che visualizzano le galassie a miliardi di anni luce di distanza.

“La cosa più importante era l’ottica”, ha affermato Matthew Evatt, il responsabile dell’ingegneria meccanica presso il NOIRLab di NSF, che gestisce il telescopio Mayall con i finanziamenti forniti dal DOE. “Abbiamo rovistato e trovato teloni e plastica avanzati da molto tempo prima a DESI.”

Evatt e Bob Stupak, il supervisore della manutenzione elettronica di NOIRLab, sono saliti sulle scale e hanno fissato i teli di plastica sopra lo specchio di 4 metri di diametro usando corde elastiche, cinghie a cricchetto e nastro isolante. Hanno manovrato il telescopio e un sollevatore a forbice per accedere e coprire il barilotto del correttore di DESI, che tiene allineate sei lenti di vetro. Presto anche loro sono stati evacuati, lasciando dietro di sé solo i vigili del fuoco e due dipendenti di NOIRLab che conoscevano il sito: Fred Wortman e Zade Arnold.

“Questo posto è una seconda casa per me”, ha detto Arnold, il tecnico per la salute e la sicurezza ambientale del sito che è cresciuto vicino all’osservatorio, che si trova sulla terra di Tohono O’odham. Sorgendo sopra il deserto di Sonora sottostante, Kitt Peak (o Iolkam Du’ag) è considerata una “Sky Island”: una remota cima di una montagna con un ecosistema unico, che include alcuni abitanti inaspettati, come gli orsi.

“È un piccolo angolo di paradiso in cui vado ogni giorno e volevo tenerlo al sicuro”, ha detto Arnold.

Mentre le squadre di hotshot ripulivano i cespugli, controllavano le bruciature e spegnevano gli incendi, Wortman e Arnold hanno sostenuto i loro sforzi, fornendo informazioni sull’idrante e sui sistemi idrici del sito. Quando in seguito le squadre hanno interrotto l’alimentazione per evitare potenziali riacutizzazioni, il sistema di idranti si è spento, quindi i due hanno attrezzato un sistema idrico alimentato per gravità affinché i soccorritori possano bere e riempire i loro camion. “Gli sforzi di Fred e Zade sono stati vitali”, ha detto Levi.

Nelle prime ore del 17 giugno, l’incendio ha investito il sito principale dell’osservatorio, facendo brillare di rosso le cupole bianche con la luce riflessa del fuoco.

Il fuoco e il fumo si sono avvolti attorno alla vetta e sono proseguiti verso nord, bruciando un totale di circa 30.000 acri prima di essere contenuti. All’osservatorio sono bruciati quattro edifici di supporto, ma tutte le apparecchiature scientifiche e i telescopi sono sopravvissuti.

strada per la guarigione

Ci sono volute diverse settimane per proteggere il sito e ripristinare le funzioni di base come elettricità e acqua. L’incendio aveva danneggiato la strada di accesso all’osservatorio, bruciando tutti i guardrail e chilometri di pali della corrente. È stato seguito da vicino dai monsoni, che hanno causato smottamenti. Con la vegetazione carbonizzata incapace di stabilizzare il terreno, un masso delle dimensioni di un’auto è caduto sulla strada. Le squadre che accedono al sito per valutare i danni e iniziare a ripulire hanno viaggiato insieme in una roulotte quotidiana per ridurre al minimo le interruzioni per la riparazione stradale.

“La quantità di lavoro necessaria per riprendersi da qualcosa del genere è sempre sorprendente”, ha affermato Stupak. «Questa struttura è praticamente una piccola città quassù. Siamo abbastanza isolati. Tutto, dall’acqua potabile ai dati, è un enorme sforzo da parte di molte persone”.

I collaboratori di DESI hanno adottato un approccio metodico, avviando e quadruplicando un sistema alla volta. Gli esperti hanno cercato eventuali danni causati dal fumo, cambiato i filtri dell’aria e pulito i componenti ottici con uno speciale lavaggio di anidride carbonica. Hanno controllato i 5.000 posizionatori robotici che ruotano e si agganciano alle galassie e hanno posizionato gli spettrografi (strumenti che misurano la lunghezza d’onda della luce) sotto vuoto, rimuovendo tutta l’aria per diversi giorni. L’ultimo passaggio è stato l’attivazione di sensori di immagini sensibili noti come CCD, che trasformano la luce in dati e funzionano in condizioni di freddo estremo. Ha funzionato tutto. Quando i monsoni si sono finalmente liberati, DESI ha ripreso a catalogare il cosmo.

Il rilevamento del cielo utilizza la distanza e la velocità di galassie lontane, raccogliendo dati noti come “spostamenti verso il rosso”. Durante il primo anno di osservazioni che hanno portato al fuoco, i ricercatori erano già in anticipo sui tempi, avendo raccolto 14 milioni di spostamenti verso il rosso di galassie e quasar, un enorme 30% del totale che pianificano di raccogliere durante i cinque anni dello strumento. La collaborazione non prevede alcun impatto a lungo termine dall’incendio e sta lavorando per un ampio rilascio di dati all’inizio del 2023.

Nei prossimi mesi, gli equipaggi continueranno a riparare il sito più grande e migliorare lo strumento, effettuando ulteriori pulizie sull’ottica per riportarli alle condizioni pre-incendio.

“È davvero fantastico essere di nuovo in cielo”, ha detto Poppett, che ha lavorato a DESI per più di un decennio. “Il fatto che il telescopio e lo strumento siano ancora lì è tutto ciò di cui abbiamo bisogno, e ha solo bisogno di una piccola messa a punto per essere buono come prima”.

Il DESI, comprese le operazioni del telescopio Mayall, è supportato dal DOE Office of Science e dal National Energy Research Scientific Computing Center, una struttura utente del DOE Office of Science. Ulteriore supporto per DESI è fornito dalla US National Science Foundation, dal Science and Technologies Facilities Council del Regno Unito, dalla Gordon and Betty Moore Foundation, dalla Heising-Simons Foundation, dalla Commissione francese per le energie alternative e l’energia atomica (CEA), il Consiglio Nazionale della Scienza e della Tecnologia del Messico, dal Ministero dell’Economia della Spagna e dalle istituzioni membri del DESI.

Kitt Peak National Observatory (KPNO) è un programma del NOIRLab della National Science Foundation.

La collaborazione DESI è onorata di poter condurre ricerche scientifiche su Iolkam Du’ag (Kitt Peak), una montagna con un significato particolare per la nazione Tohono O’odham.

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Fondato nel 1931 sulla convinzione che le più grandi sfide scientifiche siano affrontate al meglio dai team, il Lawrence Berkeley National Laboratory e i suoi scienziati hanno ricevuto 16 premi Nobel. Oggi, i ricercatori del Berkeley Lab sviluppano soluzioni energetiche e ambientali sostenibili, creano nuovi materiali utili, avanzano le frontiere dell’informatica e sondano i misteri della vita, della materia e dell’universo. Scienziati di tutto il mondo si affidano alle strutture del laboratorio per la propria scienza della scoperta. Berkeley Lab è un laboratorio nazionale multiprogramma, gestito dall’Università della California per l’Office of Science del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.

L’Office of Science del DOE è il più grande sostenitore della ricerca di base nelle scienze fisiche negli Stati Uniti e sta lavorando per affrontare alcune delle sfide più urgenti del nostro tempo. Per ulteriori informazioni, visitare il sito energy.gov/science.

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