Keck Cosmic Reionization Mapper

Designet til Keck Cosmic Web Imager (KCWI) inkluderer to separate kanaler til at detektere lys i det blå (350 til 560 nm) og de røde (530 nm til 1050 nm) dele af det synlige bølgelængdespektrum. KCWI-Blue blev bestilt og startede rutinemæssige videnskabelige observationer i september 2017 og opnår fantastiske og spændende nye resultater, mens den fungerer fejlfrit.

Den røde kanal for KCWI kaldes Keck Cosmic Reionization Mapper (KCRM), og kombinationen af ​​KCWI-Blue og KCRM vil give samtidig højeffektiv spektral dækning over hele det synlige spektrum. Fordi begge kanaler er designet til at være meget konfigurerbare og har en fantastisk sky-subtraktion, KCRM vil være en kraftfuld tilføjelse til KCWI, åbner et vindue for nye opdagelser ved høje rødforskydninger.

KCRM vil betydeligt forbedre KCWIs evne til at behandle en bred vifte af de højest prioriterede videnskabelige undersøgelser. KCRM er ideel til at kortlægge emission fra brint ved meget høje rødforskydninger for at forstå miljøerne i de første stjerner, der dannede sig. KCRM vil spore den grundlæggende brintovergang kaldet Lyman Alpha til inden for 700 millioner år efter Big Bang, en tid, hvor ukendte kilder tændte og re-ioniserede al den intergalaktiske gas i universet.

Denne reioniseringsproces forstås slet ikke, og er fortsat et af de vigtigste videnskabelige spørgsmål, der skal løses i det næste årti. KCRM er ideelt designet til at bestemme de re-ioniserende kilder og historien om denne mystiske proces.

Ud over at undersøge reionisering, KCRM med sin rødoptimerede bredfeltskapacitet vil opdage svage, store strukturer ved høje rødforskydninger. KCWI med KCRM vil give øgede muligheder for at forstå stjerneformende regioner, jetfly, udstrømninger, stjernepopulationer, og mørkt stof. KCRM vil også foretage hastighedsmålinger med det formål at detektere sorte huller med lav masse. Kombinationen af ​​KCWI-Blue og KCRM vil fange emissionen fra forskellige gasser, der vil blive brugt til at måle ioniseringsfraktioner, kemisk overflod, og fysik i emissionsproduktionen.

KCRM hjælper med at besvare følgende presserende spørgsmål, sammen med utallige andre:

• Hvilke objekter reioniserede universet? Hvordan skabte disse objekter ioniseringsbobler, og hvordan voksede og flettede disse bobler i det tidlige univers?
• Hvad er mørket stofs natur? Danner mørkt stof en superfluid eller en kvantemekanisk bølgefunktion i galaktisk skala?
• Hvad bestemmer massen af ​​unge stjerner?
• Hvad bestemmer, om en galakse "lykkes" (danner stjerner effektivt) eller "mislykkes?"
• Hvad er massefordelingen af ​​massive sorte huller?
• Er der nogen mellemliggende sorte huller?
• Hvad bestemmer masserne af stjerner, der dannes i galakser? Danner nogle galakser flere stjerner med lav masse eller flere højmasser?
• Hvordan opstår kvasi-stjernede objekter? Hvordan ændrer deres voldelige udstrømning deres miljø?
• Hvordan strømmer gas ud af galakser og ind i det galaktiske halo og intergalaktiske medium?

KCRM skal bygges for at løse ovenstående spørgsmål, og heldigvis dette projekt har flere forskellige fordele:

1. De centrale KCWI -blå udviklingsteammedlemmer står klar og er klar til at anvende deres seneste, meget vellykket oplevelse på den blå kanal til færdiggørelse af KCRM.
2. KCRM udnytter den eksisterende instrumenthardware -infrastruktur, der allerede er bygget og fungerer godt, og KCRM vil dele denne infrastruktur med KCWI-Blue-kanalen.
3. Hardwaredesign er almindeligt mellem de to kanaler, der er således en dokumenteret succesrekord i mange af designene.
4. Softwaren, herunder både instrumentkontrol og en datareduktion pipeline, er næsten identisk, da mange af hardwarekomponenterne er de samme, og den modulære sammensætning af softwaren resulterer i en direkte ekspansion.

Selvom KCRM får fordel af KCWI-Blue udviklingssucces, KCRM vil have unikke teknologier. KCRM kræver den største dikroiske strålesplitter i ethvert Keck Observatory -instrument, og det vil have et rødoptimeret brydningskamera, der vil transmittere lys til en CCD med stor nedbrydning. Denne detektorteknologi udvider KCRM's evne til at detektere lys ud til kanten af ​​det nær-infrarøde spektrum med god gennemstrømning til 1, 050 nm.

Denne teknologi er kritisk for KCRM til at udforske rødforskydningsområdet, hvor universet blev re-ioniseret. Ingen af ​​disse komponenter er specielt teknisk udfordrende, og foreløbige designs findes for de fleste komponenter. Ligesom KCWI-Blue, vi forventer fuldt ud, at KCRM vil have stor succes og blive et af de mest værdifulde instrumenter, som observatører vil bruge på Keck -observatoriet.

Det videnskabelige løfte om KCRM demonstreres af de tidlige og spektakulære videnskabelige resultater fra KCWI-Blue. Ved hjælp af idriftsættelse og de allerførste videnskabelige observationsdata opnået med KCWI-Blue, mange forskere arbejder aktivt på at udgive artikler, der beskriver:

• Opdagelsen af ​​et fusioneringssystem af to gigantiske roterende diske, der fodrer og lyser op af den QSO, fusionen har skabt.
• En proto-galakse, hvor gasflowhastighedsfelter målt ved KCWI-blå viser den kolde tilvækstmodel for galaksedannelse, hvor kolde filamenter af gas fra den kosmiske bane spiraliseres indad for at give næring til hurtig dannelse af stjerner og galakser.
• En quadlinseret QSO og en kæmpe gravitationsmæssigt objektiv QSO, der viser målbare variationer i gasabsorption, der undersøger strukturen af ​​den intergalaktiske gas.
• Kort over spiralarme i nærheden viser for første gang, at gas og stød med høj hastighed er ansvarlige for at rense gassen og støvet og lukke stjernedannelse - den grundlæggende aflastningsventil, der går i gang med stjernedannelse i galakser.
• Det første komplette spektrum af en ultra-diffus galakse, der viser stjernetyperne, overflod, og potentielt tyngdekraftssignalet fra superflydende mørkt stof.
• Et detaljeret kinematisk kort over en kuglehob, der undersøger eksistensen af ​​en central, mellemmasse sort hul.

De to Keck -observatorieteleskoper er blandt de mest videnskabeligt produktive teleskoper i verden. Keck Observatory fastholder sit videnskabelige lederskab for et stort brugersamfund ved at innovere og implementere banebrydende instrumentering. Vi vil fortsætte denne tradition ved at udvikle KCRM, som vil forbedre Keck Observatoriets evne til at betjene vores observatørfællesskab og beholde deres forskning ved astronomiens grænser.