Beskyttet:DESIs 5000 øjne åbner, når Kitt Peak Telescope forbereder sig på at kortlægge rum og tid

Et nyt instrument på 4-m Mayall-teleskopet har åbnet sin række af tusindvis af fiberoptiske "øjne" til kosmos og med succes fanget lyset fra fjerne galakser. Milepælen markerer begyndelsen på den endelige test for Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), som er klar til at begynde at skabe det mest detaljerede kort over universet nogensinde. Mayall-teleskopet er placeret ved Kitt Peak National Observatory (KPNO), som drives af National Science Foundations National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NSF's OIR Lab).

Kortlægning for at forstå mørk energi

Fra begyndelsen af ​​næste år, DESI vil påbegynde en femårig mission for at kortlægge kosmos. Dens mål:at kortlægge positioner og afstande for 35 millioner galakser spredt over 1/3 af himlen og over kosmisk tid, så langt tilbage som for 11 milliarder år siden. DESI vil også studere 10 millioner stjerner i vores galakse, Mælkevejen. Virksomheden vil tackle et af de mest gådefulde og dybtgående problemer i fysik:naturen og fysikken af ​​mørk energi, en ukendt form for energi, der i øjeblikket forstås at gennemtrænge universet og accelerere dets ekspansion.

For at måle afstande til galakser, DESI tager fingeraftrykket af en galakse ved at måle dens spektrum:Lyset fra individuelle galakser spredes i fine farvebånd for at måle en galakse rødforskydning og dens afstand fra Jorden. At måle afstande til millioner af galakser, DESI er meget multiplekset og anvender state-of-the-art teknologi. Robotpositioneringsanordninger peger automatisk DESI's fiberoptiske øjne mod forudvalgte sæt af galakser, 5000 ad gangen, og ved at måle deres spektre, måle, hvor meget universet udvidede sig, da deres lys rejste til Jorden. Under ideelle forhold, DESI kan studere mere end 100, 000 galakser om natten.

"Efter et årti i planlægning og R&D, installation og montering, vi er glade for, at DESI snart kan begynde sin søgen efter at opklare mysteriet om mørk energi, " sagde DESI-direktør Michael Levi fra Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), den ledende institution for DESI's konstruktion og drift." Det meste af universets stof og energi er mørkt og ukendt, og næste generations eksperimenter som DESI er vores bedste bud på at optrevle disse mysterier, " tilføjede Levi. "Jeg er begejstret for at se dette nye eksperiment komme til live."

Et ærværdigt teleskop på forkant med opdagelsen

Installationen af ​​DESI ved det 46 år gamle Mayall-teleskop, startede i februar 2018, markerer Mayalls succesrige transformation fra et "forskningsværktøj til alle formål" til mere en specialiseret facilitet på forkant med teknologi og opdagelse.

"Med DESI kombinerer vi et moderne instrument med et ærværdigt gammelt teleskop for at lave en state-of-the-art opmålingsmaskine, " sagde Lori Allen, Direktør for KPNO ved NSF's OIR Lab. Laboratoriet, oprettet for nylig fra foreningen af ​​National Optical Astronomy Observatory (NOAO), Gemini Observatory, og LSST operationer, er det fremtrædende amerikanske center for jordbaseret optisk-infrarød astronomi.

Nutidens undersøgelser af mange millioner objekter kræver store synsfelter - evnen til at studere store områder af himlen i en enkelt pegning - og store, tungt udstyr.

"På trods af sin alder, det velholdte Mayall-teleskop er den perfekte platform for DESI, " sagde David Sprayberry, KPNO Site Director for DESI. "Fordi det oprindeligt var designet til et bredt felt, Mayalls optiske design blev let tilpasset til det meget brede synsfelt, der var nødvendigt for DESI. Teleskopet er også robust nok til at bære DESIs enorme vægt."

DESI-instrumentet vejer omkring 11 tons. Det har også et synsfelt på 8 kvadratgrader, eller cirka 40 gange arealet af fuldmånen.

Teamwork og teknologi

DESI-projektet og installationen af ​​DESI-instrumentet handler lige så meget om teamwork, som det handler om teknologi. DESI-samarbejdet omfatter næsten 500 forskere ved 75 institutioner i 13 lande.

"DESI-instrumentet er komplekst og unikt. Det ville aldrig have været muligt uden et stort og dygtigt samarbejde, med komponenter, der kommer fra hele USA og Europa. Det er meget spændende at se dette instrument komme sammen næsten fejlfrit, takket være det tætte samarbejde mellem de mange involverede fjernhold, " sagde Parker Fagrelius, KPNO's Observations Operations Supervisor for DESI.

I løbet af de seneste 18 måneder, et væld af DESI-komponenter blev sendt til Kitt Peak fra institutioner over hele kloden og installeret på teleskopet.

Disse komponenter inkluderer et sæt på seks store linser pakket i en ståltønde, som er blevet installeret over teleskopets primære spejl, giver instrumentet dets vidtstrakte synsfelt. Linserne, hver omkring en meter på tværs, blev testet med succes i april.

En anden vigtig komponent er DESI's brændplan, som sidder i toppen af ​​teleskopet og bærer de 5000 robotpositioneringsanordninger, der drejer i en koreograferet "dans" for at vælge individuelle galakser og stjerner til undersøgelse.

Senest ankommet er DESI's spektrografer, hvoraf otte er installeret, med de sidste to ankommer inden årets udgang. Cirka 240 km (150 miles) fiberoptisk kabler forbinder brændplanet i toppen af ​​teleskopet med DESI's spektrografer placeret under teleskopet.

En kraftfuld opdagelsesmotor

Selvom det var designet til at studere mørk energi, DESI vil også gøre uventede opdagelser, fordi de spektrale "fingeraftryk" af stjerner og galakser, som DESI vil indsamle, koder for meget mere information, end der er nødvendigt for at gennemføre DESI-projektet.

"DESI er perfekt designet til at udforske det ukendte. Blandt de millioner af galakser og stjerner vil DESI studere, der er sjældne, måske enestående, astronomiske kilder, nogle helt uventede, der venter på opdagelse, " sagde Arjun Dey (KPNO), Leder af observationsoperationer for DESI. Ved at udforske kosmos på denne skala, DESI kan også afdække nye fænomener og måske endda ny fysik, svarende til hvordan mørk energi selv blev opdaget.

"At opdage det uventede - det er den mest spændende del af det hele for mig, " sagde Dey.