Een nieuw instrument op de Mayall-telescoop van 4 m heeft zijn reeks van duizenden "ogen" van glasvezel voor de kosmos geopend en heeft met succes het licht van verre sterrenstelsels opgevangen. De mijlpaal markeert het begin van de laatste tests voor het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), die klaar is om te beginnen met het maken van de meest gedetailleerde kaart van het heelal die ooit is gemaakt. De Mayall-telescoop staat bij Kitt Peak National Observatory (KPNO), die wordt beheerd door het National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NSF's OIR Lab) van de National Science Foundation.

In kaart brengen om donkere energie te begrijpen

Begin volgend jaar begint DESI begint aan een vijfjarige missie om de kosmos in kaart te brengen. Het doel:het in kaart brengen van de posities en afstanden van 35 miljoen sterrenstelsels verspreid over 1/3 van de hemel en over kosmische tijd, zo ver terug als 11 miljard jaar geleden. DESI zal ook 10 miljoen sterren in onze melkweg bestuderen, De melkweg. De onderneming zal een van de meest raadselachtige en diepgaande problemen in de natuurkunde aanpakken:de aard en de natuurkunde van donkere energie, een onbekende vorm van energie waarvan momenteel wordt aangenomen dat deze het heelal doordringt en de uitdijing ervan versnelt.

Om de afstanden tot sterrenstelsels te meten, DESI neemt de vingerafdruk van een sterrenstelsel door het spectrum ervan te meten:het licht van individuele sterrenstelsels wordt verspreid in fijne kleurbanden om de roodverschuiving van een sterrenstelsel en de afstand tot de aarde te meten. Om de afstanden tot miljoenen sterrenstelsels te meten, DESI is sterk gemultiplext en maakt gebruik van de modernste technologie. Robotic positioners richten DESI's glasvezelogen automatisch op vooraf geselecteerde sets van sterrenstelsels, 5000 tegelijk, en door hun spectra te meten, meten hoeveel het heelal uitdijde terwijl hun licht naar de aarde reisde. In ideale omstandigheden, DESI kan meer dan 100 bestuderen, 000 sterrenstelsels per nacht.

"Na een decennium in planning en R&D, installatie en montage, we zijn verheugd dat DESI binnenkort kan beginnen aan haar zoektocht om het mysterie van donkere energie te ontrafelen, " zei DESI-directeur Michael Levi van het Lawrence Berkeley National Laboratory van het Department of Energy (Berkeley Lab), de leidende instelling voor de constructie en operaties van DESI." De meeste materie en energie van het universum zijn donker en onbekend, en experimenten van de volgende generatie zoals DESI zijn onze beste keuze om deze mysteries te ontrafelen, Levi toegevoegd. "Ik ben opgewonden om dit nieuwe experiment tot leven te zien komen."

Een eerbiedwaardige telescoop in de voorhoede van ontdekkingen

De installatie van DESI bij de 46 jaar oude Mayall-telescoop, begonnen in februari 2018, markeert de succesvolle transformatie van Mayall van een "onderzoeksinstrument voor alle doeleinden" naar een meer gespecialiseerde faciliteit in de voorhoede van technologie en ontdekking.

"Met DESI combineren we een modern instrument met een eerbiedwaardige oude telescoop om een ​​ultramoderne landmeetkundige machine te maken, " zei Lori Allen, Directeur van KPNO bij het OIR Lab van NSF. Het lab, onlangs gecreëerd uit de eenwording van National Optical Astronomy Observatory (NOAO), Gemini Observatorium, en LSST-operaties, is het vooraanstaande Amerikaanse centrum voor optisch-infraroodastronomie op de grond.

De huidige onderzoeken van vele miljoenen objecten vereisen grote gezichtsvelden - de mogelijkheid om grote delen van de hemel in één keer te bestuderen - en grote, zwaar gereedschap.

"Ondanks zijn leeftijd, de goed onderhouden Mayall-telescoop is het perfecte platform voor DESI, " zei David Sprayberry, KPNO Site Director voor DESI. "Omdat het oorspronkelijk was ontworpen voor een breed veld, het optische ontwerp van de Mayall kon gemakkelijk worden aangepast aan het zeer brede gezichtsveld dat nodig is voor DESI. De telescoop is ook stevig genoeg om het enorme gewicht van DESI te dragen."

Het DESI-instrument weegt ongeveer 11 ton. Het heeft ook een gezichtsveld van 8 vierkante graden, of ongeveer 40 keer het gebied van de volle maan.

Teamwerk en technologie

Het DESI-project en de installatie van het DESI-instrument gaat evenzeer over teamwerk als over technologie. De DESI-samenwerking omvat bijna 500 onderzoekers bij 75 instellingen in 13 landen.

"Het DESI-instrument is complex en uniek in zijn soort. Het zou nooit mogelijk zijn geweest zonder een grote en capabele samenwerking, met componenten uit de hele VS en Europa. Het is heel spannend om te zien dat dit instrument bijna vlekkeloos samenkomt, dankzij de nauwe samenwerking van de vele betrokken teams op afstand, " zei Parker Fagrelius, Observing Operations Supervisor van KPNO voor DESI.

In de afgelopen 18 maanden, een groot aantal DESI-componenten werd vanuit instellingen over de hele wereld naar Kitt Peak verscheept en op de telescoop geïnstalleerd.

Deze componenten omvatten een set van zes grote lenzen verpakt in een stalen vat, die boven de hoofdspiegel van de telescoop is geïnstalleerd, waardoor het instrument zijn uitgestrekte gezichtsveld krijgt. de lenzen, elk ongeveer een meter breed, werden in april met succes getest.

Een ander belangrijk onderdeel is het brandvlak van DESI, die aan de bovenkant van de telescoop zit en de 5000 robotachtige positioners draagt ​​die in een gechoreografeerde "dans" draaien om individuele sterrenstelsels en sterren voor studie te selecteren.

De meest recent aangekomen zijn DESI's spectrografen, waarvan er acht zijn geïnstalleerd, en de laatste twee arriveren voor het einde van het jaar. Ongeveer 240 km (150 mijl) glasvezelkabel verbindt het brandpuntsvlak aan de bovenkant van de telescoop met DESI's spectrografen die zich onder de telescoop bevinden.

Een krachtige ontdekkingsmotor

Hoewel het is ontworpen om donkere energie te bestuderen, DESI zal ook onverwachte ontdekkingen doen, omdat de spectrale "vingerafdrukken" van sterren en sterrenstelsels die DESI zal verzamelen, veel meer informatie coderen dan nodig is om het DESI-project uit te voeren.

"DESI is perfect ontworpen voor de verkenning van het onbekende. Onder de miljoenen sterrenstelsels en sterren die DESI zal bestuderen, er zijn zeldzame, misschien uniek, astronomische bronnen, sommige volledig onverwacht, die op ontdekking wachten, " zei Arjun Dey (KPNO), Head of Observing Operations voor DESI. Door de kosmos op deze schaal te verkennen, DESI kan ook nieuwe verschijnselen en misschien zelfs nieuwe natuurkunde aan het licht brengen, vergelijkbaar met hoe donkere energie zelf werd ontdekt.

"Het onverwachte ontdekken - dat is het meest opwindende deel van het hele ding voor mij, ' zei Dey.