Het ontwerp voor de Keck Cosmic Web Imager (KCWI) omvat twee afzonderlijke kanalen om licht te detecteren in de blauwe (350 tot 560 nm) en de rode (530 nm tot 1050 nm) delen van het zichtbare golflengtespectrum. KCWI-Blue kreeg de opdracht en begon in september 2017 met routinematige wetenschappelijke observaties en behaalt uitstekende en opwindende nieuwe resultaten terwijl het foutloos werkt.

Het rode kanaal van KCWI wordt de Keck Cosmic Reionization Mapper (KCRM) genoemd en de combinatie van KCWI-Blue en KCRM zorgt voor een gelijktijdige, zeer efficiënte spectrale dekking over het gehele zichtbare spectrum. Omdat beide kanalen zijn ontworpen om zeer configureerbaar te zijn en een uitstekende luchtaftrekking hebben, KCRM wordt een krachtige aanvulling op KCWI, het openen van een venster voor nieuwe ontdekkingen bij hoge roodverschuivingen.

KCRM zal het vermogen van KCWI aanzienlijk vergroten om een ​​breed scala aan wetenschappelijke onderzoeken met de hoogste prioriteit aan te pakken. KCRM is bij uitstek geschikt om de emissie van waterstof bij zeer hoge roodverschuivingen in kaart te brengen om de omgevingen van de eerste sterren die zich hebben gevormd te begrijpen. KCRM zal de fundamentele waterstoftransitie genaamd Lyman Alpha traceren tot binnen 700 miljoen jaar na de oerknal, een tijd waarin onbekende bronnen zich aanzetten en al het intergalactische gas in het universum opnieuw ioniseerden.

Dit reïonisatieproces wordt helemaal niet begrepen, en blijft een van de belangrijkste wetenschappelijke vragen die in het komende decennium moeten worden opgelost. KCRM is ideaal ontworpen om de re-ioniserende bronnen en de geschiedenis van dit mysterieuze proces te bepalen.

Naast het onderzoeken van reïonisatie, KCRM met zijn voor rood geoptimaliseerde breedveldcapaciteit zal zwakke, grootschalige structuren met hoge roodverschuivingen. KCWI met KCRM zal meer mogelijkheden bieden voor het begrijpen van stervormingsgebieden, jets, uitstromen, stellaire populaties, en donkere materie. KCRM zal ook snelheidsmetingen doen die gericht zijn op het detecteren van zwarte gaten met een lage massa. De combinatie van KCWI-Blue en KCRM zal de emissie van verschillende gassen opvangen die zullen worden gebruikt om ionisatiefracties te meten, chemische overvloed, en fysica van de emissieproductie.

KCRM helpt bij het beantwoorden van de volgende dringende vragen, samen met talloze anderen:

• Welke objecten hebben het heelal opnieuw geïoniseerd? Hoe creëerden deze objecten ionisatiebellen en hoe groeiden en vloeiden deze bellen samen in het vroege heelal?
• Wat is de aard van donkere materie? Vormt donkere materie een superfluïde of een kwantummechanische golffunctie op galactische schaal?
• Wat bepaalt de massa van jonge sterren?
• Wat bepaalt of een sterrenstelsel "slaagt" (efficiënt sterren vormt) of "mislukt?"
• Wat is de massaverdeling van massieve zwarte gaten?
• Zijn er zwarte gaten met een gemiddelde massa?
• Wat bepaalt de massa's van sterren die in sterrenstelsels worden gevormd? Vormen sommige sterrenstelsels meer sterren met een lage massa of meer sterren met een hoge massa?
• Hoe ontstaan ​​quasi-stellaire objecten? Hoe verandert hun gewelddadige uitstroom hun omgeving?
• Hoe stroomt gas uit sterrenstelsels en in de galactische halo en het intergalactische medium?

KCRM moet worden gebouwd om de bovenstaande vragen te beantwoorden, en gelukkig, dit project heeft verschillende duidelijke voordelen:

1. De kernleden van het KCWI blue development team staan ​​klaar om hun recente, zeer succesvolle ervaring op het blauwe kanaal tot het voltooien van KCRM.
2. KCRM maakt gebruik van de bestaande hardware-infrastructuur voor instrumenten die al is gebouwd en goed presteert, en KCRM zullen deze infrastructuur delen met de zender KCWI-Blue.
3. Hardware-ontwerpen zijn gebruikelijk tussen de twee kanalen, dus er is een bewezen staat van dienst in veel van de ontwerpen.
4. De software, inclusief instrumentbesturing en een pijplijn voor datareductie, is bijna identiek omdat veel van de hardwarecomponenten hetzelfde zijn en de modulaire opbouw van de software resulteert in een ongecompliceerde uitbreiding.

Hoewel KCRM kan profiteren van het ontwikkelingssucces van KCWI-Blue, KCRM zal beschikken over unieke technologieën. KCRM vereist de grootste dichroïsche bundelsplitser in elk Keck Observatory-instrument, en het zal een voor rood geoptimaliseerde refractieve camera hebben die licht naar een CCD met diepe uitputting zal sturen. Deze detectortechnologie breidt het vermogen van KCRM om licht te detecteren tot aan de uiterste rand van het nabij-infraroodspectrum met een goede doorvoer uit tot 1, 050nm.

Deze technologie is van cruciaal belang voor KCRM om het roodverschuivingsbereik te verkennen waarin het universum opnieuw werd geïoniseerd. Geen van deze componenten is technisch bijzonder uitdagend, en voorlopige ontwerpen bestaan ​​voor de meeste componenten. Net als KCWI-Blue, we verwachten volledig dat KCRM zeer succesvol zal zijn en een van de meest waardevolle instrumenten zal worden die waarnemers zullen gebruiken op het Keck Observatorium.

De wetenschappelijke belofte van KCRM blijkt uit de vroege en spectaculaire wetenschappelijke resultaten van KCWI-Blue. Met behulp van inbedrijfstelling en de allereerste wetenschappelijke observatiegegevens verkregen met KCWI-Blue, veel onderzoekers werken actief aan het publiceren van artikelen die beschrijven:

• De ontdekking van een samensmeltingssysteem van twee gigantische roterende schijven die worden gevoed en verlicht door de QSO die de samensmelting heeft veroorzaakt.
• Een proto-sterrenstelsel waarin gasstroomsnelheidsvelden gemeten door KCWI-blue het koude accretiemodel voor de vorming van sterrenstelsels demonstreert, waarin koude filamenten van gas van het kosmische web naar binnen draaien om de snelle ster- en melkwegvorming te voeden.
• Een quad-lens QSO en een gigantische zwaartekrachtlens QSO die meetbare variaties in gasabsorptie tonen die de structuur van het intergalactische gas onderzoeken.
• Kaarten van nabije spiraalarmen laten voor het eerst zien dat gas en schokken met hoge snelheid verantwoordelijk zijn voor het opruimen van gas en stof en het stoppen van stervorming - de fundamentele overdrukklep die de stervorming in sterrenstelsels stimuleert.
• Het eerste volledige spectrum van een ultradiffuus sterrenstelsel dat de stellaire typen laat zien, overvloed, en mogelijk het zwaartekrachtsignaal van supervloeibare donkere materie.
• Een gedetailleerde kinematische kaart van een bolvormige sterrenhoop die op zoek is naar het bestaan ​​van een centraal, intermediaire massa zwart gat.

De twee Keck Observatory-telescopen behoren tot de wetenschappelijk meest productieve telescopen ter wereld. Keck Observatory behoudt zijn wetenschappelijk leiderschap voor een grote gebruikersgemeenschap door te innoveren en baanbrekende instrumenten in te zetten. We zetten deze traditie voort door KCRM te ontwikkelen, wat het vermogen van Keck Observatory zal vergroten om onze gemeenschap van waarnemers te dienen en hun onderzoek aan de grenzen van de astronomie te houden.