Deze maand vijfenveertig jaar geleden, een telescoop verscholen in een 14-verhaal, Een koepel van 500 ton bovenop een anderhalve kilometer hoge piek in Arizona nam voor het eerst de nachtelijke hemel in zich op en legde zijn waarnemingen vast in glazen fotografische platen.

Vandaag, de koepel sluit op de vorige wetenschappelijke hoofdstukken van de 4-meter Nicholas U. Mayall-telescoop, zodat deze zich kan voorbereiden op zijn nieuwe rol bij het maken van de grootste 3D-kaart van het universum. Deze kaart kan helpen om het mysterie van donkere energie op te lossen, die de versnelde uitdijing van het heelal aandrijft.

De tijdelijke sluiting zet de grootste revisie in de geschiedenis van de telescoop in gang en vormt het toneel voor de installatie van het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), die volgend jaar zal beginnen met een vijfjarige observatieperiode bij de National Science Foundation's Kitt Peak National Observatory (KPNO) - onderdeel van de National Optical Astronomy Observatory (NOAO).

"Deze dag markeert een enorme mijlpaal voor ons, " zei DESI-directeur Michael Levi van het Lawrence Berkeley National Laboratory van het Department of Energy (Berkeley Lab), die de internationale samenwerking van het project leidt. "Nu verwijderen we de oude apparatuur en beginnen we aan het jarenlange proces om de nieuwe spullen aan te brengen." Meer dan 465 onderzoekers van ongeveer 71 instellingen nemen deel aan de DESI-samenwerking.

De hele bovenkant van de telescoop, die evenveel weegt als een schoolbus en waarin de secundaire spiegel van de telescoop en een grote digitale camera zijn ondergebracht, worden verwijderd en vervangen door DESI-instrumenten. Een grote kraan tilt de bovenkant van de telescoop door de observatiespleet in de koepel.

Naast het verschaffen van nieuwe inzichten over de uitdijing van het heelal en de grootschalige structuur, DESI zal ook helpen om grenzen te stellen aan theorieën met betrekking tot zwaartekracht en de vormende stadia van het universum, en zou zelfs nieuwe massametingen kunnen opleveren voor een verscheidenheid aan ongrijpbare maar overvloedige subatomaire deeltjes die neutrino's worden genoemd.

"Een van de belangrijkste manieren waarop we leren over het onzichtbare universum is door zijn subtiele effecten op de clustering van sterrenstelsels, " zei DESI-medewoordvoerder Daniel Eisenstein van de universiteit van Harvard. "De nieuwe kaarten van DESI zullen een voortreffelijk nieuw niveau van gevoeligheid bieden in onze studie van kosmologie."

De Mayall-telescoop heeft een belangrijke rol gespeeld bij veel astronomische ontdekkingen, inclusief metingen ter ondersteuning van de ontdekking van donkere energie en het vaststellen van de rol van donkere materie in het universum op basis van metingen van de rotatie van sterrenstelsels. Zijn waarnemingen zijn ook gebruikt bij het bepalen van de schaal en structuur van het universum. Van donkere materie en donkere energie wordt aangenomen dat ze samen ongeveer 95 procent uitmaken van alle massa en energie van het universum.

Het was een van 's werelds grootste optische telescopen op het moment dat het werd gebouwd, en door zijn stevige constructie is hij perfect geschikt om het nieuwe 9-tons instrument te dragen.

"We begonnen dit project door grote telescopen te onderzoeken om er een te vinden die een geschikte spiegel had en niet zou bezwijken onder het gewicht van zo'n enorm instrument, " zei David Schlegel van Berkeley Lab, een DESI-projectwetenschapper.

Arjun Dey, de NOAO-projectwetenschapper voor DESI, uitgelegd, "De Mayall is vroegrijp ontworpen als een slagschip en ontworpen met een breed gezichtsveld."

Door de uitbreiding van het gezichtsveld van de telescoop kan DESI ongeveer een derde van de hemel in kaart brengen.

Brenna Flauger, een DESI-projectwetenschapper die de afdeling Astrofysica leidt van het Fermi National Accelerator Laboratory, zei DESI zal de snelheid van de wetenschap transformeren op de Mayall Telescope.

"De telescoop is ontworpen om een ​​persoon aan de top te dragen die hem richtte en bestuurde, maar met DESI is het allemaal geautomatiseerd, "zei ze. "In plaats van één tegelijk kunnen we de snelheden van 5 meten, 000 sterrenstelsels tegelijk - we zullen er meer dan 30 miljoen meten in ons vijfjarige onderzoek."

DESI zal een array van 5 gebruiken, 000 zwenkbare robots, elk zorgvuldig gechoreografeerd om een ​​glasvezelkabel te richten op een voorgeprogrammeerde reeks objecten in de diepe ruimte, waaronder miljoenen sterrenstelsels en quasars, dat zijn sterrenstelsels die enorme, actief zwarte gaten voeden.

De glasvezelkabels dragen het licht van deze objecten naar 10 spectrografen, dat zijn instrumenten die de eigenschappen van dit licht meten en helpen om de afstand van de objecten en de snelheid waarmee ze van ons weg bewegen te bepalen. DESI's waarnemingen zullen een diepgaande kijk geven in het vroege heelal, tot ongeveer 11 miljard jaar geleden.

De cilindrische, fiber-toting robots, die zal worden ingebed in een ronde metalen eenheid die een brandvlak wordt genoemd, zal ongeveer elke 20 minuten van positie veranderen om een ​​nieuwe belichting van de lucht vast te leggen. Het brandvlak, die nu wordt geassembleerd in Berkeley Lab, zal naar verwachting dit jaar worden voltooid en geleverd aan Kitt Peak.

DESI scant een derde van de lucht en legt ongeveer 10 keer meer gegevens vast dan een eerdere meting, de Baryon Oscillatie Spectroscopisch Onderzoek (BOSS). Dat project was gebaseerd op een handmatig geroteerde reeks metalen platen - met vezels die met de hand in voorgeboorde gaten werden gestoken - om objecten te richten.

Alle zes DESI lenzen, elk ongeveer een meter in diameter, zijn compleet. Ze zullen zorgvuldig worden gestapeld en uitgelijnd in een stalen draagstructuur en zullen uiteindelijk meerijden met het brandpuntsvlak bovenop de telescoop.

Elk van deze lenzen kreeg vorm uit grote blokken glas. Ze hebben de hele wereld overgestoken om verschillende behandelingen te ondergaan, inclusief slijpen, polijsten, en coatings. Het duurde ongeveer 3,5 jaar om elk van de lenzen te produceren, die zich nu bevinden aan University College London in het VK en dit voorjaar naar de DESI-site zullen worden verzonden.

De Mayall Telescope is recentelijk opgenomen in een DESI-ondersteunend hemelonderzoek dat bekend staat als de Mayall z-Band Legacy Survey (MzLS), dat is een van de vier luchtonderzoeken die DESI zal gebruiken om de beoogde luchtobjecten vooraf te selecteren. Dat onderzoek eindigde slechts enkele dagen voor de tijdelijke sluiting van de Mayall, terwijl de anderen bezig zijn.

Gegevens uit deze onderzoeken worden geanalyseerd in Berkeley Lab's National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), een DOE Office of Science gebruikersfaciliteit. Gegevens uit deze onderzoeken zijn openbaar gemaakt op legacysurvey.org.

"We kunnen ongeveer een miljard sterrenstelsels zien in de onderzoeksbeelden, wat best leuk is om te ontdekken, " Zei Schlegel. "Het DESI-instrument zal precies miljoenen van die sterrenstelsels meten om de effecten van donkere energie te zien."

Levi merkte op dat er al veel computerwerk aan de gang is bij NERSC om zich voor te bereiden op de gegevensstroom die uit DESI zal stromen zodra het is opgestart.

"Dit project draait om het genereren van enorme hoeveelheden data, Levi zei. "De gegevens gaan rechtstreeks van de telescoop naar NERSC voor verwerking. We zullen honderden universums in deze computers creëren en kijken welk universum het beste bij onze gegevens past."

De installatie van DESI-componenten zal naar verwachting binnenkort beginnen en in april 2019 worden afgerond. met de eerste wetenschappelijke waarnemingen gepland in september 2019.

"Door DESI op de Mayall te installeren, wordt de telescoop het hart van het volgende decennium van ontdekkingen in de kosmologie, " zei Risa Wechsler, DESI Samenwerking Co-woordvoerder en universitair hoofddocent natuurkunde en astrofysica bij SLAC National Accelerator Laboratory en Stanford University. "De verbazingwekkende 3D-kaart die het zal meten, kan enkele van de grootste openstaande vragen in de kosmologie oplossen, of verras ons en breng nieuwe naar voren."