Mörk energi spektroskopiskt instrument
 DESI designkoncept i februari 2016
| |
| Alternativa namn | DESI |
|---|---|
| Del av |
Kitt Peak National Observatory Nicholas U. Mayall-teleskop 
|
| Plats(er) | Kitt Peak , Arizona |
| Koordinater | Koordinater : |
| Organisation |
Lawrence Berkeley National Laboratory
|
| Höjd över havet | 2 100 m (6 900 fot) |
| Våglängd | 360 nm (830 THz)–980 nm (310 THz) |
| Byggd | 2015– |
| Första ljuset | 2019
|
| Teleskop stil |
vetenskaplig instrument spektrometer
|
| Hemsida |
|
  Plats för Dark Energy Spectroscopic Instrument | |
Dark Energy Spectroscopic Instrument ( DESI ) är ett vetenskapligt forskningsinstrument för att utföra spektrografiska astronomiska undersökningar av avlägsna galaxer . Dess huvudkomponenter är ett fokalplan som innehåller 5 000 fiberpositioneringsrobotar och en bank av spektrografer som matas av fibrerna. Det nya instrumentet kommer att möjliggöra ett experiment för att undersöka universums expansionshistoria och mörk energis mystiska fysik .
Instrumentet drivs av Lawrence Berkeley National Laboratory under finansiering från US Department of Energy's Office of Science . Konstruktionen av det nya instrumentet, som nu är färdigställt, finansierades huvudsakligen av det amerikanska energidepartementets kontor för vetenskap och av många andra källor, inklusive US National Science Foundation , UK Science and Technology Facilities Council , Frankrikes alternativa energier och atomenergi. Kommissionen , Mexikos nationella råd för vetenskap och teknik , Spaniens ministerium för vetenskap och innovation , av Gordon och Betty Moore Foundation , av Heising-Simons Foundation och av samarbetande institutioner över hela världen. DESI sitter på en höjd av 6 880 fot (2 100 m), där den har eftermonterats på Mayall-teleskopet ovanpå Kitt Peak i Sonoran-öknen , som ligger 89 km från Tucson, Arizona , USA.
Vetenskapsmål
Universums expansionshistoria och storskaliga struktur är en nyckelförutsägelse av kosmologiska modeller , och DESI-observationer kommer att tillåta forskare att undersöka olika aspekter av kosmologi, från mörk energi till alternativ till allmän relativitet till neutrinomassor till det tidiga universum. Data från DESI kommer att användas för att skapa tredimensionella kartor över distributionen av materia som täcker en oöverträffad volym av universum med oöverträffade detaljer. Detta kommer att ge insikt i naturen av mörk energi och fastställa huruvida kosmisk acceleration beror på en kosmisk skala modifiering av Allmän relativitet. DESI kommer att vara transformerande i förståelsen av mörk energi och universums expansionshastighet vid tidiga tider, ett av de största mysterierna i förståelsen av de fysiska lagarna.
DESI kommer att mäta universums expansionshistoria med hjälp av de akustiska baryonoscillationerna (BAO) som är inpräntade i klustringen av galaxer, kvasarer och det intergalaktiska mediet. BAO-tekniken är ett robust sätt att extrahera kosmologisk avståndsinformation från klustring av materia och galaxer. Den förlitar sig endast på mycket storskalig struktur och den gör det på ett sätt som gör det möjligt för forskare att skilja den akustiska toppen av BAO-signaturen från osäkerheter i de flesta systematiska fel i data. BAO identifierades i 2006 års Dark Energy Task Force-rapport som en av nyckelmetoderna för att studera mörk energi. I maj 2014 godkände High-Energy Physics Advisory Panel, en federal rådgivande kommitté, på uppdrag av US Department of Energy (DOE) och National Science Foundation (NSF) DESI.
3D-karta över universum
Metoden för akustiska svängningar i baryon kräver en tredimensionell karta över avlägsna galaxer och kvasarer skapade från vinkel- och rödförskjutningsinformationen från ett stort statistiskt urval av kosmologiskt avlägsna objekt. Genom att erhålla spektra av avlägsna galaxer är det möjligt att bestämma deras avstånd, via mätningen av deras spektroskopiska rödförskjutning, och på så sätt skapa en 3D-karta över universum. 3D-kartan över universums storskaliga struktur innehåller också mer information om mörk energi än bara BAO och är känslig för massan av neutrinon och parametrar som styrde uruniversumet. Under sin femåriga undersökning, som började den 15 maj 2021, förväntas DESI-experimentet observera 40 miljoner galaxer och kvasarer.
Utveckling
DESI-instrumentet implementerar en ny mycket multiplexerad optisk spektrograf på Mayall-teleskopet. Den nya optiska korrigeringsdesignen skapar ett mycket stort synfält på 8,0 kvadratgrader på himlen, som i kombination med den nya fokalplansinstrumenteringen väger cirka 10 ton. Fokalplanet rymmer 5 000 små datorstyrda fiberpositionerare på en stigning på 10,4 millimeter. Hela fokalplanet kan konfigureras om för nästa exponering på mindre än två minuter medan teleskopet svänger till nästa fält. DESI-instrumentet kan ta 5 000 samtidiga spektra över ett våglängdsområde från 360 nm till 980 nm. DESI-projektets omfattning inkluderade konstruktion, installation och driftsättning av den nya bredfältskorrigeraren och korrigeringsstödstrukturen för teleskopet, fokalplansenheten med 5 000 robotfiberpositionerare och tio guide/fokus/inriktningssensorer, en 40 meter lång optisk fiber kabelsystem som för ljus från fokalplanet till spektrograferna, tio 3-armars spektrografer, ett instrumentkontrollsystem och en dataanalyspipeline.
Instrumenttillverkningen sköttes av Lawrence Berkeley National Laboratory och övervakar driften av experimentet inklusive ett internationellt vetenskapligt samarbete på 600 personer. Byggkostnaden var $56 miljoner från US Department of Energy 's Office of Science plus ytterligare $19 miljoner från andra icke-federala källor inklusive bidrag in natura. Ledarskapet för DESI består för närvarande av direktören, Dr. Michael E. Levi, samarbetsmedtalespersoner Prof. Kyle Dawson och Dr. Nathalie Palanque-Delabrouille , projektforskare Dr. David J. Schlegel och Dr. Julien Guy, projektledare Dr. Patrick Jelinsky, instrumentforskarna Prof. Klaus Honscheid och Prof. Constance Rockosi . Tidigare talespersoner för samarbetet har varit prof. Daniel Eisenstein och prof. Risa Wechsler .
DOE godkände CD-0 (Mission Need) den 18 september 2012, godkände CD-1 (Alternative Selection and Cost Range) den 19 mars 2015 och CD-2 (Performance Baseline) den 17 september 2015. Kongressens godkännande för starten av DESI som en ny viktig utrustningsdel tillhandahölls i FY15:s energi- och vattenanslagslagstiftning. Byggandet av det nya instrumentet startade den 22 juni 2016 med CD-3 (Start Construction) godkännande och monterades till stor del 2019 med idrifttagning avslutad den 21 mars 2020 före pandemin och markerade det formella slutet av projektet (CD-4) ). DESI slutfördes under budget med 1,9 miljoner USD och 17 månader före schemat. Som en följd av detta fick projektet DOE Project Management Excellence Award för 2020. Efter en paus för pandemin och en övergång till fjärroperationer återgick DESI till undersökningsverksamheten i december 2020 med en sista utchecknings- och valideringsfas innan den påbörjade sin planerade femårsundersökning. Den femåriga undersökningen började den 14 maj 2021. DESI stängdes av i tre månader sommaren 2022 på grund av Contreras-branden som slukade Kitt Peak. DESI var oskadad och skaffar in vetenskapliga data.
DESI Legacy Imaging Survey
För att tillhandahålla mål för DESI-undersökningen undersökte tre teleskop den norra och en del av den södra himlen i g-, r- och z-banden . Dessa undersökningar var Beijing-Arizona Sky Survey (BASS), med hjälp av Bok 2,3-m-teleskopet , Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS), med Blanco 4m-teleskopet och Mayall z-band Legacy Survey (MzLS), med användning av 4-meters Mayall-teleskop . Området för undersökningarna är 14 000 kvadratgrader (cirka en tredjedel av himlen) och undviker Vintergatan. Dessa undersökningar kombinerades till DESI Legacy Imaging Surveys, eller Legacy Surveys. Färgade bilder av undersökningen kan ses i Legacy Survey Sky Browser . Den äldre undersökningen täcker 16 000 kvadratgrader av natthimlen som innehåller 1,6 miljarder objekt inklusive galaxer och kvasarer för 11 miljarder år sedan.
Historia
DESI fick klartecken för att starta FoU för projektet i december 2012 med uppdraget av Lawrence Berkeley National Laboratory som ansvarigt laboratorium. Dr. Michael Levi, en senior vetenskapsman vid Lawrence Berkeley National Laboratory utsågs av laboratoriet till att vara DESI:s projektledare som tjänstgjorde i den rollen från och med 2012 och under hela bygget. Henry Heetderks var projektledare från 2013 till 2016, Robert Besuner var projektledare från 2016 till 2020. Kongressens auktorisation gavs 2015, och US Department of Energy 's Office of Science godkände starten av fysisk konstruktion i juni 2016. First light av det nya korrigeringssystemet erhölls natten till den 1 april 2019, och första tändningen av hela instrumentet uppnåddes natten till den 22 oktober 2019. Driftsättningen följde efter första ljuset och slutfördes i mars 2020, och pausades sedan. under pandemin 2020. DESI fungerar för närvarande normalt efter att ha överlevt Contreras-branden 2022.
externa länkar
- Officiell DESI-webbplats
- Teleskopet spårar 35 miljoner galaxer i jakt på mörk energi, BBC Science-rapport, 28 oktober 2019