Il design del Keck Cosmic Web Imager (KCWI) include due canali separati per rilevare la luce nelle porzioni blu (da 350 a 560 nm) e rossa (da 530 nm a 1050 nm) dello spettro della lunghezza d'onda visibile. KCWI-Blue è stato commissionato e ha iniziato le osservazioni scientifiche di routine nel settembre 2017 e sta ottenendo nuovi risultati superbi ed entusiasmanti mentre funziona in modo impeccabile.

Il canale rosso di KCWI è chiamato Keck Cosmic Reionization Mapper (KCRM) e la combinazione di KCWI-Blue e KCRM fornirà una copertura spettrale simultanea ad alta efficienza su tutto lo spettro visibile. Poiché entrambi i canali sono progettati per essere altamente configurabili e hanno un'eccellente sottrazione del cielo, KCRM sarà una potente aggiunta a KCWI, aprendo una finestra per nuove scoperte ad alti redshift.

KCRM migliorerà in modo significativo la capacità di KCWI di affrontare un'ampia gamma di indagini scientifiche di massima priorità. KCRM è ideale per mappare l'emissione dell'idrogeno a redshift molto elevati per comprendere gli ambienti delle prime stelle che si sono formate. KCRM traccerà la transizione fondamentale dell'idrogeno chiamata Lyman Alpha entro 700 milioni di anni dopo il Big Bang, un tempo in cui fonti sconosciute si accendevano e riionizzavano tutto il gas intergalattico nell'universo.

Questo processo di reionizzazione non è affatto compreso, e rimane una delle questioni scientifiche chiave da risolvere nel prossimo decennio. KCRM è idealmente progettato per determinare le fonti reionizzanti e la storia di questo misterioso processo.

Oltre a sondare la reionizzazione, KCRM con la sua capacità di ampio campo ottimizzato per il rosso scoprirà deboli, strutture su larga scala ad alti redshift. KCWI con KCRM fornirà maggiori capacità per comprendere le regioni di formazione stellare, getti, deflussi, popolazioni stellari, e materia oscura. KCRM effettuerà anche misurazioni di velocità volte a rilevare buchi neri di bassa massa. La combinazione di KCWI-Blue e KCRM catturerà l'emissione di diversi gas che verranno utilizzati per misurare le frazioni di ionizzazione, abbondanza chimica, e fisica della produzione di emissioni.

KCRM aiuterà a rispondere alle seguenti domande urgenti, insieme a innumerevoli altri:

• Quali oggetti hanno reionizzato l'Universo? In che modo questi oggetti hanno creato bolle di ionizzazione e in che modo queste bolle sono cresciute e si sono fuse nell'Universo primordiale?
• Qual è la natura della materia oscura? La materia oscura forma un superfluido o una funzione d'onda quantomeccanica su scala galattica?
• Cosa determina la massa delle giovani stelle?
• Cosa determina se una galassia "ha successo" (forma le stelle in modo efficiente) o "fallisce?"
• Qual è la distribuzione di massa dei buchi neri massicci?
• Esistono buchi neri di massa intermedia?
• Cosa determina le masse delle stelle che si formano nelle galassie? Alcune galassie formano stelle di massa minore o maggiore?
• Come nascono gli oggetti quasi stellari? In che modo i loro flussi violenti cambiano il loro ambiente?
• In che modo il gas esce dalle galassie e entra nell'alone galattico e nel mezzo intergalattico?

KCRM deve essere costruito per rispondere alle domande di cui sopra, e per fortuna, questo progetto ha diversi vantaggi distinti:

1. I membri principali del team di sviluppo blu di KCWI sono in attesa e pronti ad applicare il loro recente, esperienza di grande successo sul canale blu per completare KCRM.
2. KCRM sfrutta l'infrastruttura hardware dello strumento esistente già costruita e con buone prestazioni, e KCRM condivideranno questa infrastruttura con il canale KCWI-Blue.
3. I progetti hardware sono comuni tra i due canali, quindi c'è una comprovata esperienza di successo in molti dei progetti.
4. Il software, includendo sia il controllo dello strumento che una pipeline di riduzione dei dati, è quasi identico in quanto molti dei componenti hardware sono gli stessi e la struttura modulare del software si traduce in un'espansione immediata.

Sebbene KCRM possa trarre vantaggio dal successo dello sviluppo di KCWI-Blue, KCRM avrà tecnologie uniche. KCRM richiede il più grande divisore di fascio dicroico in qualsiasi strumento dell'Osservatorio Keck, e avrà una fotocamera rifrattiva ottimizzata per il rosso che trasmetterà la luce a un CCD a esaurimento profondo. Questa tecnologia di rilevamento estende la capacità di KCRM di rilevare la luce fino al limite estremo dello spettro del vicino infrarosso con un buon rendimento a 1, 050nm.

Questa tecnologia è fondamentale per KCRM per esplorare l'intervallo di spostamento verso il rosso durante il quale l'universo è stato reionizzato. Nessuno di questi componenti è particolarmente impegnativo dal punto di vista tecnico, ed esistono progetti preliminari per la maggior parte dei componenti. Proprio come KCWI-Blue, ci aspettiamo che il KCRM abbia un grande successo e diventi uno degli strumenti più preziosi che gli osservatori utilizzeranno all'Osservatorio Keck.

La promessa scientifica di KCRM è dimostrata dai primi e spettacolari risultati scientifici di KCWI-Blue. Utilizzando la messa in servizio e i primissimi dati di osservazione scientifica ottenuti con KCWI-Blue, molti ricercatori stanno lavorando attivamente alla pubblicazione di articoli che descrivono:

• La scoperta di un sistema di fusione di due giganteschi dischi rotanti che si alimentano e vengono illuminati dal QSO che la fusione ha creato.
• Una proto-galassia in cui i campi di velocità del flusso di gas misurati da KCWI-blue dimostra il modello di accrescimento a freddo per la formazione di galassie, in cui filamenti di gas freddo dalla rete cosmica si muovono verso l'interno per alimentare la rapida formazione di stelle e galassie.
• Un QSO con quattro lenti e un QSO con lenti gravitazionali giganti che mostrano variazioni misurabili nell'assorbimento del gas che sondano la struttura del gas intergalattico.
• Le mappe dei bracci a spirale vicini mostrano per la prima volta che il gas e gli shock ad alta velocità sono responsabili dell'eliminazione del gas e della polvere e dell'arresto della formazione stellare, la valvola di sfogo fondamentale che stimola la formazione stellare nelle galassie.
• Il primo spettro completo di una galassia ultra-diffusa che mostra i tipi stellari, abbondanza, e potenzialmente il segnale gravitazionale della materia oscura superfluida.
• Una mappa cinematica dettagliata di un ammasso globulare che sonda l'esistenza di un buco nero di massa intermedia.

I due telescopi dell'Osservatorio Keck sono tra i telescopi scientificamente più produttivi al mondo. L'Osservatorio Keck mantiene la sua leadership scientifica per una vasta comunità di utenti innovando e implementando una strumentazione pionieristica. Continueremo questa tradizione sviluppando KCRM, che migliorerà la capacità dell'Osservatorio Keck di servire la nostra comunità di osservatori e mantenere la loro ricerca ai confini dell'astronomia.