Il 1 aprile, la cupola del Mayall Telescope vicino a Tucson, Arizona, aperto al cielo notturno, e la luce delle stelle si è riversata attraverso l'assemblaggio di sei grandi lenti che sono state accuratamente confezionate e allineate per un nuovo strumento che verrà lanciato entro la fine dell'anno.

Poche ore dopo, gli scienziati hanno prodotto le prime immagini a fuoco con queste lenti di precisione - la più grande ha un diametro di 1,1 metri - durante questo primo giro di prova, segnando un'importante pietra miliare della "prima luce" per lo strumento spettroscopico dell'energia oscura, o DESI. Questa prima serie di immagini è stata inserita nel Whirlpool Galaxy per dimostrare la qualità dei nuovi obiettivi.

"È stato un momento incredibile vedere quelle prime immagini sui monitor della sala di controllo, " ha detto Connie Rockosi, che sta guidando questa prima messa in servizio degli obiettivi DESI. "Un sacco di persone hanno lavorato duramente su questo, ed è davvero entusiasmante mostrare quanto è già successo".

Questa fase del progetto continuerà per circa sei settimane e richiederà gli sforzi di diversi scienziati in loco e osservatori remoti, ha osservato Rockosi, un professore di astronomia e astrofisica all'UC Santa Cruz.

Una volta completato entro la fine dell'anno, DESI vedrà e misurerà la luce del cielo in un modo molto diverso da questo assemblaggio di lenti. È progettato per accogliere migliaia di punti luce invece di un singolo, grande immagine.

Il DESI finito misurerà la luce di decine di milioni di galassie che risalgono a 12 miliardi di anni luce nell'universo. Dovrebbe fornire la misurazione più precisa dell'espansione dell'universo e fornire nuove informazioni sull'energia oscura, che gli scienziati spiegano sta causando l'accelerazione di questa espansione.

serie di 5 DESI, 000 posizionatori robotici orientabili in modo indipendente (vedere un video correlato:5, 000 robot si fondono per mappare l'universo in 3-D), ciascuno portante un sottile cavo in fibra ottica, si sposterà automaticamente nelle posizioni preimpostate con una precisione di alcuni micron (milionesimi di metro). Ogni posizionatore è programmato per puntare il suo cavo in fibra ottica su un oggetto per raccogliere la sua luce.

Quella luce verrà incanalata attraverso i cavi verso una serie di 10 dispositivi noti come spettrografi che separeranno la luce in migliaia di colori. Le misurazioni della luce, noto come spettri, fornirà informazioni dettagliate sulla distanza degli oggetti e la velocità con cui si stanno allontanando da noi, fornendo nuove informazioni sull'energia oscura.

Le lenti di DESI sono alloggiate in un dispositivo a forma di botte noto come correttore che è fissato sopra lo specchio primario del telescopio, e il correttore viene spostato e messo a fuoco da un dispositivo circostante noto come esapode.

I ricercatori del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) hanno guidato la progettazione, costruzione, e collaudo iniziale del cilindro correttore, esapodi e strutture di supporto che tengono allineate le lenti.

"Tutto il nostro team è lieto di vedere questo strumento raggiungere la prima luce, " disse Gaston Gutiérrez, lo scienziato del Fermilab che ha gestito questa parte del progetto. "È stata una grande sfida realizzare dispositivi così grandi con la precisione di un capello. Siamo felici di vedere che questi sistemi si uniscono".

La canna del correttore gigante e l'esapode, che insieme pesano circa 5 tonnellate, deve mantenere l'allineamento con il grande specchio riflettore del telescopio che si trova 12 metri più in basso, il tutto compensando il movimento dell'assemblaggio di componenti massicci del telescopio mentre oscilla nel cielo.

"Questo è un grande passo avanti. È un salto nel futuro per il Mayall Telescope che consentirà nuove entusiasmanti scoperte scientifiche, " ha detto Michele Levi, Direttore del DESI e fisico presso il Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Department of Energy, che è l'istituzione capofila nella collaborazione internazionale DESI. "Il team ha lavorato al nuovo correttore negli ultimi cinque anni, quindi è stata una bella esperienza vedere 10 milioni di dollari di ottiche sollevate dalla gru durante l'installazione."

Il nuovo set di lenti (vedi un video correlato:The Life of a Lens) espande la finestra di visualizzazione del telescopio di circa 16 volte, consentendo al DESI di mappare più volte circa un terzo del cielo visibile durante la sua missione quinquennale.

Peter Doel, un professore all'University College di Londra, ha guidato il team che ha progettato il nuovo sistema ottico. "Avevamo una mezza dozzina di fornitori coinvolti nella produzione e nella lucidatura del vetro. Un errore avrebbe rovinato tutto. È emozionante sapere che sono sopravvissuti al viaggio e lavorano così bene".

"Questo era una specie di momento della verità, " ha detto David Schlegel, uno scienziato del progetto DESI. "Ci siamo mangiati le unghie".

David Sprayberry, il direttore del sito del National Optical Astronomy Observatory (NOAO) a Kitt Peak, disse, "Abbiamo un fantastico, team poliedrico per assicurarsi che tutto funzioni correttamente, "compresi gli ingegneri, astronomi, e operatori di telescopi che lavorano a turni. NOAO gestisce il Mayall Telescope e il suo sito del Kitt Peak National Observatory.

Ha notato la sfida nell'aggiornamento del robusto, telescopio vecchio di decenni, iniziata nel 1973, con apparecchiature di alta precisione. "In definitiva, dobbiamo assicurarci che DESI possa puntare a una precisione di 5 micron, non molto più grande di un capello umano, " ha detto. Questa è una grande cosa per qualcosa di così pesante e grande." L'intero peso in movimento del Mayall Telescope è di 375 tonnellate.

Rockosi ha affermato che c'è stata un'intensa pianificazione preliminare per i primi test del correttore, e molti dei compiti durante questa fase di test sono focalizzati sulla raccolta di dati dalle osservazioni serali. Mentre gli scienziati DESI hanno creato controlli automatizzati per aiutare a posizionare, messa a fuoco, e allineare tutta l'attrezzatura, questa esecuzione di test consente al team di mettere a punto questi strumenti automatizzati.

"Osserveremo le stelle luminose e testeremo quanto bene possiamo mantenere il telescopio puntato nello stesso posto, e misurare la qualità dell'immagine, " ha detto Rockosi. "Verificheremo che possiamo mantenere ripetutamente e in modo affidabile quelle lenti nel miglior allineamento possibile".

Il test di precisione del correttore è reso possibile da uno strumento – ora montato in cima al telescopio – che è stato progettato e costruito dai ricercatori dell'Ohio State University. Questo dispositivo da 1 tonnellata, che dispone di cinque fotocamere digitali e strumenti di misurazione forniti dalla Yale University, ed elettronica fornita dall'Università del Michigan, è noto come strumento di messa in servizio.

Questo strumento temporaneo è stato costruito con lo stesso peso e installato nello stesso punto in cui verrà installato il piano focale di DESI una volta che sarà completamente assemblato. Il piano focale trasporterà i posizionatori robotici di DESI. Lo strumento di messa in servizio simula le prestazioni del telescopio quando trasporta l'intero complemento di componenti DESI, e sta verificando la qualità delle lenti DESI.

"Una delle maggiori sfide con lo strumento di messa in servizio è stata l'allineamento di tutte e cinque le fotocamere con la superficie focale curva del correttore, " ha detto Paolo Martini, un professore di astronomia all'Ohio State University che ha guidato la ricerca e lo sviluppo e l'installazione dello strumento di messa in servizio e ora ne sta supervisionando l'uso. "Un altro stava misurando le loro posizioni a pochi milionesimi di metro, che è molto più preciso della maggior parte degli strumenti astronomici." Questo posizionamento garantirà misurazioni più vere delle prestazioni delle lenti.

Ha detto che non vede l'ora di installare il piano focale di DESI entro la fine dell'anno. Ciò aprirà la strada alla "prima luce" ufficiale di DESI dei suoi posizionatori robotici e all'inizio delle sue misurazioni della galassia.

"Ciò che mi ha entusiasmato in questo campo in primo luogo è stato andare ai telescopi e prendere dati, quindi sarà divertente fare questo passo successivo, " Egli ha detto.