Designen för Keck Cosmic Web Imager (KCWI) inkluderar två separata kanaler för att detektera ljus i de blå (350 till 560 nm) och de röda (530 nm till 1050 nm) delarna av det synliga våglängdsspektrumet. KCWI-Blue togs i drift och startade rutinvetenskapliga observationer i september 2017 och får fantastiska och spännande nya resultat medan de fungerar felfritt.

Den röda kanalen av KCWI kallas Keck Cosmic Reionization Mapper (KCRM) och kombinationen av KCWI-Blue och KCRM kommer att ge samtidig högeffektiv spektral täckning över hela det synliga spektrumet. Eftersom båda kanalerna är utformade för att vara mycket konfigurerbara och har utmärkt himmel-subtraktion, KCRM kommer att vara ett kraftfullt tillskott till KCWI, öppna ett fönster för nya upptäckter vid höga rödskift.

KCRM kommer att avsevärt förbättra KCWIs förmåga att ta itu med ett brett spektrum av högst prioriterade vetenskapliga undersökningar. KCRM är idealiskt lämpad för att kartlägga utsläpp från väte vid mycket höga rödförskjutningar för att förstå miljön för de första stjärnorna som bildades. KCRM kommer att spåra den grundläggande väteövergången som kallas Lyman Alpha till inom 700 miljoner år efter Big Bang, en tid då okända källor slog på och återjoniserade all intergalaktisk gas i universum.

Denna återjoniseringsprocess förstås inte alls, och förblir en av de viktigaste vetenskapliga frågorna som ska lösas under det kommande decenniet. KCRM är idealiskt utformat för att bestämma de rejoniserande källorna och historien om denna mystiska process.

Förutom att söka efter rejonisering, KCRM med sin rödoptimerade bredfältskapacitet kommer att upptäcka svaghet, storskaliga strukturer vid höga rödskift. KCWI med KCRM kommer att ge ökade möjligheter för att förstå stjärnbildande regioner, strålar, utflöden, stjärnpopulationer, och mörk materia. KCRM kommer också att göra hastighetsmätningar som syftar till att detektera svarta hål med låg massa. Kombinationen av KCWI-Blue och KCRM kommer att fånga upp utsläppen från olika gaser som kommer att användas för att mäta joniseringsfraktioner, kemisk överflöd, och fysik för utsläppsproduktionen.

KCRM hjälper till att svara på följande brådskande frågor, tillsammans med otaliga andra:

• Vilka objekt rejoniserade universum? Hur skapade dessa föremål joniseringsbubblor och hur växte och smälte dessa bubblor i det tidiga universum?
• Vad är mörk materias natur? Bildar mörk materia en superfluid eller en kvantmekanisk vågfunktion i galaktisk skala?
• Vad bestämmer massan av unga stjärnor?
• Vad avgör om en galax "lyckas" (bildar stjärnor effektivt) eller "misslyckas?"
• Vad är massfördelningen av massiva svarta hål?
• Finns det några svarta hål med mellanmassa?
• Vad bestämmer massorna av stjärnor som bildas i galaxer? Bildar vissa galaxer fler lågmassa eller fler högmassestjärnor?
• Hur uppstår kvasi-stjärniga objekt? Hur förändrar deras våldsamma utflöden deras miljö?
• Hur strömmar gas ut ur galaxer och in i den galaktiska haloen och det intergalaktiska mediet?

KCRM måste byggas för att hantera ovanstående frågor, och lyckligtvis, detta projekt har flera distinkta fördelar:

1. Kärnmedlemmarna i KCWI blå utvecklingsteam står vid sidan och redo att tillämpa sina senaste, mycket framgångsrik upplevelse på den blå kanalen för att slutföra KCRM.
2. KCRM utnyttjar den befintliga instrumenthårdvaruinfrastrukturen som redan byggts och fungerar bra, och KCRM kommer att dela denna infrastruktur med KCWI-Blue-kanalen.
3. Hårdvarudesigner är vanliga mellan de två kanalerna, sålunda finns det bevisade framgångar i många av designerna.
4. Mjukvaran, inklusive både instrumentstyrning och en datareduktionsrörledning, är nästan identisk eftersom många av hårdvarukomponenterna är desamma och den modulära uppbyggnaden av programvaran resulterar i en enkel expansion.

Även om KCRM får dra nytta av framgången med KCWI-Blue-utveckling, KCRM kommer att ha unik teknik. KCRM kräver den största dikroiska stråldelaren i alla Keck Observatory -instrument, och den kommer att ha en röd-optimerad brytningskamera som kommer att överföra ljus till en CCD med djup utarmning. Denna detektorteknologi utökar KCRM:s förmåga att detektera ljus ut till ytterkanten av det nära infraröda spektrumet med god genomströmning till 1, 050 nm.

Denna teknik är avgörande för KCRM för att utforska rödförskjutningsintervallet under vilket universum återjoniserades. Ingen av dessa komponenter är särskilt tekniskt utmanande, och preliminära konstruktioner finns för de flesta komponenter. Precis som KCWI-Blue, vi förväntar oss fullt ut att KCRM kommer att bli mycket framgångsrikt och bli ett av de mest värdefulla instrument som observatörer kommer att använda vid Keck -observatoriet.

Det vetenskapliga löftet om KCRM visas av de tidiga och spektakulära vetenskapliga resultaten från KCWI-Blue. Med hjälp av idrifttagning och de allra första vetenskapliga observationsdata som erhållits med KCWI-Blue, många forskare arbetar aktivt med att publicera artiklar som beskriver:

• Upptäckten av ett sammanslagningssystem av två gigantiska roterande skivor som matar och lyser upp av den QSO som sammanslagningen har skapat.
• En proto-galax i vilken gasflödeshastighetsfält uppmätta med KCWI-blått visar den kalla ackretionsmodellen för galaxbildning, där kalla filament av gas från det kosmiska nätet spiralerar inåt för att underblåsa snabb stjärn- och galaxbildning.
• En QSO med fyrlins och en gigantisk gravitationslinsförsedd QSO som visar mätbara variationer i gasabsorption som undersöker strukturen hos den intergalaktiska gasen.
• Kartor över närliggande spiralarmar som för första gången visar att gas och stötar med hög hastighet är ansvariga för att rensa ut gasen och dammet och stänga av stjärnbildningen - den grundläggande avlastningsventilen som följer stjärnbildningen i galaxer.
• Det första kompletta spektrumet av en ultradiffus galax som visar stjärntyperna, överflöd, och potentiellt gravitationssignalen för superfluid mörk materia.
• En detaljerad kinematisk karta över ett globulärt kluster som söker efter förekomsten av en central, mellanmassa svart hål.

De två Keck Observatory-teleskopen är bland de mest vetenskapligt produktiva teleskopen i världen. Keck Observatory behåller sitt vetenskapliga ledarskap för en stor användargemenskap genom att förnya och distribuera banbrytande instrumentering. Vi kommer att fortsätta denna tradition genom att utveckla KCRM, vilket kommer att förbättra Keck -observatoriets förmåga att tjäna vårt observatörssamhälle och hålla sin forskning vid astronomins gränser.