För fyrtiofem år sedan denna månad, ett teleskop undangömt i en 14 våningar, 500 ton kupol uppe på en milhög topp i Arizona tog in natthimlen för första gången och registrerade sina observationer i glasfotografiska plattor.

I dag, kupolen stängs på de tidigare vetenskapliga kapitlen i 4-meters Nicholas U. Mayall-teleskopet så att den kan förbereda sin nya roll när det gäller att skapa den största 3D-kartan över universum. Denna karta kan hjälpa till att lösa mysteriet med mörk energi, som driver universums accelererande expansion.

Den tillfälliga stängningen sätter igång den största översynen i teleskopets historia och sätter scenen för installationen av Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), som påbörjar en femårig observationskörning nästa år vid National Science Foundation's Kitt Peak National Observatory (KPNO) - en del av National Optical Astronomy Observatory (NOAO).

"Den här dagen markerar en enorm milstolpe för oss, "sade DESI -chef Michael Levi vid Department of Energy Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), som leder projektets internationella samarbete. "Nu tar vi bort den gamla utrustningen och påbörjar den årslånga processen att sätta på de nya grejerna." Mer än 465 forskare från cirka 71 institutioner deltar i DESI -samarbetet.

Hela toppen av teleskopet, som väger lika mycket som en skolbuss och rymmer teleskopets sekundära spegel och en stor digitalkamera, kommer att tas bort och ersättas med DESI -instrument. En stor kran kommer att lyfta teleskopets övre ände genom den observerande slitsen i kupolen.

Förutom att ge nya insikter om universums expansion och storskaliga struktur, DESI kommer också att hjälpa till att sätta gränser för teorier relaterade till gravitationen och universums formationsstadier, och kan till och med tillhandahålla nya massmätningar för en mängd undvikande men ändå rikliga subatomära partiklar som kallas neutrinoer.

"Ett av de främsta sätten att lära oss om det osynliga universum är genom dess subtila effekter på galaxernas gruppering, "sade DESI Collaboration Co-Spokesperson Daniel Eisenstein från Harvard University." De nya kartorna från DESI kommer att ge en utsökt ny känslighetsnivå i vår studie av kosmologi. "

Mayall -teleskopet har spelat en viktig roll i många astronomiska upptäckter, inklusive mätningar som stöder upptäckten av mörk energi och fastställer den mörka materiens roll i universum från mätningar av galaxrotation. Dess observationer har också använts för att bestämma universums skala och struktur. Mörk materia och mörk energi antas tillsammans utgöra cirka 95 procent av hela universums massa och energi.

Det var ett av världens största optiska teleskop då det byggdes, och på grund av sin robusta konstruktion är den perfekt lämpad att bära det nya 9-toniga instrumentet.

"Vi startade detta projekt med att undersöka stora teleskop för att hitta ett som hade en lämplig spegel och inte skulle kollapsa under vikten av ett så stort instrument, "sa Berkeley Labs David Schlegel, en DESI -projektvetare.

Arjun Dey, NOAO -projektforskaren för DESI, förklarade, "Mayall konstruerades på förhand som ett slagskepp och utformades med ett brett synfält."

Utvidgningen av teleskopets synfält gör att DESI kan kartlägga ungefär en tredjedel av himlen.

Brenna Flaugher, en DESI -projektvetare som leder astrofysikavdelningen vid Fermi National Accelerator Laboratory, sade DESI kommer att förändra vetenskapens hastighet vid Mayall -teleskopet.

"Teleskopet var utformat för att bära en person på toppen som riktade och styrde det, men med DESI är allt automatiserat, "sa hon." I stället för en i taget kan vi mäta hastigheterna på 5, 000 galaxer åt gången - vi kommer att mäta mer än 30 miljoner av dem i vår femåriga undersökning. "

DESI kommer att använda en grupp av 5, 000 vridbara robotar, var och en noggrant koreograferad för att rikta en fiberoptisk kabel mot en förprogrammerad sekvens av objekt i rymden, inklusive miljontals galaxer och kvasarer, som är galaxer som rymmer massiva, aktivt mata svarta hål.

De fiberoptiska kablarna kommer att bära ljuset från dessa föremål till 10 spektrografer, som är verktyg som mäter egenskaperna hos detta ljus och hjälper till att identifiera objektens avstånd och hastigheten med vilken de rör sig bort från oss. DESI:s observationer kommer att ge en djup inblick i det tidiga universum, upp till cirka 11 miljarder år sedan.

Den cylindriska, fiber-toting robotar, som kommer att vara inbäddad i en rundad metallenhet som kallas ett fokalplan, kommer att flytta för att fånga en ny exponering av himlen ungefär var 20:e minut. Brännplanet, som nu monteras på Berkeley Lab, förväntas vara klar och levereras till Kitt Peak i år.

DESI kommer att skanna en tredjedel av himlen och fånga cirka 10 gånger mer data än en föregående undersökning, Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Det projektet förlitade sig på en manuellt roterad sekvens av metallplattor - med fibrer som pluggades för hand i förborrade hål - för att rikta objekt.

Alla DESIs sex linser, var och en ungefär en meter i diameter, är färdiga. De kommer att staplas noggrant och justeras i en stålstödkonstruktion och kommer slutligen att köra med brännplanet ovanpå teleskopet.

Var och en av dessa linser tog form av stora glasblock. De har korsat världen för att få olika behandlingar, inklusive slipning, putsning, och beläggningar. Det tog cirka 3,5 år att producera var och en av linserna, som nu bor vid University College London i Storbritannien och kommer att skickas till DESI -sajten i vår.

Mayall-teleskopet har senast tagits med i en DESI-stödjande himmelundersökning som kallas Mayall z-Band Legacy Survey (MzLS), vilket är en av fyra himmelundersökningar som DESI kommer att använda för att förvala sina riktade himmelobjekt. Den undersökningen avslutades bara dagar innan Mayalls tillfälliga stängning, medan de andra pågår.

Data från dessa undersökningar analyseras vid Berkeley Labs National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), en DOE Office of Science User Facility. Data från dessa undersökningar har publicerats för allmänheten på legacysurvey.org.

"Vi kan se ungefär en miljard galaxer i undersökningsbilderna, vilket är ganska kul att utforska, "Sade Schlegel." DESI -instrumentet kommer exakt att mäta miljontals av dessa galaxer för att se effekterna av mörk energi. "

Levi noterade att det redan pågår mycket datorarbete på NERSC för att förbereda den dataström som kommer att hälla ut från DESI när den startar.

"Det här projektet handlar om att generera enorma mängder data, "Sa Levi." Data kommer att gå direkt från teleskopet till NERSC för bearbetning. Vi kommer att skapa hundratals universum i dessa datorer och se vilket universum som bäst passar våra data. "

Installationen av DESIs komponenter förväntas börja snart och avslutas i april 2019, med de första vetenskapliga observationerna planerade i september 2019.

"Genom att installera DESI på Mayall kommer teleskopet att vara kärnan i nästa decennium av upptäckter inom kosmologi, "sa Risa Wechsler, DESI Collaboration Co-Talsperson och docent i fysik och astrofysik vid SLAC National Accelerator Laboratory och Stanford University. "Den fantastiska 3D-kartan som den kommer att mäta kan lösa några av de största utestående frågorna inom kosmologi, eller överraska oss och ta upp nya. "