La conception du Keck Cosmic Web Imager (KCWI) comprend deux canaux séparés pour détecter la lumière dans les parties bleue (350 à 560 nm) et rouge (530 nm à 1050 nm) du spectre de longueur d'onde visible. KCWI-Blue a été commissionné et a commencé des observations scientifiques de routine en septembre 2017 et obtient de nouveaux résultats superbes et passionnants tout en fonctionnant parfaitement.

Le canal rouge de KCWI est appelé Keck Cosmic Reionization Mapper (KCRM) et la combinaison de KCWI-Blue et de KCRM fournira une couverture spectrale simultanée à haute efficacité sur tout le spectre visible. Parce que les deux canaux sont conçus pour être hautement configurables et avoir une superbe soustraction du ciel, KCRM sera un ajout puissant à KCWI, ouvrant une fenêtre pour de nouvelles découvertes à des redshifts élevés.

Le KCRM améliorera considérablement la capacité du KCWI à traiter un large éventail d'enquêtes scientifiques de la plus haute priorité. KCRM est idéalement adapté à la cartographie des émissions d'hydrogène à des décalages vers le rouge très élevés pour comprendre les environnements des premières étoiles qui se sont formées. KCRM retracera la transition fondamentale de l'hydrogène appelée Lyman Alpha à moins de 700 millions d'années après le Big Bang, une époque où des sources inconnues se sont allumées et ont réionisé tout le gaz intergalactique de l'univers.

Ce processus de réionisation n'est pas du tout compris, et reste l'une des questions scientifiques clés à résoudre au cours de la prochaine décennie. KCRM est idéalement conçu pour déterminer les sources de réionisation et l'histoire de ce processus mystérieux.

En plus de sonder la réionisation, KCRM avec sa capacité grand champ optimisée pour le rouge découvrira structures à grande échelle avec des décalages vers le rouge élevés. KCWI avec KCRM fournira des capacités accrues pour comprendre les régions de formation d'étoiles, jets, sorties, populations stellaires, et la matière noire. KCRM effectuera également des mesures de vitesse visant à détecter les trous noirs de faible masse. La combinaison de KCWI-Blue et de KCRM capturera l'émission de différents gaz qui seront utilisés pour mesurer les fractions d'ionisation, abondance chimique, et la physique de la production d'émissions.

KCRM aidera à répondre aux questions urgentes suivantes, avec d'innombrables autres :

• Quels objets ont réionisé l'Univers ? Comment ces objets ont-ils créé des bulles d'ionisation et comment ces bulles ont-elles grandi et fusionné au début de l'Univers ?
• Quelle est la nature de la matière noire ? La matière noire forme-t-elle un superfluide ou une fonction d'onde de mécanique quantique à l'échelle galactique ?
• Qu'est-ce qui détermine la masse des jeunes étoiles ?
• Qu'est-ce qui détermine si une galaxie « réussit » (forme des étoiles efficacement) ou « échoue » ?
• Quelle est la distribution de masse des trous noirs massifs ?
• Existe-t-il des trous noirs de masse intermédiaire ?
• Qu'est-ce qui détermine les masses d'étoiles qui se forment dans les galaxies ? Certaines galaxies forment-elles plus d'étoiles de faible masse ou plus d'étoiles de masse élevée ?
• Comment naissent les objets quasi-stellaires ? Comment leurs sorties violentes modifient-elles leur environnement ?
• Comment le gaz s'écoule-t-il des galaxies vers le halo galactique et le milieu intergalactique ?

KCRM doit être conçu pour répondre aux questions ci-dessus, et heureusement, ce projet présente plusieurs avantages distincts :

1. Les principaux membres de l'équipe de développement bleu de KCWI sont prêts à appliquer leur récent, expérience très réussie sur le canal bleu pour compléter KCRM.
2. KCRM tire parti de l'infrastructure matérielle existante des instruments déjà construite et performante, et KCRM partagera cette infrastructure avec la chaîne KCWI-Blue.
3. Les conceptions matérielles sont communes entre les deux canaux, ainsi il y a un record prouvé de succès dans plusieurs des conceptions.
4. Les logiciels, comprenant à la fois le contrôle des instruments et un pipeline de réduction des données, est presque identique car de nombreux composants matériels sont les mêmes et la composition modulaire du logiciel permet une expansion simple.

Bien que KCRM profite du succès du développement de KCWI-Blue, KCRM disposera de technologies uniques. KCRM nécessite le plus grand séparateur de faisceau dichroïque de tous les instruments de l'observatoire Keck, et il aura une caméra réfractive optimisée pour le rouge qui transmettra la lumière à un CCD à épuisement profond. Cette technologie de détection étend la capacité de KCRM à détecter la lumière jusqu'au bord du spectre proche infrarouge avec un bon débit à 1, 050 nm.

Cette technologie est essentielle pour que KCRM explore la plage de décalage vers le rouge au cours de laquelle l'univers a été ré-ionisé. Aucun de ces composants n'est particulièrement difficile sur le plan technique, et des conceptions préliminaires existent pour la plupart des composants. Tout comme KCWI-Blue, nous nous attendons à ce que le KCRM connaisse un grand succès et devienne l'un des instruments les plus précieux que les observateurs utiliseront à l'observatoire de Keck.

La promesse scientifique de KCRM est démontrée par les premiers résultats scientifiques spectaculaires de KCWI-Blue. Grâce à la mise en service et aux toutes premières données d'observation scientifique obtenues avec KCWI-Blue, de nombreux chercheurs travaillent activement à la publication d'articles décrivant :

• La découverte d'un système de fusion de deux disques rotatifs géants alimentés et éclairés par le QSO que la fusion a créé.
• Une proto-galaxie dans laquelle les champs de vitesse d'écoulement du gaz mesurés par KCWI-blue démontre le modèle d'accrétion froide pour la formation des galaxies, dans lequel des filaments froids de gaz provenant de la toile cosmique spiralent vers l'intérieur pour alimenter la formation rapide d'étoiles et de galaxies.
• Un QSO à quatre lentilles et un QSO géant à lentille gravitationnelle montrant des variations mesurables de l'absorption de gaz qui sondent la structure du gaz intergalactique.
• Cartes des bras spiraux à proximité montrant pour la première fois que le gaz et les chocs à grande vitesse sont responsables de l'élimination du gaz et de la poussière et de l'arrêt de la formation d'étoiles - la soupape de décharge fondamentale qui rythme la formation d'étoiles dans les galaxies.
• Le premier spectre complet d'une galaxie ultra-diffuse qui montre les types stellaires, abondances, et potentiellement le signal gravitationnel de la matière noire superfluide.
• Une carte cinématique détaillée d'un amas globulaire recherchant l'existence d'un trou noir de masse intermédiaire.

Les deux télescopes de l'Observatoire Keck sont parmi les télescopes les plus scientifiquement productifs au monde. L'Observatoire Keck maintient son leadership scientifique auprès d'une large communauté d'utilisateurs en innovant et en déployant une instrumentation pionnière. Nous continuerons cette tradition en développant KCRM, ce qui améliorera la capacité de l'Observatoire Keck à servir notre communauté d'observateurs et à maintenir leurs recherches aux frontières de l'astronomie.