Le 1er avril le dôme du télescope Mayall près de Tucson, Arizona, ouvert sur le ciel nocturne, et la lumière des étoiles a traversé l'assemblage de six grandes lentilles qui ont été soigneusement emballées et alignées pour un nouvel instrument qui sera lancé plus tard cette année.

Quelques heures plus tard, les scientifiques ont produit les premières images focalisées avec ces lentilles de précision - la plus grande mesure 1,1 mètre de diamètre - au cours de cette première rotation d'essai, marquant une étape importante de la "première lumière" pour l'instrument spectroscopique à énergie noire, ou DESI. Ce premier lot d'images s'est concentré sur le Whirlpool Galaxy pour démontrer la qualité des nouveaux objectifs.

"Ce fut un moment incroyable de voir ces premières images sur les moniteurs de la salle de contrôle, " a déclaré Connie Rockosi, qui dirige cette première mise en service des objectifs DESI. "Beaucoup de gens ont travaillé très dur là-dessus, et c'est vraiment excitant de montrer à quel point tout s'est déjà réuni."

Cette phase du projet se poursuivra pendant environ six semaines et nécessitera les efforts de plusieurs scientifiques sur place et observateurs à distance, a noté Rockosi, professeur d'astronomie et d'astrophysique à l'UC Santa Cruz.

Une fois terminé plus tard cette année, DESI verra et mesurera la lumière du ciel d'une manière bien différente de cet assemblage de lentilles. Il est conçu pour capter des milliers de points de lumière au lieu d'un seul, grande image.

Le DESI terminé mesurera la lumière de dizaines de millions de galaxies atteignant 12 milliards d'années-lumière à travers l'univers. Il devrait fournir la mesure la plus précise de l'expansion de l'univers et fournir un nouvel aperçu de l'énergie noire, ce que les scientifiques expliquent est à l'origine de l'accélération de cette expansion.

le tableau DESI de 5, 000 positionneurs robotiques pivotants indépendamment (voir une vidéo associée : 5, 000 robots fusionnent pour cartographier l'univers en 3D), portant chacun un câble à fibre optique mince, se déplacera automatiquement dans des positions prédéfinies avec une précision de quelques microns (millionièmes de mètre). Chaque positionneur est programmé pour pointer son câble à fibre optique vers un objet pour recueillir sa lumière.

Cette lumière sera acheminée à travers les câbles vers une série de 10 appareils appelés spectrographes qui sépareront la lumière en milliers de couleurs. Les mesures lumineuses, connu sous le nom de spectres, fournira des informations détaillées sur la distance des objets et la vitesse à laquelle ils s'éloignent de nous, fournir un nouvel aperçu sur l'énergie noire.

Les lentilles de DESI sont logées dans un dispositif en forme de tonneau appelé correcteur qui est fixé au-dessus du miroir primaire du télescope, et le correcteur est déplacé et focalisé par un dispositif environnant connu sous le nom d'hexapode.

Les chercheurs du Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) ont dirigé la conception, construction, et premier essai du canon correcteur, hexapode et structures de support qui maintiennent les lentilles en alignement.

"Toute notre équipe est heureuse de voir cet instrument atteindre la première lumière, " dit Gaston Gutierrez, le scientifique du Fermilab qui a géré cette partie du projet. "C'était un grand défi de construire des appareils aussi grands avec la précision d'un cheveu. Nous sommes heureux de voir ces systèmes se réunir."

Le canon correcteur géant et l'hexapode, qui pèsent ensemble environ 5 tonnes, doit maintenir l'alignement avec le grand miroir réflecteur du télescope qui se trouve à 12 mètres en dessous, tout en compensant le mouvement de l'assemblage de composants massifs du télescope lorsqu'il se balance dans le ciel.

"C'est un grand pas en avant. C'est un saut dans l'avenir pour le télescope Mayall qui permettra de nouvelles découvertes scientifiques passionnantes, " a déclaré Michael Levi, directeur du DESI et physicien au Lawrence Berkeley National Laboratory du Department of Energy (Berkeley Lab), qui est l'institution chef de file de la collaboration internationale DESI. "L'équipe travaille sur le nouveau correcteur depuis cinq ans, ce fut donc toute une expérience de voir 10 millions de dollars d'optiques soulevés par la grue lors de l'installation."

Le nouvel ensemble de lentilles (voir une vidéo connexe :La vie d'une lentille) agrandit la fenêtre d'observation du télescope d'environ 16 fois, permettant à DESI de cartographier environ un tiers du ciel visible plusieurs fois au cours de sa mission de cinq ans.

Peter Doel, professeur à l'University College de Londres, a dirigé l'équipe qui a conçu le nouveau système optique. "Nous avons eu une demi-douzaine de vendeurs impliqués dans la fabrication et le polissage du verre. Une erreur aurait tout gâché. C'est passionnant de savoir qu'ils ont survécu au voyage et qu'ils fonctionnent si bien."

"C'était un peu le moment de vérité, " a déclaré David Schlegel, un scientifique du projet DESI. "Nous nous sommes rongés les ongles."

David Sprayberry, le directeur du site de l'Observatoire national d'astronomie optique (NOAO) à Kitt Peak, mentionné, "Nous avons un incroyable, équipe polyvalente pour s'assurer que tout fonctionne correctement, " y compris les ingénieurs, astronomes, et les opérateurs de télescopes travaillant par équipes. La NOAO exploite le télescope Mayall et son site d'observation national de Kitt Peak.

Il a noté le défi de mettre à jour le solide, télescope vieux de plusieurs décennies, qui a démarré en 1973, avec des équipements de haute précision. "En fin de compte, nous devons nous assurer que DESI peut cibler avec une précision de 5 microns - pas beaucoup plus grande qu'un cheveu humain, " il a dit. C'est une grande chose pour quelque chose de si lourd et gros. " Le poids total en mouvement du télescope Mayall est de 375 tonnes.

Rockosi a déclaré qu'il y avait une pré-planification intensive pour les premiers tests du correcteur, et de nombreuses tâches au cours de cette étape de test sont axées sur la collecte de données à partir d'observations nocturnes. Alors que les scientifiques de DESI ont créé des contrôles automatisés pour aider à la position, se concentrer, et aligner tous les équipements, cette série de tests permet à l'équipe d'affiner ces outils automatisés.

"Nous allons regarder les étoiles brillantes et tester dans quelle mesure nous pouvons garder le télescope ciblé au même endroit, et mesurer la qualité de l'image, " a déclaré Rockosi. " Nous allons tester que nous pouvons maintenir ces lentilles de manière répétée et fiable dans le meilleur alignement possible. "

Le test de précision du correcteur est rendu possible par un instrument - maintenant monté au sommet du télescope - qui a été conçu et construit par des chercheurs de l'Ohio State University. Cet appareil d'une tonne, qui comprend cinq appareils photo numériques et des outils de mesure fournis par l'Université de Yale, et l'électronique fournis par l'Université du Michigan, est connu comme l'instrument de mise en service.

Cet instrument temporaire a été construit au même poids et installé au même endroit où le plan focal de DESI sera installé une fois qu'il sera entièrement assemblé. Le plan focal transportera les positionneurs robotiques de DESI. L'instrument de mise en service simule les performances du télescope lorsqu'il transportera l'ensemble des composants DESI, et vérifie la qualité des verres DESI.

"L'un des plus grands défis avec l'instrument de mise en service était d'aligner les cinq caméras avec la surface focale incurvée du correcteur, " a déclaré Paul Martini, un professeur d'astronomie à l'Ohio State University qui a dirigé la R&D et l'installation de l'instrument de mise en service et supervise maintenant son utilisation. "Un autre mesurait leurs positions à quelques millionièmes de mètre, ce qui est beaucoup plus précis que la plupart des instruments astronomiques. » Ce positionnement assurera des mesures plus précises des performances des lentilles.

Il a dit qu'il attend avec impatience l'installation du plan focal de DESI plus tard cette année. Cela ouvrira la voie à la "première lumière" officielle de DESI sur ses positionneurs robotiques et au début de ses mesures de galaxies.

"Ce qui m'a enthousiasmé pour ce domaine en premier lieu, c'est d'aller aux télescopes et de prendre des données, ce sera donc amusant d'avoir cette prochaine étape, " il a dit.