[論文レビュー] The DESI Experiment Part II: Instrument Design

DESI Collaboration, Amir Aghamousa+291 more|arXiv (Cornell University)|Oct 31, 2016

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 30被引用数 227

ひとこと要約

この論文は DESI の機器設計を提示する。ロボット駆動・ファイバー給送のスペクトログラフ系で、最大5,000本の同時スペクトルを360–980 nmで取得し、10個のスペクトログラフへ給することで、Mayall望遠鏡上で5年間の大規模赤方偏移調査を可能にする。Corrector、焦点面、ファイバー系、スペクトログラフ、読み出し/制御、データ系、統合/試験を含む。

ABSTRACT

DESI (Dark Energy Spectropic Instrument) is a Stage IV ground-based dark energy experiment that will study baryon acoustic oscillations and the growth of structure through redshift-space distortions with a wide-area galaxy and quasar redshift survey. The DESI instrument is a robotically-actuated, fiber-fed spectrograph capable of taking up to 5,000 simultaneous spectra over a wavelength range from 360 nm to 980 nm. The fibers feed ten three-arm spectrographs with resolution $R= λ/Δλ$ between 2000 and 5500, depending on wavelength. The DESI instrument will be used to conduct a five-year survey designed to cover 14,000 deg$^2$. This powerful instrument will be installed at prime focus on the 4-m Mayall telescope in Kitt Peak, Arizona, along with a new optical corrector, which will provide a three-degree diameter field of view. The DESI collaboration will also deliver a spectroscopic pipeline and data management system to reduce and archive all data for eventual public use.

研究の動機と目的

• DESI機器設計を動機づけ、14,000平方度のStage IVダークエネルギー調査を実現する。
• 光学系、焦点平面、ファイバー系、およびスペクトログラフを含む全体的な機器アーキテクチャを説明する。
• 運用開始に向けた読み出し・制御系、データ管理、および統合/試験計画を概説する。

提案手法

• Correctorの開発と、3度の視野を達成する役割を説明する。
• 焦点平面系、ファイバー系、10機の3-armスペクトログラフ構成を詳述する。
• 機器の読み出しおよび制御システムと、データ削減とアーカイブを目的としたデータ系を説明する。
• Mayall望遠鏡へのDESIの導入に向けた統合、試験、運用開始計画を要約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 360–980 nmで最大5,000本の同時スペクトルを提供するような機器はどのように設計できるか。
• RQ2 主要なサブシステム（Corrector、Focal Plane、Fiber System、Spectrographs）は何で、それらは調査要件を満たすようにどのように統合されるのか。
• RQ3 データ削減パイプラインとデータ管理システムは大規模な公開スペクトログラフィック調査をどのように支援するのか。
• RQ4 Mayall望遠鏡での堅牢な導入のために、どのような統合・試験・運用開始戦略が必要か。

主な発見

• DESIは最大5,000本の同時スペクトルを可能とするロボット駆動・ファイバー給送スペクトログラフ系である。
• 機器は360 nmから980 nmの波長領域をカバーし、波長に応じて分解能が変化する（Rは2000から5500の範囲）。
• DESI機器はアリゾナ州の4m Mayall望遠鏡のプライムフォーカスに新しい光学Correctorと共に設置され、3度の視野を提供する。
• 専用のスペクトルデータ処理パイプラインとデータ管理系が提供され、全データを後日公開利用のために削減・アーカイブする。
• 設計は以下のセクションに組織されている：Corrector、Focal Plane System、Fiber System、Spectrographs、Instrument Readout and Control System、Data Systems、Integration and Test、そしてCommissioning。