Frage:
Wie genau wird DESI gleichzeitig einzelne Spektren von 5.000 Galaxien mit optischen Fasern erfassen?
uhoh
2019-10-30 08:22:55 UTC
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Der BBC-Nachrichtenartikel Telescope verfolgt 35 Millionen Galaxien bei der Jagd nach dunkler Energie sagt:

Ziel des Fünfjahresprogramms ist es, Licht auf dunkle Energie zu werfen - die mysteriöse Kraft, die eine beschleunigte Expansion des Universums vorantreiben soll.

Das Instrument enthält effektiv 5.000 Miniteleskope . Jeder kann eine Galaxie alle 20 Minuten abbilden.

In nur einem Jahr werden Wissenschaftler mehr Galaxien vermessen haben als alle anderen Teleskope der Welt zusammen.

Ich frage mich, ob es besser wäre, sie stattdessen 5.000 Mini-Spektrometer oder 5.000 Mini-Schlitze zu nennen, aber ich bin mir noch nicht sicher, wie das Ganze funktioniert.

In DESI befinden sich 5.000 optische Fasern , die jeweils als Miniteleskop fungieren. Auf diese Weise kann das Instrument gleichzeitig Licht von 5.000 verschiedenen Galaxien erfassen, um deren Entfernung von der Erde genau abzubilden und zu messen, wie stark sich das Universum ausdehnte, als dieses Licht zur Erde wanderte.

Frage (s)

  1. Wie genau erfasst DESI gleichzeitig einzelne Spektren von 5.000 Galaxien mit optischen Fasern? Werden die Fasern verwendet, um das Licht zu einem sehr, sehr langen Einzelspalt zu leiten, der sorgfältig auf einem 2D-Detektor abgebildet wird, oder ist dies etwas komplizierter?
  2. Wenn man bedenkt, dass die Belichtungskadenz 20 beträgt Minuten (laut Artikel), wie werden alle 5.000 Fasern zwischen den Aufnahmen schnell neu positioniert? 20 Minuten sind nur 1.200 Sekunden!
  3. ol>

    Update: Wikipedia Dark Energy Spectroscopic Instrument sagt:

    Das Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ist ein neues Instrument zur Durchführung einer spektrographischen Untersuchung entfernter Galaxien. Seine Hauptkomponenten sind eine Fokusebene mit 5000 Faserpositionierungsrobotern und eine Reihe von Spektrographen , die von den Fasern gespeist werden.

    Wikipedia dient nicht immer als maßgebliche und genaue Quelle, insbesondere für Details. Fünftausend Roboter klingen wie der Name eines Kraftwerk -Albums, und "Bank of Spectrographs" ist weniger als vollständig quantitativ.


    enter image description here

    DESI scannt in einem Jahr mehr Galaxien als alle Teleskope der Welt zusammen, UCLA / Lawrence Berkeley National Laboratory


    Diese Antwort auf Wie groß ist das kleinste Objekt, das von einer optischen Faser aus einer bestimmten Entfernung erfasst werden kann? zeigt mehrere Implementierungen mehrerer optischer Fasern, die Objekte aus einer Brennebene auswählen und sie zu einem Spektrometer bringen. Ich glaube jedoch nicht, dass einer von ihnen annähernd 5.000 separate Fasern erreicht!

    enter image description here

    oben: GIF aus dem Video (mit aufregender Musik) Eine 2dF-Nacht im anglo-australischen Teleskop

@PeterErwin danke, dass Sie gleichzeitig die gleichzeitigen Duplikate des Wortes gleichzeitig an zwei Stellen gleichzeitig entfernen !!
Ach ja, Dunkle Energie, die mysteriöse Kraft.
Zwei antworten:
Peter Erwin
2019-10-30 13:31:11 UTC
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Sie können wahrscheinlich die meisten, wenn nicht alle Ihrer Fragen beantworten, indem Sie die Haupt-DESI-Website lesen. Ich empfehle Ihnen, dies zu überprüfen.

Dies gibt es zum Beispiel , ein schönes Video, das den Zusammenbau der Hauptelemente der Brennebene (der Fasern und der zugehörigen Roboterpositionierer) hier beschreibt.

Aber in einfachen Worten: Die kreisförmige Brennebene ist unterteilt in zehn Keile (oder "Blütenblätter"). Jeder Keil enthält eine Anordnung von 500 Fasern und die dazugehörigen Roboterpositionierer. Jeder Satz von 500 Fasern wird am hinteren Ende gesammelt und außerhalb des Teleskops zu einem Spektrographen geleitet, wo die Fasern in einer Linie angeordnet sind, um ihr Licht auf einen Schlitz zu leiten. Das heißt, es gibt zehn separate Spektrographen (das ist Ihre "Bank von Spektrographen"), von denen jeder einen einzelnen Schlitz hat, in den das Licht von 500 Fasern eindringt. (Jeder Spektrograph hat dann Dichroics, die das Licht aus dem Spalt in drei verschiedene Wellenlängenbereiche und drei verschiedene Kameras mit jeweils unterschiedlichen Gittern aufteilen - 360-555 nm ["blau"], 555-656 nm ["rot"] und 656-908 nm ["Infrarot", obwohl dies immer noch von einem CCD gehandhabt wird und es nicht wirklich das ist, was moderne Astronomen normalerweise "Infrarot" nennen]).

Die Fasern sind ziemlich dicht in die einzelnen Keile gepackt, und so erfolgt die Roboterpositionierung durch Optimieren / Wackeln jeder Faser um einen kleinen Betrag um ihre Standardposition innerhalb eines kreisförmigen Lochs (Sie können dies im Video sehen) und nicht durch die großflächige Bewegung einzelner Fasern über die gesamte Brennebene Das 2dF-Instrument in Ihrer Videoverbindung funktioniert.

enter image description here Einer der zehn Keile auf der Brennebene von DESI mit etwa 60 (von letztendlich 500) Faser-Plus- Roboter-Positionierer-Elemente eingefügt.

Okay, ich habe es verstanden. Es ist wahrscheinlich, dass für jede Belichtung nicht alle 5.000 Fasern eine geeignete Galaxie innerhalb ihrer individuellen Bewegungsbereiche haben, aber das ist bei massiv parallelen Architekturen selbstverständlich. Ich werde jetzt weiterlesen. Vielen Dank!
uhoh
2019-10-30 16:40:46 UTC
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Ergänzend zu @ PeterErwins Antwort einige weitere Details zu den fünftausend "Robotern".

Jede Faser hat einen kreisförmigen "Patrouillenbereich" mit einem Durchmesser von 12 Millimetern. und diese befinden sich auf einer hexagonalen Anordnung mit einem Abstand (Abstand zum nächsten Nachbarn) von 10,3 Millimetern.

Die Bewegung wird mit einer Kinematik der exzentrischen Achse (Θ - Φ) implementiert. Anstelle von xy oder r-Θ, die eine lineare Translation von zwei und einem Grad verwenden, werden zwei Rotationen in einer "Schulter- und Ellbogen" -Konfiguration verwendet.

Dass sich der Bewegungsbereich der Fasern überlappt, verbessert die Wahrscheinlichkeit von Finden eines Ziels für jede Faser und Reduzieren des Totraums (Bereich ohne mögliche Faserabdeckung) auf Null. Die Robotersysteme kennen die Positionen benachbarter Fasern, so dass Kollisionen vermieden werden.

Siehe auch Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Faserpositioniererproduktion Leitner et al. 2018 in Researchgate und arXiv


Hier ist ein Ausschnitt aus einem Teil von Abbildung 1 des oben verlinkten arXiv-Papiers für eine detaillierte Ansicht von die Kinematik des Roboters (Θ - Φ).

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Von SPIES Roboterfaserpositionierern für Instrumente mit dunkler Energie

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Abbildung 1. Links: Kinematik der exzentrischen Achse (Θ - Φ). Immer wenn der Φ-Arm (R2) innerhalb des gestrichelten Kreises E eingefahren wird, ist dem Positionierer eine freie Drehung um Θ ohne Behinderung durch seine Nachbarn garantiert. Rechts: Die Abdeckung der Patrouillenregion (der Bereich, in dem jeder Punkt vom Roboter erreicht werden kann) erstreckt sich über das Spielfeld hinaus. Dies stellt eine vollständige Abdeckung sicher, erfordert jedoch die Implementierung von Kollisionsvermeidungsalgorithmen in der Bewegungssteuerungssoftware. R1, R2: Kinematische Längen der Arme Θ und Φ. xc, yc: Zentrum des Roboters. x, y: Position der Faser. Θo, Φo: Ausgangspositionen. 1 ×, 2 ×: Abdeckung durch einen einzelnen Positionierer bzw. zwei Positionierer.

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Abbildung 2. DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) 10,4 mm Abstand Θ - Φ Faserpositionierer. Die Mittelpunkte der beiden Achsen sind auf dem Einsatz (oben rechts) angegeben.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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