Después del Big Bang, el Universo se enfrió y se oscureció. Solo una vez que la materia oscura y el gas se agruparon, las estrellas y las galaxias comenzaron a brillar. La radiación energética de esas estrellas reionizó (arrancó electrones de los núcleos atómicos) el gas neutro restante, pero exactamente cuándo y cómo ocurrió todo esto sigue siendo un misterio que MOSAIC contribuirá a resolver. La identificación de las fuent es ionizantes principales, y las escurridizas, requiere observaciones detalladas de una línea de emisión de hidrógeno específica (la línea Lyman-alfa) de objetos muy distantes.

El uso de MOSAIC para realizar estas observaciones permitirá a los astrónomos conocer el estado de ionización del medio intergaláctico (IGM) en los primeros miles de millones de años del universo (desde el corrimiento al rojo 5 al 13), lo que les facilitará la tarea de reconstruir la línea de tiempo de la reionización. MOSAIC proporcionará la muestra de observación más grande de las primeras galaxias con suficiente poder de resolución espectral para determinar las propiedades de sus poblaciones estelares, así como del medio interestelar (ISM), la materia que existe entre las estrellas. El instrumento también se utilizará para buscar la presencia de gas saliendo de estas galaxias.

Además, MOSAIC se utilizará para identificar los bariones "faltantes" del medio circungaláctico (CGM), el gas que rodea las galaxias. Aprovechando los pares de galaxias donde una está frente a la otra desde nuestra perspectiva, los astrónomos observarán la luz de la galaxia del fondo atravesando el gas que rodea la galaxia que está en primer plano. Este gas del primer plano deja características de líneas de absorción en el espectro de la galaxia del fondo, las que permitirán a los astrónomos averiguar qué elementos están presentes en el gas y cuáles son sus estados de ionización. Tales estudios ya se han realizado en telescopios de 8 metros utilizando quásares como objeto de fondo. Con el ELT, los astrónomos podrán llevar a cabo el mismo análisis utilizando galaxias de ruptura de Lyman más tenues y más extendidas como fuentes de fondo en lugar de quásares, lo que permitirá estudiar muchos más pares de galaxias y obtener estadísticas en una época que sigue estando fuera del alcance de las instalaciones actuales.

• Modo múltiplex alto en el visible (HMM-VIS, por sus siglas en inglés): Observaciones simultáneas en luz integrada de casi 200 objetos, con la posibilidad de utilizar un poder de resolución espectral tanto medio como alto (R~5000 y R~20.000).
• Modo múltiplex alto en el infrarrojo cercano (HMM-NIR, por sus siglas en inglés): Observaciones simultáneas en luz integrada de 80 objetos (objetivo: 100), cada uno de ellos con fibras de cielo dedicadas para eliminar el fuerte fondo del cielo presente en el infrarrojo cercano. Este modo cubrirá simultáneamente el rango de longitudes de onda de 0,8 a 1,8 µm con la posibilidad de observar con un poder de resolución espectral medio y alto.
• Modo de alta definición (HDM, por sus siglas en inglés): Observaciones simultáneas de ocho unidades de campo integrales (IFU) (objetivo: 10 IFU) desplegadas dentro de un campo de patrulla de ~40 minutos de arco. Cada IFU cubrirá un hexágono de 2,5 segundos de arco con spaxels de ~200 milisegundos de arco, compartiendo el mismo espectrógrafo para el modo HMM-NIR, con la misma cobertura de longitudes de onda y poder de resolución espectral.

MOSAIC acaba de culminar la etapa inicial del proyecto conocida como Fase A.

Simulador

Herramienta para simular las observaciones de los instrumentos

Objetivo científico

Descripción de las motivaciones científicas del instrumento, tal y como fueron presentadas inicialmente por el Consorcio del Instrumento.

Requisitos de nivel superior

Descripción de las características del instrumento requeridas por el caso científico

El proyecto MOSAIC está administrado por un consorcio internacional compuesto por institutos de investigación de países de Europa y el resto del mundo.

MOSAIC está siendo diseñado y construido bajo el liderazgo del Instituto Nacional de Ciencias de la Tierra y Astronomía del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS-INSU, Francia) por un consorcio de socios de Francia, Reino Unido, Países Bajos, Brasil, Alemania, Austria, Finlandia, Italia, Portugal, España, Suecia y Suiza. Además del CNRS-INSU, el consorcio MOSAIC está compuesto por la Universidad de Durham (Reino Unido), el Departamento de Galaxias, Estrellas, Física e Instrumentación del Observatorio de París (Francia), el Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología de la Universidad de Toulouse (Francia), el Laboratorio de Astrofísica de Marsella (Francia), el Laboratorio Nacional de Física (Brasil), el Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (Alemania), el Laboratorio de Estudios Espaciales e Instrumentación en Astrofísica (LESIA) del Observatorio de París (Francia), la Escuela de Investigaciones Astronómicas de los Países Bajos (Países Bajos), la Universidad de São Paulo (Brasil), la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos), la Universidad de Oxford y RAL Space (Reino Unido), el Centro de Tecnología Astronómica del Reino Unido (Reino Unido), la Universidad de Helsinki (Finlandia), la Universidad de Michigan (Estados Unidos), la Universidad de Estocolmo (Suecia), el LSW Heidelberg (Alemania), la Universidad de Ginebra (Suiza), la Universidad de Viena (Austria), IACE - Universidade de Lisboa (Portugal), el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (Estados Unidos), la Universidad Complutense de Madrid (España) y el INAF Roma (Italia). ESO también contribuye al desarrollo del proyecto.