Uzak kızılötesi dedektör KID mümkün olan en yüksek hassasiyete ulaşır

Astronomi, diğer dalga boylarının çoğuna kıyasla uzak kızılötesi radyasyon alanında kör bir noktaya sahiptir. Bir uzak-kızılötesi uzay teleskobu, tam hassasiyetini ancak 4 Kelvin’in (-269 ℃) altındaki sıcaklıklarda aktif olarak soğutulmuş bir ayna ile kullanabilir. Böyle bir teleskop henüz mevcut değil, bu nedenle ilgili dedektörlerin geliştirilmesine dünya çapında çok az yatırım yapıldı.

2004 yılında SRON bu döngüyü kırmaya ve Kinetik Endüktans Dedektörlerinin (KID’ler) geliştirilmesine yatırım yapmaya karar verdi. Şimdi, SRON ve TU Delft’ten araştırmacılar, Dünya’dan aydaki bir mumun sıcaklığını hissetmekle karşılaştırılabilir, mümkün olan en yüksek hassasiyeti elde ettiler. Onların çalışması görünür Astronomi ve Astrofizik 6 Eylül’de.

Son yıllarda X-ışınları, kızılötesi, radyo ve görünür ışıkla çalışan teleskoplardan elde edilen en güzel resimlerle şımartıldık. Birkaç isim vermek gerekirse: M87’deki kara deliğin görüntüsü, Hubble Extreme Deep Field veya bir gezegen sisteminin bebek resmi. Ancak bir dalga boyu alanında astronomi nispeten kördür: uzak kızılötesi, özellikle 300 μm ile 10 μm arasındaki dalga boylarında.

Dünya’nın atmosferi, yer tabanlı teleskoplar için bu radyasyonun çoğunu engellerken, uzay teleskopları genellikle, kendi yaydıkları uzak kızılötesi radyasyonla dedektörlerini kör edecek kadar bir sıcaklığa sahiptir. Çok fazla gürültü ile, daha hassas uzak kızılötesi dedektörlerin geliştirilmesine büyük miktarlarda para harcamak için çok az teşvik vardır. Ve hassas dedektörlerin eksikliği nedeniyle, hükümetler süper soğutmalı gürültüsüz teleskoplara fon tahsis etmeyecek.

atılım

Bu yüzyılın başında SRON, modeli kırmaya ve Kinetik Endüktans Dedektörlerinin (KID’ler) geliştirilmesine yatırım yapmaya karar verdi. Bu karar şimdi meyve veriyor. TU Delft ile birlikte SRON araştırmacıları, evrenin kalıcı arka plan radyasyonunu görebilecek kadar hassas hale getirerek teknolojiyi neredeyse mükemmelleştirdiler.

Jochem Baselmans (SRON/TU Delft), “Daha da yüksek bir hassasiyetin hiçbir faydası olmaz,” diyor. “Çünkü her zaman evrenin arka plan radyasyonunun gürültüsüyle sınırlı kalacaksınız. Dolayısıyla teknolojimiz NASA ve ESA gibi teleskop üreticilerine mümkün olduğunca hassas uzak kızılötesi dedektörler sağlıyor. Zaten süper soğutmalı bir sistem için NASA’ya sunulan iki öneriyi görüyoruz. Bunlar nispeten sıcak teleskoplardan çok daha pahalı, ama bizim ÇOCUK’larımız buna değer.”

Terahertz boşluğu

KID’ler, adını uzak kızılötesi ışığın frekansından alan terahertz boşluğunu kapatmak için astronomiye yardımcı olur. Gökbilimciler artık uzaktaki genç evrendeki yıldızların ürettiği ışığı kaçırıyor ve yıldızların evrimi hakkındaki bilgimizde bir boşluk bırakıyor. Üstelik terahertz boşluğu, maceracı astronomların bilinmeyene dalmaları için eşsiz bir fırsattır.

“Neyi bilmediğini bilmiyorsun. Hubble Derin Alanı, Hubble teleskobunun içinde hiçbir şey olmayan zifiri karanlık bir gökyüzü parçasına yöneltilmesiyle oluşturuldu. Daha sonra, daha küçük bir alandan binlerce galaksi ortaya çıktı. dolunayın yüzde birinden daha fazla” diyor Baselmans.

Araştırmacıların KID’leriyle elde ettikleri hassasiyet, en iyi Ay’daki varsayımsal bir mumla tanımlanabilir. Dünya üzerinde durduğunuzu veya atmosferin hemen üzerinde yüzdüğünüzü ve mumun sıcaklığını hissetmek için elinizi kaldırdığınızı hayal edin. Boş bir egzersiz gibi mi görünüyor? ÇOCUK için değil. Hatta bundan on kat daha hassastır. Bir saniyelik entegrasyon süresiyle bir KID, 3*10 kadar kısa bir süre algılayabilir^-20 watt.