Fjern-infrarød detektor KID når højest mulige følsomhed

Astronomi har en blind plet i området for langt infrarød stråling sammenlignet med de fleste andre bølgelængder. Et fjerninfrarødt rumteleskop kan kun udnytte sin fulde følsomhed med et aktivt afkølet spejl ved temperaturer under 4 Kelvin (-269 ℃). Sådan et teleskop eksisterer ikke endnu, hvorfor der på verdensplan ikke er blevet investeret meget i udviklingen af ​​tilsvarende detektorer.

I 2004 besluttede SRON at bryde denne cyklus og investere i udviklingen af ​​kinetiske induktansdetektorer (KID'er). Nu har forskere fra SRON og TU Delft opnået den højest mulige følsomhed, der kan sammenlignes med at føle varmen fra et stearinlys på månen fra Jorden. Deres undersøgelse vises i Astronomy &Astrophysics den 6. september.

De seneste år er vi blevet forkælet med de smukkeste billeder fra teleskoper, der arbejder med røntgen, infrarød, radio og synligt lys. For at nævne nogle få:billedet af det sorte hul i M87, Hubble Extreme Deep Field eller babybilledet af et planetsystem. Men i et bølgelængdeområde er astronomi relativt blind:det fjern-infrarøde, især ved bølgelængder mellem 300 μm og 10 μm.

Jordens atmosfære blokerer det meste af denne stråling for jordbaserede teleskoper, mens rumteleskoper ofte har en temperatur, så de blinder deres detektorer med den fjerninfrarøde stråling, de selv udsender. Med så meget støj er der ringe incitament til at bruge store summer på udviklingen af ​​mere følsomme fjerninfrarøde detektorer. Og med mangel på følsomme detektorer vil regeringer ikke allokere midler til superkølede støjfri teleskoper.

Gennembrud

I begyndelsen af ​​dette århundrede besluttede SRON at bryde mønsteret og investere i udviklingen af ​​kinetiske induktansdetektorer (KID'er). Den beslutning bærer nu frugt. Sammen med TU Delft har SRON-forskere næsten perfektioneret teknologien ved at gøre den følsom nok til at se universets permanente baggrundsstråling.

"En endnu højere følsomhed ville ikke have nogen nytte," siger Jochem Baselmans (SRON/TU Delft). "Fordi du altid vil være begrænset af støjen fra universets baggrundsstråling. Så vores teknologi giver teleskopbyggere som NASA og ESA så følsomme fjerninfrarøde detektorer som muligt. Vi ser allerede to forslag indsendt til NASA om en superkølet teleskoper. De er meget dyrere end relativt varme teleskoper, men vores børn gør det det værd."

Terahertz-gab

KID'er hjælper astronomi med at lukke terahertz-gabet, opkaldt efter frekvensen af ​​langt-infrarødt lys. Astronomer går nu glip af lys produceret af stjerner i det fjerne, unge univers, hvilket efterlader et hul i vores viden om stjernernes udvikling. Desuden er terahertz-gabet en unik mulighed for eventyrlystne astronomer til at dykke ned i det ukendte.

"Du ved ikke, hvad du ikke ved. Hubble Deep Field blev skabt ved at pege Hubble-teleskopet mod et kulsort stykke af himlen med tilsyneladende intet i. Bagefter dukkede tusindvis af galakser op fra et mindre område end én procent af fuldmånen," siger Baselmans.

Den følsomhed, som forskerne opnåede med deres KID'er, kan bedst beskrives ved et hypotetisk stearinlys på månen. Forestil dig at stå på Jorden – eller svæve lige over atmosfæren – og holde hånden op for at mærke stearinlysets varme. Virker som en forgæves øvelse? Ikke for et BØRN. Den er endda ti gange mere følsom end som så. Med en integrationstid på et sekund kan et KID registrere så lidt som 3*10 ^-20 watt. + Udforsk yderligere

Lovende fjerninfrarøde detektorer bedre beskyttet mod kosmiske stråler