Grote arrays van MKID-detectoren voor ver-infrarood bereiken de fundamentele gevoeligheidslimieten die worden gesteld door natuurlijke hemelachtergronden en diepgekoelde telescopen en optica. Onze MKID’s zijn gevoelig genoeg om de ver-infrarode achtergrondstraling van het heelal te detecteren.
Dit betekent dat elke bron die sterk genoeg is om deze achtergrond te overwinnen door onze MKID’s kan worden gedetecteerd. Voor het zwakkere deel van deze bronnen is het een voorwaarde dat de omringende apparatuur, zoals de spiegels en de uitleestechnologie, op temperaturen dicht bij het absolute nulpunt worden gehouden. Belangrijke gevallen van ver-infraroodwetenschap zijn de evolutie van melkwegstelsels en planeetvorming, waarbij we bijvoorbeeld de overvloed aan elementen bestuderen. We combineren MKID’s met dispersieve optische elementen om de karteringssnelheden te verhogen en de spectraallijnen van elementen te meten met een resolutie die meerdere ordes van grootte hoger ligt dan wat eerder is bereikt.
PRIMA
Voor NASA’s ver-infrarood kandidaatmissie PRIMA ontwikkelt SRON een lineair variabel filter (LVF), dat verschillende golflengten licht filtert afhankelijk van de positie langs de lengte van het LVF. In combinatie met een MKID imaging array vormt dit een ver-infrarood camera met een ongekende gevoeligheid.
Figuur 1: LVF-prototype voor PRIMAger (links). De gemeten (dun) en gesimuleerde (dik) spectrale respons op 6 posities op een kortegolf high-fidelity prototype bevestigt de geschiktheid van resonante metaalmaas filtertechnologie voor PRIMAger (rechts).
POEMM
Samen met de Cornell University en NASA’s Goddard Space Flight Center werkt SRON aan een demonstratie van een spectrometer voor NASA’s POEMM ballontelescoop om spectraallijnen met een snelheidsresolutie van 3 km/s te meten. Dit zou betekenen dat het de snelheid van materiaal in stervormende wolken kan meten met een precisie van 3 km/s. Als deze technologie aanwezig zou zijn geweest toen het zonnestelsel nog een stervormende wolk was, dan zou de klomp materiaal waaruit de aarde is ontstaan, gemeten worden op 27 tot 33 km/s – een foutmarge van slechts tien procent. Dit vereist een ongekende spectrale resolutie van 100.000, die we willen bereiken. Met andere woorden, we moeten een verschuiving van een spectraallijn meten zo klein als 1/100.000 deel van zijn golflengte. Als een lijn op 100 micrometer bijvoorbeeld 1 nanometer verschuift, moeten we dat kunnen meten. We hebben al een resolutie van 15.000 aangetoond.
Figuur 2: Gesimuleerde VIPA-prestaties zoals voorgesteld voor POEMM. Links: het diffractiepatroon van de VIPA in horizontale richting. Rechts: de spectrale verdeling. De VIPA-simulaties bevestigen een zeer hoge spectrale spreiding, waardoor het spectrale oplossende vermogen dat nodig is voor POEMM mogelijk is met een goede koppeling met een MKID-detectorpixel.
Relevante onderwerpen
Onze expert
-
Lees meerWillem Jellema
