DESHIMA ziet 49 tinten ver-infrarood licht
Het door Nederlandse en Japanse wetenschappers ontwikkelde DESHIMA heeft door het bepalen van afstanden en leeftijden van verre sterrenstelsels zijn eerste praktijktesten doorstaan. De kern van het instrument is een chip ter grootte van twee euromunten die in staat is om 49 tinten van ver-infrarood licht te meten. De ontwikkelaars van de spectrometer hebben de resultaten van hun eerste campagne onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.
Het bepalen van afstanden en leeftijden in het heelal is een probleem voor astronomen. De helderheid van een ster of een sterrenstelsel zegt namelijk weinig over de leeftijd. Astronomen omzeilen dit probleem door het meten van de Dopplerverschuiving van sterrenstelsels.
Hoe roder het licht, hoe hoger de snelheid, hoe verder het sterrenstelsel van ons is verwijderd. Helaas kan de roodverschuiving van veel sterrenstelsels in het jonge heelal niet bepaald worden met behulp van zichtbaar licht. Dit komt omdat hun sterlicht wordt beïnvloed door stofwolken die deze sterrenstelsels omhullen. Om de roodverschuiving van deze sterrenstelsels te kunnen bepalen moet er in het verre infrarood worden waargenomen.
49 Kanalen
In oktober 2017 plaatsten Nederlandse en Japanse onderzoekers, onder leiding van Akira Endo van de universiteit van Delft, de speciale chip op de Japanse ASTE telescoop in het noorden van Chili. De supergeleidende chip is ontwikkeld door de Technische Universiteit Delft en SRON, het Nederlandse instituut voor ruimteonderzoek.
De chip bestaat uit een antenne, 49 filters en 49 detectoren. De antenne vangt de straling van verschillende golflengtes op. De filters zorgen voor de 49 tinten rood en de 49 detectoren bepalen de intensiteit van de straling die door die 49 filters heen komt. Als een detector een signaal ziet dan wordt dit als een piek in een grafiek weergegeven.
Het eerste licht
De eerste testen met de telescoop waren veelbelovend. De astronomen richtten de telescoop met de chip eerst op Mars, Saturnus en een aantal bekende sterren en sterrenstelsels. Toen ze de verwachtte helderheid zonder noemenswaardige problemen konden waarnemen werd de telescoop op het verre bekende sterrenstelsel VV 114 gericht en ook daar namen ze de verwachte roodverschuiving waar.
Telescoop in de ruimte
De onderzoekers werken momenteel aan een chip die 300 soorten ver infrarood licht kan waarnemen in plaats van de huidige 49 golflengtes. Dit moet het mogelijk maken om afstanden tot sterrenstelsels te bepalen die tot nu toe achter stofwolken verborgen waren.
Daarnaast willen de onderzoekers verschillende chips aan elkaar koppelen zodat ze meerdere sterrenstelsels tegelijkertijd kunnen bestuderen. Die ontwikkeling moet leiden tot een imaging spectrometer van handzaam formaat die gemakkelijk met een telescoop op Aarde is te gebruiken maar die door zijn compacte bouw ook in een telescoop in de ruimte kan worden toegepast.
Hulp van een juwelier
De eerste testen aan de telescoop in Chili mislukten bijna nog door materiaalproblemen. Er was iets niet goed met het koelsysteem van de chip. De onderzoekers hadden reserveonderdelen bij zich voor dit koelsysteem maar ze waren de pinnen vergeten om de onderdelen uit te lijnen.
Na een uren durende zoektocht in de plaats San Pedro de Atacama kwamen ze terecht bij de juwelier Jose Pinto. Tussen zijn gereedschap vonden ze koperdraad met precies de juiste diameter. Met die draad konden ze de vergeten pinnen maken en konden de testen met DESHIMA alsnog worden uitgevoerd.
De onderzoeksrapporten zijn via onderstaande links in te zien:
Nature Astronomy: “First Light Demonstration of the Integrated Superconducting Spectrometer”
Journal of Astronomical Telescopes, Instruments and Systems: “Wideband On-Chip Terahertz Spectrometer Based on a Superconducting Filter Bank”
Eerste publicatie: 14 augustus 2019
Bron: spacedaily.com, SRON
