远红外探测器 KID 达到最高灵敏度

远红外线中的仙女座星系。 图片来源:ESA/NASA/JPL-Caltech/B。 舒尔茨

与大多数其他波长相比,天文学在远红外辐射领域存在盲点。 远红外太空望远镜只能在低于 4 开尔文 (-269 ℃) 的温度下通过主动冷却镜充分利用其灵敏度。 这样的望远镜还不存在,这就是为什么世界范围内对相应探测器的开发投资很少的原因。

2004 年,SRON 决定打破这个循环,投资开发动感电感探测器 (KID)。 现在,来自 SRON 和 TU Delft 的研究人员已经达到了最高的灵敏度,堪比从地球上感受月球上蜡烛的温暖。 他们的研究发表在 9 月 6 日的《天文学与天体物理学》上。

近年来,我们被使用 X 射线、红外线、无线电和可见光的望远镜拍摄的最美丽的照片宠坏了。 仅举几例:M87 中的黑洞图像、哈勃极深场或行星系统的婴儿照片。 但在一个波长范围内,天文学是相对盲目的:远红外线,尤其是在 300 微米到 10 微米之间的波长。

地球的大气层阻挡了地面望远镜的大部分辐射,而太空望远镜的温度通常使它们的探测器因自身发出的远红外辐射而失明。 由于噪音如此之大,几乎没有动力投入大量资金开发更灵敏的远红外探测器。 由于缺乏灵敏的探测器,政府不会将资金分配给过冷的无噪音望远镜。

突破

本世纪初,SRON 决定打破常规,投资开发动感电感探测器 (KID)。 这一决定现在正在结出硕果。 与 TU Delft 一起,SRON 研究人员几乎完善了这项技术,使其足够灵敏,可以看到宇宙的永久背景辐射。

“更高的灵敏度是没有用的,”Jochem Baselmans (SRON/TU Delft) 说。 “因为你总是会受到宇宙背景辐射的噪音的限制。所以我们的技术为 NASA 和 ESA 等望远镜制造商提供了尽可能灵敏的远红外探测器。我们已经看到向 NASA 提交了两份关于过冷的提案。望远镜。那些比相对温暖的望远镜贵得多,但我们的 KID 让它物有所值。”

太赫兹间隙

孩子们帮助天文学 close 太赫兹间隙,以远红外光的频率命名。 天文学家现在错过了遥远年轻宇宙中恒星产生的光,这在我们对恒星演化的知识上留下了空白。 此外,太赫兹间隙是冒险天文学家潜入未知领域的独特机会。

“你不知道你不知道什么。哈勃深场是通过将哈勃望远镜指向一片漆黑的天空而创建的,其中似乎没有任何东西。随后,数千个星系从一个更小的区域出现比满月的百分之一,”巴塞尔曼斯说。

研究人员用他们的 KID 实现的灵敏度可以用月球上的假想蜡烛来最好地描述。 想象一下站在地球上——或者漂浮在大气层之上——举起你的手感受蜡烛的温暖。 似乎是徒劳的练习? 不是为了孩子。 它甚至比那敏感十倍。 凭借一秒的积分时间,KID 可以检测到低至 3*10-20 瓦的功率。