Tým expertů z NASA zodpovědný za Teleskop Nancy Grace Roman nedávno certifikoval k letu 24 detektorů, které bude mise potřebovat. Až teleskop v polovině tohoto desetiletí odstartuje, budou tato zařízení převádět svit hvězd na elektrické signály, které budou později dekódovány do snímků s rozlišením téměř 300 megapixelů, které pokryjí velkou část oblohy. Tyto snímky umožní astronomům prozkoumat mnoho různých kosmických objektů a fenoménů. Lidstvo se tak ve svém bádání posune opět o slušný kus blíže k vyřešení mnoha palčivých kosmických otázek.

„Jsou to takové oči teleskopu, tyto detektory umožní veškerou vědu tohoto projektu,“ říká John Gygax systémový manažer ohniskové roviny pro Teleskop Nancy Grace Roman na Goddardově středisku v marylandském Greenbeltu a dodává: „Nyní může náš tým podle výsledků ze zkoušek potvrdit, že tyto infračervené detektory splňují všechny projektové požadavky.“ Každý detektor obsahuje 16 milionů droboučkých pixelů, které společně poskytnou teleskopu jeho parádní rozlišení. Z celkového počtu 24 detektorů bude 18 integrováno do vlastní kamery a zbylých šest se zachová jako záloha s letovou certifikací.

„Srdcem Teleskopu Nancy Grace Roman jsou miliony rtuťovo-kadmium-telluridových fotodiod, které jakožto senzory konvertují světlo na elektrický proud. Pro každý pixel je potřeba jedna dioda,“ vysvětluje Greg Mosby, astrofyzik z Goddardova střediska, který pomáhá zhodnotit výkonnost detektorů pro Teleskop Nancy Grace Roman a dodává: „Jedním z důvodů je výběr materiálu. Změnou množství kadmia můžeme naladit detektor na specifickou vlnovou délku. To nám umožňuje se přesněji zaměřit na vlnové délky světla, které se snažíme spatřit.“

Při stavbě detektorů museli technici z firmy Teledyne Imaging Sensors v kalifornském městě Camarillo skládat fotodiody na základně detektoru vrstvu po vrstvě. Poté mohli připevnit detektor ke křemíkovému elektronickému obvodu, který pomáhá zpracovávat světelné signály pomocí india – měkkého kovu, který má konzistenci zhruba srovnatelnou třeba se žvýkačkou. Pixely byly přilepeny s použitím malé kapky india pro každý z nich. Tyto kapky se umísťovaly s mimořádnou přesností pouze 10 mikrometrů od sebe, což odpovídá zhruba šířce typického bavlněného vlákna.

A NASA přidává ještě jedno přirovnání. Pokud bychom zvětšili tyto detektory, aby dosáhly délky olympijského bazénu, byly by kapičky india od sebe vzdáleny méně než centimetr a čtvrt. Takto precizní zarovnání zajišťuje, že každý senzor bude pracovat nezávisle. „Experti z programu Teleskopu Nancy Grace Roman strávili roky hledáním optimálních receptorů pro detektory této mise,“ říká Mosby a dodává: „Je potěšující vidět, jak se tvrdá práce týmu na kriticky důležitém prvku mise vyplácí. Nemůžeme se dočkat, jak snímky z těchto detektorů změní naše chápání vesmíru.“

Spojení tolika detektorů s tolika pixely dává Teleskopu Nancy Grace Roman jeho šířku zorného pole. Díky tomu se misi otevírají možnosti pro vytváření infračervených snímků oblasti s plochou 200× větší, než jakou snímkuje Hubbleův kosmický dalekohled při zachování stejné úrovně detailů. Očekává se, že teleskop vytvoří mnohem více dat než jakákoliv předešlá astrofyzikální mise. Vědci musí vyvinout nové postupy, které zkomprimují masivní tok dat z teleskopu.

Inženýři z Goddardova střediska také vyvinuli nové testovací metody, aby určili, zda detektory splňují požadavky mise. Teleskop Nancy Grace Roman vyžaduje mimořádně citlivé detektory, které spatří i slabé světlo na vzdálenosti v kosmických měřítkách. Není však jednoduché vytvořit detektory, které splní striktní požadavky na kvalitu. Tým dobře věděl, že ne všechny detektory projdou přísnými testy a proto si objednali více kusů, než kolik jich bude pro teleskop potřeba. Z nich pak vybrali ty nejlepší. Ale žádný strach, zbylé detektory rozhodně neskončí v koši. Některé z nich se použijí na jiných teleskopech, které mají volnější parametry, další pak poslouží k dodatečným pozemním zkouškám.

Jak jsme si již řekli, Teleskop Nancy Grace Roman vytvoří panoramata vesmíru v infračervené oblasti s vysokým rozlišením. Využije přitom přelomových objevů Spitzerova teleskopu a doplní pozorování Dalekohledu Jamese Webba. Sledování vesmíru v infračervené části spektra trochu připomíná používání speciálních brýlí, které zviditelňují teplo. Díky nim můžeme vidět věci, které by jinak vidět nebyly. Jenže tento přístup vyžaduje nejen přesné, ale i extrémně chladné detektory.

„Kosmický prostor je velmi tmavý a všechno vyzařuje podle své teploty infračervné záření,“ vysvětluje Dominic Benford, vědec z ředitelství NASA zapojený do programu Teleskopu Nancy Grace Roman a dodává: „Teleskop, kamera i detektory musí být kompletně ochlazeny, aby byly tmavší než vesmír, který pozorují.“ Jelikož můžeme infračervené záření vnímat jako teplo, musí být detektory Teleskopu Nancy Grace Roman podchlazeny na mrazivých -178 stupňů Celsia. Jinak by teplo vlastních součástí teleskopu zahltilo infračerveným zářením detektory a teleskop by vlastně oslepl. Ke slovu proto přijde radiátor, který odvede odpadní teplo ze systému teleskopu daleko od detektorů do okolního prostředí. Tím bude zajištěno, že Teleskop Nancy Grace Roman bude dost citlivý na zachycení slabého světla vzdálených galaxií a dalších kosmických objektů. Kombinace jemného rozlišení a ohromných snímků, která nebyla dříve u kosmické observatoře možná, v budoucnu udělá z Teleskopu Nancy Grace Roman nepostradatelný vědecký nástroj.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/romandet-1681905.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/romandet-1681946.jpg
https://www.spiedigitallibrary.org/…PSISDG10590_105901Q_page_5_1.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/v3.jpg