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Primeira luz do novo e revolucionário detector infravermelho de alta velocidade

15 de Junho de 2015

O primeiro protótipo de uma nova geração de detectores rápidos e muito sensíveis foi instalado de forma bem sucedida no instrumento PIONIER no Observatório do Paranal do ESO. Este feito é o resultado de cinco anos de colaboração e esforço sustentados dos institutos académicos (LETI, ONERA, IPAG, LAM) e dos seus parceiros industriais (SOFRADIR).

Tal como o nome sugere, o novo sistema RAPID [1] produz vários milhares de imagens por segundo, podendo operar mesmo para níveis de radiação muito baixos. Estas capacidades, únicas para um detector infravermelho, são cruciais em muitas aplicações, desde a ciência fundamental à medicina. Em astronomia, farão aumentar o desempenho da óptica adaptativa, uma tecnologia que está no coração do European Extremely Large Telescope (E-ELT).

Contrariamente à maioria dos detectores disponíveis comercialmente, o RAPID pode captar fotões (partículas de luz) tanto visíveis como infravermelhos (com comprimentos de onda entre 0,4 e 3,6 micrómetros). Este facto constitui um precioso ganho; a cobertura espectral alargada significa que muito mais fotões podem ser colectados, especialmente no infravermelho, onde muitos objetos brilham intensamente.

Em 2013, os parceiros entregaram os primeiros protótipos e, dado os resultados de desempenho destes protótipos, foi tomada a decisão de fazer uma demonstração em todo o céu com um instrumento. Foi escolhido o PIONIER, uma vez que a sua combinação interferométrica  de radiação requer um detector muito rápido que contrabalance a turbulência atmosférica e um mínimo de ruído de modo a detectar-se objetos ténues.

As primeiras observações focaram-se em estrelas de diferentes tipos (gigantes brilhantes e anãs ténues), de maneira a explorar o comportamento do RAPID. Estes testes chave decorreram de modo bem sucedido e o detector foi então imediatamente usado em objetivos puramente científicos.

“Este é um momento histórico e uma verdadeira revolução no campo dos detectores infravermelhos,” disse o astrónomo do ESO Antoine Merand, quando usou a câmara pela primeira vez. O cientista principal do instrumento PIONIER, Jean-Baptiste Le Bouquin, acrescenta: “O anterior detector do PIONIER tinha mais de 20 anos e ainda era considerado um dos melhores do seu tipo. Isto mostra bem o quanto tivemos de trabalhar para conseguir esta nova geração de novos detectores.”

A sensibilidade extraordinária do RAPID baseia-se no efeito de avalanche. Cada fotão que chega ao detector é convertido em muito mais do que um electrão e por isso é mais fácil de detectar. Esta multiplicação é quase perfeita, com apenas uma quantidade muito pequena de ruído introduzido.

O efeito de avalanche é obtido sem ter que se arrefecer o detector a temperaturas muito baixas, evitando assim o uso de um sistema de arrefecimento complexo, o que simplifica de modo considerável o acondicionamento do detector e a sua operação. Como exemplo, a equipa demorou apenas dois dias a instalar esta nova câmara revolucionária no interior do PIONIER.

Notas

[1] A câmara RAPID foi financiada pelo Fonds Unique Interministériel do governo francês (FUI-RAPID). A sua instalação no Paranal foi financiada pela Agence Nationale pour la Recherche (ANR-11-LABX-13), com apoio do ESO.

Links

Contactos

Jean-Baptiste Le Bouquin
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Grenoble, França
Phone: +33 4 76 63 58 93
Email: jean-baptiste.lebouquin@obs.ujf-grenoble.fr

Jean-Philippe Berger
VLTI Programme Scientist, ESO
Garching bei München, Alemanha
Phone: +49 89 3200 6630
Email: jpberger@eso.org

Thomas Rivinius
PIONIER Instrument Scientist, ESO Paranal
Santiago, Chile
Email: triviniu@eso.org

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Alemanha
Tel: +49 89 3200 6655
Telm: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

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Imagens

RAPID: um detector infravermelho de alta velocidade
RAPID: um detector infravermelho de alta velocidade