KID: la nuova tecnologia dei telescopi spaziali

Galassia di Andromeda nel lontano infrarosso sara rilevabile con la tecnologia KID a bordo dei prossimi telescopi spaziali
Galassia di Andromeda nel lontano infrarosso. Credit: NASA

Una nuova tecnologia KID promette di costruire nuovi telescopio spaziali che colmeranno molte lacune in questo moderno campo d’indagine. L’indagine del cosmo tramite l’ausilio di strumenti come i telescopi ha un punto cieco. Nell’area della radiazione del lontano infrarosso, non possediamo strumenti come per la maggior parte delle altre lunghezze d’onda. La difficoltà della costruzione di un telescopio del genere sta nei dispositivi che garantiscono il mantenimento della sensibilità dello strumento.

Per captare la luce nel lontano infrarosso lo specchio deve essere raffreddato attivamente a temperature inferiori a 4 Kelvin (-269 ℃). Un telescopio di questa fattura non esiste ancora, motivo per cui ci sono stati pochi investimenti a livello mondiale nello sviluppo di questo genere di rivelatori.

KID ed il lontano infrarosso

Ma in una determinata lunghezza d’onda, l’astronomia è quasi cieca: il lontano infrarosso, specialmente a lunghezze d’onda comprese tra 300 μm e 10 μm. L’atmosfera terrestre blocca la maggior parte di questa radiazione per i telescopi terrestri. I telescopi spaziali hanno una temperatura tale da accecare i loro rivelatori con la radiazione infrarossa che auto emettono per funzionare. Con così tanto rumore, i governi investono poche risorse destinate allo sviluppo di rivelatori del lontano infrarosso. 

Nel 2004, SRON (Netherlands Institute for Space Research) ha deciso di rompere l’impasse ed investire nello sviluppo di Kinetic Inductance Detectors (KID). Ora, i ricercatori di SRON e TU Delft (Università tecnica di Delft) hanno raggiunto la massima sensibilità possibile, paragonabile a sentire il calore di una candela sulla Luna dalla Terra. Il loro studio (rif.) appare su Astronomy & Astrophysics il 6 settembre. Negli ultimi anni siamo stati viziati dalle immagini più belle dei telescopi che lavorano con i raggi X, l’infrarosso (James Weeb Space Telescope), le onde radio e la luce visibile (Hubble).  

Juan Bueno e Jochem Baselmans e gli array KID su cui stanno lavorando
Juan Bueno e Jochem Baselmans e gli array KID su cui stanno lavorando. Credit: SRON

All’inizio di questo secolo, SRON ha investito nello sviluppo di rivelatori di induttanza cinetica (KID). Quella decisione ora sta dando i suoi frutti. Insieme alla TU Delft, i ricercatori hanno quasi perfezionato la tecnologia rendendola abbastanza sensibile da vedere la radiazione di fondo permanente dell’universo. “Una sensibilità ancora più elevata non avrebbe alcuna utilità”, afferma Jochem Baselmans“Perché sarai sempre limitato dal rumore della radiazione di fondo dell’universo. Quindi la nostra tecnologia fornisce ai costruttori di telescopi come la NASA e l’ESA rivelatori nel lontano infrarosso il più sensibile possibile. Vediamo già due proposte presentate alla NASA per un super-raffreddato telescopio. Quelli sono molto più costosi dei telescopi relativamente caldi, ma i nostri KID ne valgono la pena” ha aggiunto.

I futuri telescopi spaziali

Come funziona ? KID è essenzialmente un superconduttore su un circuito integrato. Quando il materiale del superconduttore assorbe un fotone, questo sposta la frequenza di risonanza del circuito. Se siamo in grado di misurare questo spostamento di frequenza, non solo possiamo rilevare rapidamente un evento di un singolo fotone, ma anche misurare l’energia di quest’ultimo incidente sul chip.

I KID aiutano l’astronomia a colmare il divario nel Terahertz (lontano infrarosso) per i futuri telescopi spaziali. Gli astronomi ora stanno perdendo la luce prodotta dalle stelle nei primi istanti dell’Universo, lasciando un vuoto nella nostra conoscenza dell’evoluzione stellare. Inoltre, colmare questo gap è un’opportunità unica per gli astronomi avventurosi di immergersi nell’ignoto.

“Non conosciamo l’ignoto. L’Hubble Deep Field è stato creato puntando il telescopio Hubble verso un pezzo di cielo nero come la pece, con apparentemente nulla. Dall’elaborazione delle immagini, migliaia di galassie sono emerse, da un’area più piccola dell’uno per cento della Luna piena”, afferma Baselmans. La sensibilità che i ricercatori hanno raggiunto è tale da poter percepire il calore di una candela a 4.000.000 km. Infatti con un tempo di integrazione di un secondo, un KID può rilevare fino a 3*10-20 Watt. Non resta che aspettare i futuri investimenti per vedere all’opera questi nuovi potenti telescopi spaziali e le loro strabilianti immagini.

4 comments
  1. Affascinante l’argomento; sono fiducioso del vs lavoro. Grazie per quello che fate. Buona serata.

    1. Da parte di tutto lo staff, la ringraziamo dei suoi sinceri complimenti, siamo profondamente onorati e continueremo a fare sempre meglio.

      Buona serata anche a lei, continui a seguirci.

    1. Al momento non possiamo dire quale saranno i futuri telescopi spaziali. Ma la comunità scientifica in campo astronomico ne sta chiedendo altri più grandi e performanti di James Webb, sin da i mesi precedenti al lancio. I telescopi spaziali del futuro sono già in fase di studio e sicuramente nel corso dei prossimi anni, ne verranno lanciati altri con tecnologie più performanti e con i range d’indagine più disparati (visibile, Infrarosso, ultravioletto, raggi X). Non resta che aspettare le prossime news in merito.

      Continua a seguirci se vuoi rimanere aggiornato sull’argomento-

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