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Prima luce per il rivoluzionario rivelatore a infrarossi ad alta velocità

15 Giugno 2015

Il primo prototipo di una nuova generazione di rivelatori veloci e molto sensibili è stato installato con successo sullo strumento PIONIER all'osservatorio Paranal dell'ESO. Questo risultato è il frutto di cinque anni di piena collaborazione e impegno da parte di istituti accademici (LETI, ONERA, IPAG, LAM) e partner industriali (SOFRADIR).

Come suggerisce il suo nome, il nuovo sistema RAPID [1] fornisce diverse migliaia di immagini al secondo e può funzionare con livelli di luce molto bassi. Queste capacità, uniche per un rivelatore a infrarossi, risultano cruciali per molti impieghi, che vanno dalla scienza di base alla medicina. In astronomia, il rivelatore migliora le prestazioni dell'ottica adattiva, una tecnologia che è alla base dell'E-ELT (European Extremely Large Telescope).

Diversamente dalla maggior parte dei rivelatori disponibili sul mercato, RAPID può individuare fotoni (particelle leggere) sia nella luce visibile che nell'infrarosso (con lunghezze d'onda da 0,4 a 3,6 micrometri). Si tratta di un risultato fantastico: una copertura più ampia dello spettro significa che possono essere raccolti più fotoni, soprattutto nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso, dove molti oggetti brillano con maggiore intensità.

Nel 2013, i partner hanno consegnato i primi prototipi e, visti i risultati delle prestazioni, si è presto deciso di effettuare un test sul cielo con uno strumento raffinato. PIONIER è stato scelto perché la sua combinazione interferometrica di luce richiede un rivelatore molto veloce per contrastare la turbolenza atmosferica e una quantità minima di rumore per individuare oggetti deboli.

Le prime osservazioni si sono concentrate su stelle di diverso tipo (giganti brillanti e nane deboli) per osservare il comportamento di RAPID. Lo strumento ha superato questi test fondamentali ed è stato poi utilizzato immediatamente per scopi puramente scientifici.

“È un momento storico e una vera rivoluzione nel campo dei rivelatori a infrarosso”, ha affermato Antoine Merand, astronomo dell'ESO, mentre usava per la prima volta la fotocamera. Jean-Baptiste Le Bouquin, scienziato capo dello strumento PIONIER, ha aggiunto: “Il rivelatore precedente che era installato su PIONIER ha più di 20 anni ed era ancora considerato tra i migliori del suo genere. Ciò dimostra quanto duramente abbiamo dovuto lavorare a questa nuova generazione.”

L'acuta sensibilità di RAPID si basa sull'effetto cascata. Ogni fotone che arriva al rivelatore è convertito in più di un solo elettrone, così da semplificare la rilevazione. Questa moltiplicazione è quasi perfetta, con l'introduzione di una piccola quantità di rumore aggiuntivo.

L'effetto a cascata è ottenuto senza il bisogno di raffreddare il rivelatore a temperature estremamente basse, evitando l'uso di un sistema complesso di raffreddamento, il che facilita in modo considerevole l'imballaggio e il funzionamento del rivelatore. A titolo esemplificativo, il team ci ha messo soltanto due giorni per installare questa fotocamera rivoluzionaria e nuova di zecca su PIONIER.

Note

[1] La fotocamera RAPID è stata finanziata dal Fonds Unique Interministériel del governo francese (FUI-RAPID). La sua installazione al Paranal è stata finanziata dalla Agence Nationale pour la Recherche (ANR-11-LABX-13) con il supporto dell'ESO.

Contatti

Jean-Baptiste Le Bouquin
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Grenoble, France
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, Germany
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, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cell: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

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