DESHIMA 2.0 legt fundament voor 3D-camera van het heelal

9Afbeelding SRON)

DESHIMA 2.0 vangt terahertzstraling op van verre en vaak nog onbekende sterrenstelsels. Het instrument is volledig geïntegreerd op één enkele chip. Dankzij het brede frequentiebereik van 200 tot 400 GHz kan het in één meting de roodverschuiving van een sterrenstelsel bepalen. Daarmee kunnen astronomen de afstand tot het sterrenstelsel afleiden. Het is te vergelijken met een radio die in één keer de juiste zender vindt, zonder alle frequenties afzonderlijk te hoeven afzoeken.

Vijf maanden lang observeerde DESHIMA 2.0 de kosmos vanaf de ASTE-telescoop in de Atacamawoestijn. Maar het verzamelen van gegevens is slechts het begin. Om de signalen daadwerkelijk voor wetenschappelijk onderzoek te kunnen gebruiken, moeten astronomen eerst precies weten hoe het instrument reageert op inkomende straling. Hoe gevoelig is de antenne? Hoe efficiënt is het systeem? En hoe moet het gemeten signaal worden geïnterpreteerd?

Die referentiebasis was tot nu toe het ontbrekende puzzelstukje. Zonder een nauwkeurige karakterisering van de spectrometer kunnen de waargenomen signalen immers niet betrouwbaar worden vertaald naar eigenschappen van verre sterrenstelsels.

In een nieuwe publicatie in Astronomy & Astrophysics, met Kenichi Karatsu (SRON) als eerste auteur, presenteren de onderzoekers nu de benodigde laboratoriummetingen. Ze hebben de prestaties van DESHIMA 2.0 uitgebreid vastgesteld en daarmee de basis gelegd voor het interpreteren van de astronomische observaties. Uit de metingen blijkt bovendien dat zowel het frequentiebereik als de efficiëntie van DESHIMA 2.0 in de praktijk ongeveer vier keer groter zijn dan die van zijn voorganger.

TIFUUN: van één pixel naar een 3D-camera
De succesvolle validatie maakt de weg vrij voor een volgende grote stap: het TIFUUN-project.

Waar DESHIMA 2.0 uit één spectrometerchip bestaat en daarmee als één pixel functioneert, moet TIFUUN tientallen van deze chips combineren tot één gevoelige multi-pixelcamera. Iedere pixel kan daarbij niet alleen de positie van een bron bepalen, maar ook de afstand meten aan de hand van de roodverschuiving.

TIFUUN wordt daarmee in feite een 3D-camera voor het heelal. In plaats van gewone pixels bestaat de detector uit zogenoemde spaxels: ruimtelijke pixels die informatie geven over zowel de positie als de afstand van een object. Daarmee kunnen astronomen verre sterrenstelsels niet alleen in beeld brengen, maar ze ook ruimtelijk in kaart brengen.

De laboratoriumvalidatie van DESHIMA 2.0 vormt daarmee meer dan alleen een technische controle. Ze levert het noodzakelijke fundament om de eerste astronomische waarnemingen van het instrument volledig te benutten én om de technologie op te schalen naar een nieuwe generatie spectroscopische camera’s.