La misión Euclid de la ESA ha superado otro hito importante con la entrega de los primeros tres detectores de última generación para el espectrómetro y fotómetro de infrarrojo cercano.

Euclid es una misión pionera para observar miles de millones de galaxias tenues e investigar el origen de la expansión acelerada del Universo. así como la naturaleza misteriosa de la energía oscura, materia oscura y gravedad. El telescopio espacial revelará las firmas de la energía oscura en la distribución tridimensional de las estructuras cósmicas.

Para llevar a cabo esta desafiante misión, Euclid debe estudiar el cielo con una precisión muy alta en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas. Estas medidas no se pueden realizar desde el suelo, debido a la absorción atmosférica y la turbulencia.

Para lograr sus objetivos, Euclid llevará dos instrumentos de campo amplio:un generador de imágenes visible (VIS) y un espectrómetro y fotómetro de infrarrojo cercano (NISP). Una placa dicroica en el telescopio Euclid permite que la luz entrante sea compartida por ambos instrumentos, para que las observaciones se puedan realizar en paralelo a través de ambos canales.

Las mediciones combinadas de NISP y VIS proporcionarán datos sobre la agrupación de galaxias y la lente gravitacional débil para determinar la distribución de la materia oscura y la energía oscura en todo el Universo.

"Estos detectores forman la 'retina' del infrarrojo cercano en el 'ojo' de Euclides, el telescopio de 1,2 metros de diámetro y los instrumentos científicos que lo acompañan, "dice Rene Laureijs, Científico del proyecto de la ESA para la misión Euclid.

Un conjunto de detectores CCD en el instrumento VIS mapeará el Universo en luz visible, pero los detectores de infrarrojo cercano de NISP son sensibles a longitudes de onda invisibles para el ojo humano, donde galaxias muy lejanas, 6-10 mil millones de años luz de distancia, muestran su brillo máximo.

"Euclides abrirá un desconocido, vista del cielo en el infrarrojo cercano al tomar imágenes de estas galaxias en más del 36% de la esfera celeste con una nitidez sin precedentes, "dice Giuseppe Racca, Director de proyectos de la ESA para Euclid.

Con una estructura de carburo de silicio, NISP es un instrumento muy complejo diseñado para permitir a los científicos determinar los desplazamientos al rojo fotométricos y espectroscópicos de las galaxias. Las mediciones fotométricas del infrarrojo cercano proporcionarán información de color para las galaxias captadas por VIS, mientras que los datos espectroscópicos del corrimiento al rojo medirán las velocidades a las que las galaxias se alejan de nosotros.

NISP se está desarrollando bajo la responsabilidad del Consorcio Euclid, con CNES (la agencia espacial francesa) y LAM / CPPM (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille y el Centre de Physique de Particules de Marseille) como los principales contribuyentes. Otros institutos e industrias de Europa:en Francia, Italia, Alemania, España, Noruega, y Dinamarca - también están involucrados.

Los detectores NISP se adquirieron en los EE. UU. Porque estos dispositivos avanzados no estaban disponibles en Europa en ese momento. La ESA inició un programa de desarrollo dedicado a Euclid con Teledyne Imaging Sensors de Camarillo, California, líder en la fabricación de detectores de infrarrojo cercano utilizados en astronomía.

Tras la calificación exitosa de un nuevo tipo de detector, en asociación con la NASA, se diseñaron los modelos de vuelo, adquirido, y probado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Luego fueron probados y caracterizados en el laboratorio de detectores en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA antes de ser entregados a Europa.

El 24 de marzo los primeros tres detectores de infrarrojo cercano de HgCdTe (telururo de mercurio y cadmio) para el instrumento NISP, equipado con electrónica de proximidad que está diseñada para funcionar a temperaturas extremadamente frías, temperaturas criogénicas, fueron entregados a LAM / CPPM en Francia.

Cuando esté completo, el instrumento NISP incluirá 16 de estos detectores. Cada uno de ellos está compuesto por 2040 × 2040 píxeles, 18 micrones de tamaño.

Los detectores cubrirán un campo de visión de 0,53 grados cuadrados, un poco más del doble del área cubierta por una luna llena. El canal fotométrico está equipado con 3 filtros de banda ancha (Y, J y H) que cubren los rangos de longitud de onda 900-1192 nm, 1192-1544 nm y 1544-2000 nm. El canal espectroscópico está equipado con cuatro diferentes, grisms de baja resolución:prismas de rejilla que se dividen luz del infrarrojo cercano en diferentes longitudes de onda.

"Técnicamente, NISP es un desafío, ", dice Racca." El procesamiento de datos a bordo es necesario para reducir el flujo de datos generado por los detectores de 4 megapíxeles en un factor superior a 100, ya que es imposible enviar al suelo todos los datos brutos del detector. El espectrógrafo proporcionará desplazamientos al rojo para unos 30 millones de galaxias durante la misión principal de 6 años.

"NISP aprobó su Revisión de diseño crítico en noviembre de 2016. Esto significó que se dio el visto bueno para la construcción del modelo de vuelo NISP. Se espera la entrega del instrumento completo en la segunda mitad de 2018".

Mientras tanto, tras la entrega de los detectores VIS en enero de 2017, La llegada de los primeros detectores NISP es un paso importante en el desarrollo de la instrumentación de la nave espacial.

En Euclides, como en otras misiones astronómicas, los instrumentos científicos son el primer hardware de vuelo que se entrega porque la nave espacial se ensambla a su alrededor. De manera similar, los detectores son el primer hardware de instrumentos que se prepara, ya que son la primera parte de la "cadena" a caracterizar y ensamblar.

Cada píxel de los detectores de infrarrojo cercano NISP ahora se caracterizará a fondo en CPPM. Luego se ensamblarán para formar el plano focal NISP y finalmente se integrarán con el resto del instrumento para las pruebas del instrumento en LAM.

El instrumento NISP se entregará para su integración en el módulo de carga útil Euclid en la segunda mitad del próximo año.