Astronomisch instrument Deshima ziet het eerste licht

Als astronomen meer willen weten over het prille begin van ons heelal, moeten ze infrarood licht meten dat er tussen de 10 miljard en 13 miljard jaar over heeft gedaan om de aarde te bereiken.

Een team van de TU Delft en SRON Netherlands Institute for Space Research ontwikkelde samen met de Leidse sterrenwacht en Japanse astronomen supergeleidende en heel gevoelige meetapparatuur die het huidige meetproces met een factor honderd versnelt. De Deep Spectroscopic High-redshift Mapper (Deshima) bepaalt de precieze afstand van sterrenstelsels, door in hun ver-infrarood spectrum de zogenaamde roodverschuiving te meten.

Eén chip

Deshima gebruikt Microwave Kinetic Inductance Detectoren (MKID) om de verschillen in stralingsenergie met de grootste precisie op te merken. De gehele spectrometer bevindt zich op een chip, zonder gebruik van optica. De supergeleidende on-chip spectrometer ontvangt de ver-infrarood straling, filtert die uiteen naar verschillende deelfrequenties en meet per frequentie de helderheid. De chip wordt gekoeld tot -273 graden Celsius (120 milliKelvin) door een cryostaat, en uitgelezen met uitleeselektronica.

Grote bandbreedte

On-chip spectrometers bestonden al, maar Deshima bijzonder vanwege zijn instantane bandbreedte. Momenteel wordt Deshima wordt in de Japanse Aste-teloscoop in Chili als proof of principle getest op een frequentie van 346 Gigahertz en een bandbreedte van 40 Gigahertz. Het doel is om de komende jaren Deshima te verbeteren tot een bandbreedte van 240-720 GHz. En er wordt al gewerkt aan de opvolger van Deshima, Mosaic, die meerdere on-chip spectrometers combineert in één instrument.
Als alles goed gaat, kunnen onderzoekers er binnenkort voor het eerst een driedimensionale kaart mee maken van sterrenstelsels uit de begintijd van het universum.