L'équipe du télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA a récemment certifié en vol les 24 détecteurs dont la mission a besoin. Lorsque Roman se lance au milieu des années 2020, ces appareils convertiront la lumière des étoiles en signaux électriques, qui seront ensuite décodées en images de 300 mégapixels de grandes plaques du ciel. Ces images permettront aux astronomes d'explorer une vaste gamme d'objets et de phénomènes célestes, nous rapprochant de la résolution de nombreux mystères cosmiques urgents.

"Comme les yeux du télescope, Les détecteurs de Roman permettront à toute la science de la mission, " dit John Gygax, le gestionnaire du système du plan focal pour le télescope spatial romain au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "Maintenant, sur la base de nos résultats de tests, notre équipe peut confirmer que ces détecteurs infrarouges répondent à toutes les exigences pour les besoins de Roman."

Chaque détecteur a 16 millions de pixels minuscules, fournir à la mission une résolution d'image exquise. Alors que 18 détecteurs seront intégrés à la caméra de Roman, six autres seront réservés comme pièces de rechange qualifiées pour le vol.

"Le cœur des détecteurs de Roman se compose de millions de photodiodes au mercure-cadmium-tellurure, qui sont des capteurs qui convertissent la lumière en un courant électrique - un pour chaque pixel, " a déclaré Greg Mosby, un astrophysicien de recherche à Goddard qui aide à évaluer les performances des détecteurs de Roman. "L'une des raisons pour lesquelles nous avons choisi ce matériau est qu'en variant la quantité de cadmium, nous pouvons régler le détecteur pour avoir une longueur d'onde de coupure spécifique. Cela nous permet de nous concentrer plus précisément sur les longueurs d'onde de la lumière que nous essayons de voir."

Pour faire les détecteurs, techniciens de Teledyne Imaging Sensors à Camarillo, La Californie a construit les photodiodes sur la base du détecteur couche par couche. Puis, ils ont fixé le détecteur à une carte électronique en silicium qui aidera à traiter les signaux lumineux à l'aide d'indium, un métal mou qui a à peu près la même consistance que le chewing-gum. Les pixels ont été collés à l'aide d'une petite goutte d'indium pour chacun.

Les gouttes ont été méticuleusement placées à seulement 10 microns d'intervalle, soit environ la largeur d'une fibre de coton typique. Si nous augmentions l'échelle d'un des détecteurs de Roman pour qu'il soit aussi long qu'une piscine olympique, les gouttes d'indium seraient distantes de moins d'un demi-pouce. Cet alignement précis garantit que chacun des capteurs fonctionnera indépendamment.

"L'équipe romaine a passé des années à identifier une recette optimale pour les détecteurs de la mission, " a déclaré Mosby. " C'est gratifiant de voir le travail acharné de l'équipe porter ses fruits sur cet aspect technique crucial de la mission. Nous sommes impatients de voir comment les images de ces détecteurs transforment notre compréhension de l'univers."

Le cousin aux yeux écarquillés de Hubble

La combinaison d'autant de détecteurs et de pixels donne à Roman son large champ de vision, permettant à la mission de créer des images infrarouges qui seront environ 200 fois plus grandes que ce que Hubble peut fournir tout en révélant le même niveau de détail riche. Le vaisseau spatial devrait collecter beaucoup plus de données que toute autre mission d'astrophysique de la NASA avant lui. Les scientifiques ont dû développer de nouveaux processus qui compresseront et numériseront la pluie de données de la mission.

Les ingénieurs de Goddard ont également mis au point de nouvelles méthodes de test pour garantir que les détecteurs répondront aux besoins de la mission. Roman a besoin de détecteurs extrêmement sensibles pour voir les signaux faibles de loin à travers le cosmos. Mais il n'est pas facile de créer des détecteurs qui répondent aux exigences de qualité strictes de la mission.

L'équipe savait que tous les détecteurs ne réussiraient pas leurs tests rigoureux, ils ont donc commandé plus que la mission ne l'exige et utiliseront les meilleurs. Mais les détecteurs supplémentaires ne seront pas gaspillés - certains sont destinés à servir d'yeux à d'autres télescopes qui ont des exigences plus clémentes, tandis que d'autres seront utilisés pour des tests supplémentaires sur le terrain.

Rester cool

Roman créera énorme, des panoramas haute résolution de l'univers infrarouge, s'appuyant sur les observations révolutionnaires du télescope spatial Spitzer et complétant le télescope spatial James Webb. Voir l'espace en lumière infrarouge, c'est comme utiliser des lunettes de vision thermique, nous aider à repérer des choses que nous ne serions pas en mesure de voir autrement. Mais cela nécessite des détecteurs précis et extrêmement froids.

"L'espace est très sombre, et tout émet de la lumière infrarouge en fonction de sa température, " a déclaré Dominic Benford, le scientifique du programme romain au siège de la NASA. "Le télescope de Romain, caméra, et les détecteurs doivent tous être refroidis pour qu'ils soient plus sombres que l'univers qu'ils vont regarder."

Puisque nous pouvons détecter la lumière infrarouge sous forme de chaleur, Les détecteurs de Roman devront être surfondus à une température glaciale de -288 degrés Fahrenheit (-178 degrés Celsius). Sinon, la chaleur des propres composants de l'engin spatial saturerait les détecteurs, aveuglant efficacement le télescope. Un radiateur redirigera la chaleur perdue des composants de l'engin spatial loin des détecteurs vers l'espace froid, garantissant que Roman sera sensible aux faibles signaux provenant de galaxies lointaines et d'autres objets cosmiques.

La combinaison de la résolution fine de Roman et des images énormes n'a jamais été possible sur un télescope spatial auparavant et fera du télescope spatial Nancy Grace Roman un outil indispensable à l'avenir.