Après avoir soigneusement observé des objets sombres dans le ciel nocturne, vous ne voulez pas gaspiller un signal précieux sur son chemin de la parabole du télescope au détecteur. Mais dans le cas de l'astronomie infrarouge lointain, ce n'est pas aussi facile qu'il y paraît de transporter le signal efficacement. En réalité, c'est même un effort pour mesurer la quantité exacte de signal qui se perd. Les scientifiques du SRON et de la TU Delft ont maintenant trouvé un nouveau moyen plus simple de déterminer la perte de signal. Dans le processus, ils ont conçu une microbande porteuse de signal pour l'instrument DESHIMA-2 qui ne perd que 1 sur 4, 900 photons. Les résultats sont publiés dans Examen physique appliqué .

L'atmosphère terrestre bloque la plupart des radiations provenant de l'espace, les astronomes aiment donc utiliser les satellites pour une vue non perturbée de l'univers. Cependant, cela a un prix élevé, car les instruments spatiaux doivent être extrêmement fiables et aussi petits que possible. Le rayonnement infrarouge lointain se compose de quelques-unes des quelques longueurs d'onde que notre atmosphère permet de traverser. Donc, si vous êtes intéressé par les objets émettant dans l'infrarouge lointain, tels que les systèmes planétaires ou les galaxies lointaines, loin d'il y a longtemps, vous pouvez également construire un télescope au sol. C'est exactement ce que pensaient les scientifiques lorsqu'ils ont conçu l'expérience du télescope submillimétrique d'Atacama (ASTE) au Chili. Des chercheurs du SRON et de la TU Delft ont inventé un instrument infrarouge lointain pour ASTE, appelé DESHIMA, et développent actuellement son successeur DESHIMA-2 avec des collaborateurs aux Pays-Bas et au Japon.

Parce que les galaxies primitives sont si éloignées et les systèmes planétaires si sombres, nous devons faire attention à la lumière clairsemée que nous collectons avec nos télescopes, même s'ils transportent des plats de plusieurs mètres de large. Alors l'équipe hardware de DESHIMA, dirigé par Jochem Baselmans (SRON/TU Delft), essaie de réduire la perte de signal. Le signal entrant rebondit des centaines de fois avant d'avoir parcouru la distance requise jusqu'au détecteur, amplifiant la perte à chaque rebond. Donc si vous réduisez la perte à chaque rebond, la perte totale diminue considérablement.

Pour DESHIMA-2, l'équipe vise à atteindre une perte de seulement 0,02% par rebond. "Pour étudier plus en détail les premières galaxies, nous avons besoin d'une résolution spectrale de 500, " dit Baselmans. " Dans ce cas, même si vous perdez 0,2 % par rebond, vous avez perdu la moitié du signal lorsqu'il atteint le détecteur. Nous devons réduire la perte à 1 sur 5, 000, donc 0,02 % pour préserver la majeure partie du rayonnement collecté depuis l'espace."

Actuellement l'équipe est presque là, avec un microruban qui transporte le signal avec une perte de seulement 1 sur 4, 900. Peut-être que la partie la plus difficile n'a même pas été d'atteindre ce niveau, mais plutôt mesurer précisément que le microruban est réellement à ce niveau. Sébastien Hähnle, qui a dirigé cet effort, décrit sa nouvelle méthode de mesure dans Physical Review Applied, permettant pour la première fois aux scientifiques instrumentistes du monde entier de connaître réellement les capacités du microruban sur lequel ils travaillent. À l'avenir, les instruments ne deviendront que plus complexes, rendant cette nouvelle méthode encore plus nécessaire.

Pour définir un microruban, les scientifiques veulent connaître la soi-disant perte interne. Mais lorsque vous soustrayez simplement le signal sortant du signal entrant dans un laboratoire, vous obtenez une combinaison de la perte interne et de la perte de couplage, ce qui se produit lorsque le signal rebondit. Il faut donc les distinguer. Maintenant, Hähnle a trouvé un nouveau, moyen plus simple de le faire. "Avec d'autres méthodes, vous devez connaître la taille du signal calibré entrant, " dit-il. " Cela nécessite des expériences coûteuses et complexes. Ma méthode n'a pas besoin de ça." Il a créé une puce avec quatre microbandes de longueurs variables. Plus la microbande est longue, moins le signal doit rebondir pour parcourir la distance requise, de sorte que la perte de couplage diminue tandis que la perte interne reste la même. Maintenant, si vous comparez la perte totale des quatre microrubans, vous pouvez en déduire la perte interne de chacun d'eux.