madri+d | Lunes 24 de enero de 2011
El equipo español del proyecto WSO_UV, cuya responsabilidad científica recae en la Universidad Complutense de Madrid (UCM), trabaja en la inclusión de un detector de Nitruro de Galio en la fabricación del instrumento de imagen ISSIS del telescopio espacial ultravioleta, como una de las opciones más prometedoras para el desarrollo de detectores de radiación.
La atmósfera de la Tierra bloquea la radiación ultravioleta de los astros que sólo puede ser observada desde el espacio. Esta radiación transporta información única sobre la composición química del Universo y es especialmente sensible al material difuso que baña el espacio intergaláctico e interestelar o al que rodea estrellas y planetas. Determinar la composición y distribución del material intergaláctico es fundamental para comprender la naturaleza de las fuerzas dominantes en el Universo, las características de la materia/energía oscura desde su composición original, básicamente hidrógeno y helio a la riqueza química actual. El Universo alberga motores capaces de acelerar gas ionizado a velocidades cercanas a la de la luz, transformando energía gravitacional en mecánica y liberando radiación ultravioleta. La evaporación de planetas gigantes como los detectados recientemente produce las trazas más sensibles en el espectro ultravioleta.
El proyecto WSO-UV
La misión WSO-UV es un proyecto internacional liderado por la agencia espacial rusa, ROSCOSMOS y con participación de España, Alemania, Ucrania y China. El WSO-UV tiene como objetivo central proveer a la comunidad científica de un observatorio multiuso en el dominio ultravioleta con una extensión hacia el óptico en modo imagen. El WSO-UV cubrirá el espacio dejado por el Hubble Space Telescope al final de su misión convirtiéndose en el único observatorio astronómico para imagen y espectroscopia ultravioleta del planeta en el periodo 2014-2024.
Los objetivos científicos prioritarios de la misión son: (1) el estudio de la evolución química del medio intergaláctico y de los halos galácticos; (2) el estudio de la evolución de la tasa de formación estelar en las galaxias hasta redshift z=2 (el 80% de la vida del Universo) y en nuestra galaxia; (3) el estudio de los motores gravitacionales -discos y jets- en astrofísica; y (4) el estudio de la evolución de los discos planetarios jóvenes y del impacto de la radiación ultravioleta en su evolución y en la de las atmósferas planetarias.
Las agencias financiadoras del proyecto en España son la Secretaría de Estado de Industria del MITYC y la Secretaría de Estado de Investigación del MICINN. La responsabilidad científica del proyecto en España recae sobre la Universidad Complutense de Madrid, siendo investigadora principal en la parte española Ana Inés Gómez de Castro, profesora de la Facultad de Ciencias Matemáticas.
Instrumentación y tecnologías en el WSO-UV
La óptica y los recubrimientos de los elementos ópticos del telescopio han sido diseñados para dar la mayor sensibilidad posible en el rango UV (1200Å). El WSO-UV está equipado con tres instrumentos más tres sensores de guiado que pueden ser utilizados para observaciones astrométricas. Los instrumentos son:(1) HIRDES (HIgh Resolution Double Echelle Spectrograph) para realizar espectroscopia UV con resolución 55,000 en el rango de 1150 a 3150 Angstroms. Las prestaciones estimadas son superiores a HST con el instrumento STIS por un factor 3. (2) LSS (Long Slit Spectrograph) para realizar espectroscopia UV con resolución 1500 en el rango de 1150 a 3150 Angstroms. Tanto HIRDES como LSS han sido diseñados por el equipo alemán y su manufactura será llevada a cabo por Alemania y Rusia. (3) ISSIS (Imaging and Slitless Spectroscopy Instrument for Surveys) para realizar imagen con una resolución de 0.1” en el rango 1150-7500 Angstroms y espectroscopía sin rendija en el mismo rango. Dispondrá de dos canales, uno de alta sensibilidad para mapeos en el UV lejano (1150-1740 Angstroms), equipado con un detector MCP, y otro de gran rango dinámico que trabajará desde el UV lejano hasta el óptico (1150-8000 Angstroms) equipado con un detector CCD. El campo de este instrumento será 4.5 arcmin. El instrumento ISSIS será proporcionado por España y en su diseño están involucrados la UCM, el INTA y el Grupo de Depósito de Láminas Delgadas del CSIC.
La zona UV del espectro electromagnético es todavía un reto tecnológico en lo que se refiere a dispositivos electrónicos, debido a la ausencia de procesos de fabricación suficientemente desarrollados.
Entre estas tecnologías, el Nitruro de Galio (GaN) es una de las opciones más prometedoras para el desarrollo de detectores de UV de banda ancha y alta eficiencia. Las tecnologías tradicionales, como el CsI, el CsTe y el KBr, cubren el rango espectral entre 100-300nm pero son necesarios tres dispositivos, surgiendo así zonas de solape y con eficiencias cuánticas no superiores al 10%. El GaN cubriría el rango entre 100 y 380 nm, como mínimo, con eficiencias cuánticas superiores al 70%. Todo ello con un único dispositivo, reduciendo así espacio y gasto energético, y proporcionando las mejores prestaciones en un espectrógrafo y una cámara instaladas en un telescopio espacial hasta la fecha.
Los desarrollos llevados a cabo por O. Siegmund et al. del Space Sciences Laboratory, en la U.C. Berkeley demuestran la viabilidad de dicha tecnología, por ello, el equipo español del proyecto WSO_UV (http://www.wso-uv.es/) está considerado la inclusión de un detector de GaN en la fabricación del instrumento de imagen ISSIS (Imaging and Slitless Spectroscopy Instrument for Surveys). El desarrollo de estos detectores está previsto como un consorcio entre instituciones españolas de investigación (UCM y otras) e industrias y en colaboración con el equipo alemán del WSO-UV, encargado del diseño de los espectrógrafos y que también prevén la instalación de esta tecnología en sus instrumentos.