La missione Euclid dell'ESA ha superato un'altra importante pietra miliare con la consegna dei primi tre rivelatori all'avanguardia per lo spettrometro e il fotometro nel vicino infrarosso.

Euclid è una missione pionieristica per osservare miliardi di deboli galassie e indagare sull'origine dell'espansione accelerata dell'Universo, così come la natura misteriosa dell'energia oscura, materia oscura e gravità. Il telescopio spaziale rivelerà le firme dell'energia oscura sulla distribuzione 3-D delle strutture cosmiche.

Per portare a termine questa impegnativa missione, Euclid deve osservare il cielo con altissima precisione alle lunghezze d'onda visibili e nel vicino infrarosso. Queste misurazioni non possono essere effettuate da terra, per assorbimento atmosferico e turbolenza.

Per raggiungere i suoi obiettivi, Euclid trasporterà due strumenti ad ampio campo:un Visible imager (VIS) e uno spettrometro e fotometro nel vicino infrarosso (NISP). Una lastra dicroica sul telescopio Euclid consente alla luce in arrivo di essere condivisa da entrambi gli strumenti, in modo che le osservazioni possano essere effettuate in parallelo attraverso entrambi i canali.

Le misurazioni combinate di NISP e VIS forniranno dati sull'ammasso di galassie e sulla lente gravitazionale debole al fine di determinare la distribuzione della materia oscura e dell'energia oscura nell'Universo.

"Questi rivelatori formano la "retina" del vicino infrarosso nell'"occhio" di Euclide, il telescopio di 1,2 metri di diametro e gli strumenti scientifici di accompagnamento, "dice René Laureijs, Scienziato del progetto dell'ESA per la missione Euclid.

Un set di rivelatori CCD nello strumento VIS mapperà l'Universo in luce visibile, ma i rilevatori del vicino infrarosso del NISP sono sensibili alle lunghezze d'onda invisibili all'occhio umano, dove galassie lontanissime, 6-10 miliardi di anni luce di distanza, mostrano la loro massima luminosità.

"Euclide sbloccherà uno sconosciuto, vista nel vicino infrarosso del cielo, scattando immagini di queste galassie su oltre il 36% della sfera celeste con una nitidezza senza precedenti, "dice Giuseppe Racca, Project Manager dell'ESA per Euclid.

Con una struttura in carburo di silicio, Il NISP è uno strumento molto complesso progettato per consentire agli scienziati di determinare i redshift fotometrici e spettroscopici delle galassie. Le misurazioni fotometriche nel vicino infrarosso forniranno informazioni sul colore delle galassie riprese dal VIS, mentre i dati spettroscopici del redshift misureranno le velocità con cui le galassie si stanno allontanando da noi.

NISP è sviluppato sotto la responsabilità del Consorzio Euclid, con CNES (l'agenzia spaziale francese) e LAM / CPPM (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille e Centre de Physique de Particules de Marseille) come principali contributori. Altri istituti e industrie in tutta Europa – in Francia, Italia, Germania, Spagna, Norvegia, e Danimarca – sono anche coinvolti.

I rilevatori NISP sono stati acquistati negli Stati Uniti perché tali dispositivi avanzati non erano disponibili in Europa all'epoca. L'ESA ha avviato un programma di sviluppo dedicato a Euclid con Teledyne Imaging Sensors di Camarillo, California, leader nella produzione di rivelatori nel vicino infrarosso utilizzati in astronomia.

A seguito della qualificazione positiva di un nuovo tipo di rivelatore, in collaborazione con la NASA, i modelli di volo sono stati progettati, procurato, e testato dal Jet Propulsion Laboratory della NASA. Sono stati quindi testati e caratterizzati nel laboratorio di rilevamento presso il Goddard Space Flight Center della NASA prima di essere consegnati in Europa.

Il 24 marzo, i primi tre rilevatori di HgCdTe (tellururo di mercurio e cadmio) nel vicino infrarosso per lo strumento NISP, dotato di elettronica di prossimità progettata per funzionare a temperature estremamente basse, temperature criogeniche, sono stati consegnati a LAM / CPPM in Francia.

Una volta completato, lo strumento NISP includerà 16 di questi rivelatori. Ognuno di essi è composto da 2040×2040 pixel, 18 micron di dimensione.

I rivelatori copriranno un campo visivo di 0,53 gradi quadrati, leggermente più grande del doppio dell'area coperta da una luna piena. Il canale fotometrico è dotato di 3 filtri a banda larga (Y, J e H) che coprono gli intervalli di lunghezza d'onda 900-1192 nm, 1192-1544 nm e 1544-2000 nm. Il canale spettroscopico è dotato di quattro differenti, grismi a bassa risoluzione - prismi a reticolo che dividono l'ingresso, luce del vicino infrarosso in diverse lunghezze d'onda.

"Tecnicamente, NISP è una sfida, " afferma Racca. "L'elaborazione dei dati a bordo è necessaria per ridurre il flusso di dati generato dai rilevatori da 4 Megapixel di un fattore superiore a 100, poiché è impossibile consegnare a terra tutti i dati grezzi del rilevatore. Lo spettrografo fornirà spostamenti verso il rosso per circa 30 milioni di galassie durante la missione principale di 6 anni.

"NISP ha superato la Critical Design Review nel novembre 2016. Ciò significa che è stato dato il via libera alla costruzione del modello di volo NISP. La consegna dello strumento completato è prevista nella seconda metà del 2018".

Nel frattempo, a seguito della consegna dei rilevatori VIS nel gennaio 2017, l'arrivo dei primi rivelatori NISP è un passo importante nello sviluppo della strumentazione del veicolo spaziale.

In Euclide, come in altre missioni di astronomia, gli strumenti scientifici sono il primo hardware di volo ad essere consegnato perché il veicolo spaziale è assemblato attorno ad essi. Allo stesso modo i rivelatori sono il primo hardware dello strumento ad essere predisposto, in quanto sono la prima parte della "catena" ad essere caratterizzata e assemblata.

Ogni pixel dei rivelatori NISP nel vicino infrarosso sarà ora accuratamente caratterizzato al CPPM. Verranno poi assemblati per formare il piano focale del NISP e infine integrati con il resto dello strumento per le prove strumentali al LAM.

Lo strumento NISP sarà consegnato per l'integrazione nel modulo payload Euclid nella seconda metà del prossimo anno.