I ricercatori della Samueli School of Engineering dell'UCLA hanno sviluppato un sistema di rilevamento della luce ultrasensibile che potrebbe consentire agli astronomi di osservare le galassie, stelle e sistemi planetari con dettagli superbi.

Il sistema funziona a temperatura ambiente, un miglioramento rispetto a una tecnologia simile che funziona solo a temperature prossime a 270 gradi sotto zero Celsius, o meno 454 gradi Fahrenheit. Un documento che dettaglia l'anticipo è pubblicato oggi in Astronomia della natura .

Il sistema di sensori rileva la radiazione nella banda terahertz dello spettro elettromagnetico, che include parti delle frequenze del lontano infrarosso e delle microonde.

Il sistema produce immagini ad altissima nitidezza, ed è in grado di rilevare onde terahertz in un ampio intervallo spettrale, un miglioramento di almeno 10 volte superiore rispetto alle tecnologie attuali che rilevano tali onde solo in un intervallo spettrale ristretto. Le sue capacità ad ampio raggio potrebbero consentirgli di fare osservazioni che attualmente richiedono diversi strumenti. Identifica quali elementi e molecole, ad esempio, acqua, ossigeno, monossido di carbonio e altre molecole organiche, sono presenti in quelle regioni dello spazio vedendo se sono presenti le loro singole firme spettrali rivelatrici.

"Guardare in frequenze terahertz ci permette di vedere dettagli che non possiamo vedere in altre parti dello spettro, " disse Mona Jarrahi, un professore UCLA di ingegneria elettrica e informatica che ha guidato la ricerca. "In astronomia, il vantaggio della gamma terahertz è che, a differenza della luce infrarossa e visibile, Le onde terahertz non sono oscurate dal gas e dalla polvere interstellari che circondano queste strutture astronomiche".

La tecnologia potrebbe essere particolarmente efficace negli osservatori spaziali, Jarrah ha detto, perché a differenza della Terra, Le onde terahertz possono essere rilevate senza interferenze dall'atmosfera.

Il sistema potrebbe aiutare gli scienziati a ottenere nuove intuizioni sulla composizione di oggetti e strutture astronomiche e sulla fisica di come si formano e muoiono. Potrebbe anche aiutare a rispondere a domande su come interagiscono con i gas, polvere e radiazioni che esistono tra stelle e galassie, e potrebbe rivelare indizi sulle origini cosmiche dell'acqua o di molecole organiche che potrebbero indicare se un pianeta è ospitale alla vita.

Il sistema potrebbe essere utilizzato anche sulla Terra, per rilevare gas nocivi a fini di sicurezza o di monitoraggio ambientale.

La chiave del nuovo sistema è come converte i segnali terahertz in ingresso, che non sono facili da rilevare e analizzare con apparecchiature scientifiche standard, in onde radio facili da maneggiare.

I sistemi esistenti utilizzano materiali superconduttori per tradurre segnali terahertz in onde radio. Ma per lavorare, questi sistemi utilizzano refrigerante liquido specializzato per mantenere quei materiali a temperature estremamente basse, avvicinandosi allo zero assoluto. Il sottoraffreddamento dell'apparecchiatura è fattibile sulla Terra, ma quando i sensori vengono presi sulla navicella spaziale, la loro durata è limitata dalla quantità di refrigerante a bordo. Anche, perché il peso dei veicoli spaziali è così importante, può essere problematico trasportare i chili in più di refrigerante di cui ha bisogno l'attrezzatura.

I ricercatori dell'UCLA hanno creato una nuova tecnologia per affrontare i problemi relativi al liquido di raffreddamento e al peso. Il loro dispositivo utilizza un raggio di luce per interagire con i segnali terahertz all'interno di un materiale semiconduttore con nanostrutture metalliche. Il sistema converte quindi il segnale terahertz in ingresso in onde radio, che vengono letti dal sistema e interpretabili dagli astrofisici.