Samenwerken aan nieuwe generaties telescopen

Kijk mee hoe Kenichiro Nagayoshi en Marcel Ridder en hun collega’s detectoren maken voor röntgentelescoop Athena.

In 2031 lanceert ESA haar nieuwe röntgentelescoop Athena. SRON speelt een grote rol in het bouwen van één van de twee instrumenten, de X-IFU spectrometer, door de camera X-IFU te ontwikkelen plus de back-up detectoren.

Vanuit een baan rond de Zon, op anderhalf miljoen kilometer achter de Aarde, gaat Athena de hete gasstructuren in het heelal in kaart brengen en de evolutie van superzware zwarte gaten bestuderen. Daarvoor moet Athena energiespectra met ongekende resolutie opmeten.

TES detectoren teamwork

De telescoop gebruikt supergeleidende Transition-Edge Sensors (TES) die werken bij een temperatuur van 50 mK — vijftig duizendste graad boven het absolute nulpunt — om de energie van individuele fotonen te bepalen.
Wanneer een foton een sensor raakt, warmt die een klein beetje op, evenredig met de energie van het foton. Dit vermindert de supergeleidende toestand en de camera leest een kleinere stroom uit dan normaal, wat de benodigde informatie oplevert.

Kenichiro Nagayoshi en Marcel Ridder maakten dit filmpje over hoe TES detectoren bij SRON worden gemaakt. Je ziet ze eerst ‘van karton’, maar dan hoe ze op nanoschaal gemaakt worden in de cleanroom.

 

Met het ontwikkelen van de TES voor een uitleessysteem gebaseerd op Frequency Domain Multiplexing, hebben SRON-onderzoekers een nieuw wereldrecord gevestigd in het energiespectrum rond 6 keV, met een resolutie van 1,3 eV. Dat is het resultaat van intensief onderzoek naar de fysica achter de detector, geleid door Luciano Gottardi (SRON) in samenwerking met collega’s van NASA-Goddard.
Sleutelrollen waren weggelegd voor Kenichiro Nagayoshi, die de lithografische apparaten fabriceerde, Martin de Wit en Emanuele Taralli, die de hardware aanpasten voor elke testronde en de tests uitvoerden, en Marcel Ridder, die een cruciale rol speelde in de cleanroom. Ze worden ondersteund door de rest van het SRON-team, gecoördineerd door Jian-Rong Gao.

X-IFU camera teamwork

Dat typische teamwork-voorbeeld gaat alleen over TES detectoren. Maar intussen bouwt een ander multidisciplinair team bij SRON de X-IFU camera waarvan TES detectoren de gevoelige plaat zijn. Niet alleen bínnen SRON werken disciplines samen. X-IFU komt – net als telescoop Athena waar het instrument op komt – tot stand in een internationale samenwerking tussen hoogwaardige kennisinstituten in de wereld. Dit filmpje gaat helemaal over X-IFU.

 

Wetenschappelijk gedreven

Al dit technologische ontwikkelwerk wordt gedreven door de wetenschappelijke vragen over het universum die nog onbeantwoord zijn. Astrofysici bij SRON zijn bij uitstek wetenschappers die niet alleen met telescopen kijken, maar zich óók bezighouden met de vraag wat een volgende generatie telescopen moet kunnen om steeds verder te komen.