La cámara de infrarrojo cercano y el espectrómetro de objetos múltiples ( NICMOS ) es un instrumento científico para la astronomía infrarroja , instalado en el Telescopio Espacial Hubble (HST), que funcionó de 1997 a 1999 y de 2002 a 2008. Las imágenes producidas por NICMOS contienen datos del parte del infrarrojo cercano del espectro de luz.
NICMOS fue concebido y diseñado por el Equipo de Definición de Instrumentos de NICMOS con sede en Steward Observatory , Universidad de Arizona , EE. UU. NICMOS es un generador de imágenes y espectrómetro construido por Ball Aerospace & Technologies Corp. que permite al HST observar luz infrarroja , con longitudes de onda entre 0,8 y 2,4 micrómetros, proporcionando imágenes y capacidades espectrofotométricas sin rendija. NICMOS contiene tres detectores de infrarrojo cercano en tres canales ópticos que proporcionan alta resolución (~ 0,1 segundos de arco), imágenes coronagráficas y polarimétricas, y espectroscopía sin rendijas en campos de visión cuadrados de 11, 19 y 52 segundos de arco. Cada canal óptico contiene una matriz de fotodiodos de 256 × 256 píxeles de detectores infrarrojos de telururo de mercurio y cadmio unidos a un sustrato de zafiro, leídos en cuatro cuadrantes independientes de 128 × 128. [1]
NICMOS funcionó por última vez en 2008, y ha sido en gran parte [se necesita aclaración ] reemplazado por el canal infrarrojo de Wide Field Camera 3 después de su instalación en 2009. [ cita requerida ]
Limitaciones
El rendimiento infrarrojo del Hubble tiene limitaciones ya que no fue diseñado con el rendimiento infrarrojo como objetivo. Por ejemplo, el espejo se mantiene a una temperatura estable y relativamente alta (15 ° C) mediante calentadores.
HST es un telescopio cálido. El flujo de fondo de infrarrojos recogido por instrumentos de infrarrojos de plano focal enfriado como NICMOS o WFC3 está dominado, en longitudes de onda bastante cortas, por la emisión térmica del telescopio en lugar de por la dispersión zodiacal. Los datos de NICMOS muestran que el fondo del telescopio supera el fondo zodiacal en longitudes de onda superiores a λ ≈ 1,6 μm, el valor exacto depende de la orientación hacia el cielo y de la posición de la Tierra en su órbita. [2]
A pesar de esto, la combinación del espejo de Hubble y NICMOS ofreció niveles de calidad nunca antes vistos en el rendimiento del infrarrojo cercano en ese momento. [3] Los telescopios infrarrojos dedicados como el Observatorio Espacial Infrarrojo fueron innovadores a su manera, pero tenían un espejo primario más pequeño y también estaban fuera de servicio en el momento de la instalación de NICMOS porque se quedaron sin refrigerante. Más tarde, NICMOS superó este problema utilizando una máquina enfriadora como un refrigerador, que le permitió funcionar durante años hasta que se desconectó en 2008.
Historia de NICMOS
NICMOS se instaló en el Hubble durante su segunda misión de servicio en 1997 ( STS-82 ) junto con el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial , reemplazando dos instrumentos anteriores. NICMOS, a su vez, ha sido reemplazado en gran medida por la Wide Field Camera 3 , que tiene un campo de visión mucho más grande (135 por 127 segundos de arco, o 2,3 por 2,1 minutos de arco) y llega casi tan lejos en el infrarrojo.
Al realizar mediciones de infrarrojos, es necesario mantener refrigerados los detectores de infrarrojos para evitar la interferencia de infrarrojos de las propias emisiones térmicas del instrumento. NICMOS contiene un Dewar criogénico , que enfrió sus detectores a aproximadamente 61 K, y filtros ópticos a ~ 105 K, con un bloque de hielo de nitrógeno sólido . Cuando se instaló NICMOS en 1997, el matraz dewar contenía un bloque de hielo de nitrógeno de 104 kg (230 libras). Debido a un cortocircuito térmico que surgió el 4 de marzo de 1997, durante la puesta en servicio del instrumento, el refrigerante dewar se quedó sin refrigerante de nitrógeno antes de lo esperado en enero de 1999.
Durante la Misión de Servicio Hubble 3B en 2002 ( STS-109 ), [4] se instaló en el Hubble un sistema de enfriamiento de reemplazo que comprende un enfriador criogénico, un circulador criogénico y un radiador externo que ahora enfría NICMOS a través de un circuito de neón criogénico . El sistema de enfriamiento NICMOS (NCS) se desarrolló con un programa muy acelerado (14 meses frente a 5 a 10 años para otro hardware de instrumentos Hubble). [5] NICMOS se volvió a poner en servicio poco después de SM 3B. [6] [7]
Una nueva carga de software en septiembre de 2008 requirió un breve apagado del sistema de enfriamiento NICMOS. Varios intentos de reiniciar el sistema de enfriamiento no tuvieron éxito debido a problemas con el circulador criogénico. Después de esperar más de seis semanas a que se calentaran partes del instrumento y se teorizó que las partículas de hielo se sublimasen a partir del circuito de circulación de neón, el enfriador una vez más no pudo reiniciarse. Luego, la NASA convocó una Junta de Revisión de Anomalías (ARB). El ARB concluyó que el hielo u otras partículas sólidas migraron del dewar al circulador durante el intento de reinicio de septiembre de 2008 y que el circulador podría estar dañado, y determinó un conjunto alternativo de parámetros de arranque. Un reinicio exitoso a las 13:30 EST del 16 de diciembre de 2008 llevó a cuatro días de operaciones más frías seguidas de otro apagado. [8] El 1 de agosto de 2009, el enfriador se reinició nuevamente; [9] Se esperaba que NICMOS reanudara sus operaciones a mediados de febrero de 2010 [10] y operara hasta el 22 de octubre de 2009, momento en el que un bloqueo del sistema de manejo de datos del Hubble hizo que el telescopio se apagara. El caudal de circulación a NICMOS se redujo considerablemente durante este período de funcionamiento, lo que confirma el bloqueo en el circuito de circulación. El funcionamiento continuo a velocidades de flujo reducidas limitaría la ciencia de NICMOS, por lo que la NASA desarrolló planes para purgar y rellenar el sistema de circulación con gas neón limpio. El circuito de circulación está equipado con un tanque de neón adicional y válvulas solenoides operadas a distancia para operaciones de purga y llenado en órbita. A partir de 2013, estas operaciones de purga y llenado aún no se han realizado. [ necesita actualización ]
WFC3 , instalado en 2009, fue diseñado para reemplazar parcialmente NICMOS. [11]
El 18 de junio de 2010, se anunció que NICMOS no estaría disponible para la ciencia durante la última propuesta del Ciclo 18. A partir de 2013, se tomará una decisión sobre si se realizarán las operaciones de purga y llenado y si NICMOS estará disponible para la ciencia en el el futuro no se ha hecho. [ necesita actualización ]
NICMOS es también el nombre del sensor de imágenes de 256 × 256 píxeles del dispositivo construido por Rockwell International Electro-Optical Center (ahora DRS Technologies).
Resultados científicos
NICMOS se destacó por su desempeño en la astronomía espacial del infrarrojo cercano, en particular su capacidad para ver objetos a través del polvo. [3] Se usó durante aproximadamente 23 meses después de su instalación, su vida útil estaba limitada por la cantidad establecida de refrigerante criogénico, y luego se usó durante varios años cuando se instaló un nuevo refrigerador criogénico en 2002. [3] NICMOS rendimiento combinado del infrarrojo cercano con un gran espejo. [3]
NICMOS permitió la investigación de galaxias de alto corrimiento al rojo y cuásares con alta resolución espacial, lo que fue especialmente útil cuando se analizó en conjunto con otros instrumentos como el STIS, y también permitió una investigación más profunda de poblaciones estelares. [12] En ciencia planetaria, NICMOS se utilizó para descubrir una cuenca de impacto en el polo sur del asteroide 4 Vesta . [13] (4 Vesta fue visitada más tarde por Dawn (nave espacial) en la década de 2010 que la investigó más de cerca orbitando su órbita). [14]
En 2009, se procesó una imagen antigua de NICMOS para mostrar un exoplaneta predicho alrededor de la estrella HR 8799 . [15] Se cree que el sistema está a unos 130 años luz de la Tierra. [15]
En 2011, alrededor de esa misma estrella, cuatro exoplanetas se hicieron visibles en una imagen NICMOS tomada en 1998, utilizando un procesamiento de datos avanzado. [15] Los exoplanetas se descubrieron originalmente con los telescopios Keck y el telescopio Gemini North entre 2007 y 2010. [15] La imagen permite analizar más de cerca las órbitas de los exoplanetas, ya que tardan muchas décadas, incluso cientos de años terrestres. , para orbitar su estrella anfitriona. [15]
NICMOS observó el exoplaneta XO-2b en la estrella XO-2 , y se obtuvo un resultado de espectroscopia para este exoplaneta en 2012. [16] Esto utiliza las capacidades espectroscópicas del instrumento, y en la espectroscopia astronómica durante un tránsito planetario (un exoplaneta pasa en frente a la estrella desde la perspectiva de la Tierra) es una forma de estudiar la posible atmósfera de ese exoplaneta. [dieciséis]
En 2014, los investigadores recuperaron discos planetarios en datos antiguos de NICMOS utilizando nuevas técnicas de procesamiento de imágenes. [17]
Misiones de transbordador
- STS-82, (año: 1997) instalado, NICMOS reemplaza a GHRS
- STS-109, (año: 2002) nuevo refrigerador criogénico instalado, vuelto a funcionar. [4]
Ver también
- Telescopio espacial James Webb (telescopio de infrarrojo cercano dedicado, aún no lanzado)
- Lista de los telescopios infrarrojos más grandes
- NICMOSlook
- Telescopio espacial Herschel (telescopio espacial de infrarrojo profundo 2009-2013)
- Cámara de matriz de infrarrojos ( cámara Spitzer de infrarrojos cercanos a medios)
Referencias
- ^ Skinner, Chris J .; Bergeron, Louis E .; Schultz, Alfred B .; MacKenty, John W .; et al. (1998). Fowler, Albert M (ed.). "Propiedades en órbita de los detectores NICMOS en HST" (PDF) . Proc. SPIE . Instrumentación astronómica infrarroja. 3354 : 2-13. Código Bibliográfico : 1998SPIE.3354 .... 2S . doi : 10.1117 / 12.317208 . S2CID 5778753 .
- ^ Robberto, M .; Sivaramakrishnan, A .; Bacinski, JJ; Calzetti, D .; et al. (2000). "El rendimiento de HST como un telescopio infrarrojo" (PDF) . Proc. SPIE . Telescopios e instrumentos espaciales UV, ópticos e infrarrojos. 4013 : 386–393. Código Bibliográfico : 2000SPIE.4013..386R . doi : 10.1117 / 12.394037 . S2CID 14992130 .
- ^ a b c d "Spaceflight Now | Breaking News | La cámara infrarroja del Hubble volvió a la vida" .
- ^ a b "0302432 - Telescopio espacial Hubble reparado y reconfigurado atracado en la bahía de carga de Columbia" .
- ^ "||||| El sistema de refrigeración NICMOS |||||" . asd.gsfc.nasa.gov . Consultado el 10 de junio de 2020 .
- ^ Jedrich, Nicholas M .; Gregory, Teri; Zimbelman, Darrell F .; Cheng, Edward S .; et al. (2003). Mather, John C (ed.). "Sistema de enfriamiento criogénico para restaurar la ciencia IR en el telescopio espacial Hubble". Proc. SPIE . Telescopios e instrumentos espaciales IR. 4850 : 1058–1069. Código Bibliográfico : 2003SPIE.4850.1058J . CiteSeerX 10.1.1.162.1601 . doi : 10.1117 / 12.461805 . S2CID 108566881 .
- ^ Swift, Walter L .; McCormack, John A .; Zagarola, Mark V .; Dolan, Francis X .; et al. (2005). "El crioenfriador NICMOS Turbo-Brayton - dos años en órbita". Refrigeradores criogénicos 13 . Springer EE. UU. págs. 633–639. doi : 10.1007 / 0-387-27533-9 . ISBN 978-0-387-23901-9.
- ^ "Estado NICMOS / NCS" . Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial . 23 de enero de 2009.
- ^ "Informe de estado del telescopio espacial Hubble" . NASA . 5 de agosto de 2009.
- ^ "Página de noticias de última hora de NICMOS" . NASA. 16 de diciembre de 2009. Archivado desde el original el 5 de agosto de 2012.
- ^ MacKenty, JW; Kimble, RA (enero de 2003). "Estado de la cámara de campo amplio HST 3" (PDF) . Sesión de carteles de la Sociedad Astronómica Estadounidense: 1. Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ [1]
- ^ Edward C. Blair (2002). Asteroides: descripción general, resúmenes y bibliografía . Editores Nova. pag. 115. ISBN 978-1-59033-482-9.
- ^ "4 Vesta" . Exploración del sistema solar de la NASA . 19 de diciembre de 2019 . Consultado el 7 de septiembre de 2020 .
- ^ a b c d e NASA - Los astrónomos encuentran planetas esquivos en datos del Hubble de una década de antigüedad - 10.06.11
- ^ a b [2]
- ^ "La ciencia forense astronómica descubre discos planetarios en el archivo Hubble de la NASA" . 2014-04-24.
enlaces externos
- NICMOS en ESA / Hubble
- Imágenes tomadas con NICMOS en ESA / Hubble
- Información técnica del equipo de instrumentos del Steward Observatory
- Familia de sensores NICMOS