Representação do modelo CAD em corte do projeto do instrumento HIRMES proposto. Crédito:GSFC HIRMES Instrument Team
A NASA está desenvolvendo um novo instrumento para expandir os limites da pesquisa em astronomia. Uma equipe de cientistas e tecnólogos do Goddard Space Flight Center (GSFC) da NASA está desenvolvendo o espectrômetro de infravermelho médio de alta resolução (HIRMES) - um instrumento inovador que permitirá novas investigações científicas e contribuições importantes para a nossa compreensão do cosmos. O comissionamento do HIRMES está previsto para o final de 2018 no Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha da NASA (SOFIA), um Boeing 747SP fortemente modificado que carrega um telescópio infravermelho de 2,5 m de diâmetro. SOFIA voa acima de ~ 95% do vapor d'água atmosférico da Terra, permitindo que os astrônomos tenham acesso a comprimentos de onda que não são possíveis de observar do solo, mesmo com os telescópios terrestres mais poderosos. HIRMES aplica detector emergente e tecnologias ópticas adaptadas para tirar o máximo proveito da plataforma única fornecida pela SOFIA, cobrindo a faixa espectral de 25-122 mícrons com poderes de resolução variando de 600 a 100, 000
HIRMES irá estender tecnologias comprovadas, alcançar um equilíbrio entre impulsionar o estado da arte e fornecer desempenho confiável para a crescente comunidade de usuários do SOFIA. O HIRMES empregará bolômetros baseados em sensor de borda de transição supercondutor (TES), operando a temperaturas de ~ 0,1 K para fornecer sensibilidade limitada apenas pela relação sinal-ruído intrínseca imposta pelo fundo do céu. Esses detectores prometem um ruído de ordem de magnitude menor em comparação com os detectores heteródinos atualmente implantados na instrumentação SOFIA, e diminuirá o tempo de observação por um fator de ~ 200 nas linhas espectrais de interesse. Os detectores HIRMES serão dispostos em um formato de 16x64 elementos para fornecer observações espectroscópicas de baixa e média resolução, incluindo uma capacidade de imagem. Uma matriz separada de 8x16 elementos otimizada para fundos baixos será usada para observações de alto poder de resolução. Um sistema de refrigeração de vários estágios fornecerá o dissipador de calor de ~ 100mK necessário para o desempenho do detector limitado em segundo plano. A dispersão óptica da luz fornecida pelo telescópio será realizada por meio de um sistema de grades, espelhos, e monocromadores interferométricos de Fabry-Perot sintonizáveis.
A investigação principal do HIRMES é um estudo detalhado dos processos que levam à formação de sistemas planetários ao longo de uma faixa espectral rica em iônicos, atômico, e linhas moleculares. O programa de ciências HIRMES determinará a estrutura e evolução dos discos protoplanetários e aumentará nossa capacidade de modelar esses sistemas à medida que evoluem de discos homogêneos para sistemas planetários incipientes. No início de suas vidas, as estrelas interagem significativamente com seus ambientes e o programa HIRMES avançará nosso entendimento sobre as formas como essas interações regulam a formação estelar. A equipe do HIRMES também estudará os processos de formação de protoestrelas massivas e os mecanismos que aceleram a poeira em estrelas de ramos gigantes assintóticos (AGB). A NASA prevê uma demanda significativa dentro da comunidade científica pelos novos e poderosos recursos que o HIRMES fornecerá.
A equipe do GSFC desenvolveu um estudo de conceito de instrumento em 2016, levando à seleção competitiva de HIRMES para desenvolvimento. O trabalho começou imediatamente no desenvolvimento do instrumento, incluindo avaliação de laboratório de subsistemas de latão e aquisição de itens de hardware de longo prazo limitados para apoiar um cronograma de desenvolvimento agressivo. A equipe HIRMES está trabalhando em uma revisão crítica de design no FY17, seguido pelo desenvolvimento de hardware para permitir a entrega do instrumento no final de 2018.
O HIRMES no SOFIA investigará a estrutura e evolução dos discos protoplanetários e aumentará nossa capacidade de modelar esses sistemas conforme eles evoluem para sistemas planetários incipientes. Crédito:GSFC HIRMES Instrument Team