Pesquisadores da Escola de Engenharia da UCLA Samueli desenvolveram um sistema de detecção de luz ultrassensível que pode permitir aos astrônomos visualizar galáxias, estrelas e sistemas planetários em detalhes excelentes.

O sistema funciona à temperatura ambiente - uma melhoria em relação a uma tecnologia semelhante que só funciona em temperaturas próximas a 270 graus abaixo de zero Celsius, ou 454 graus Fahrenheit negativos. Um artigo detalhando o avanço é publicado hoje em Astronomia da Natureza .

O sistema de sensor detecta radiação na banda terahertz do espectro eletromagnético, que inclui partes das frequências de infravermelho distante e de microondas.

O sistema produz imagens com clareza ultra-alta, e pode detectar ondas terahertz em uma ampla faixa espectral - uma melhoria de pelo menos 10 vezes mais do que as tecnologias atuais que detectam apenas essas ondas em uma faixa espectral estreita. Suas capacidades de amplo alcance podem permitir que ele faça observações que atualmente requerem vários instrumentos diferentes. Ele identifica quais elementos e moléculas - por exemplo, agua, oxigênio, monóxido de carbono e outras moléculas orgânicas, estão presentes nessas regiões do espaço, verificando se suas assinaturas espectrais reveladoras individuais estão presentes.

"Olhar em frequências terahertz nos permite ver detalhes que não podemos ver em outras partes do espectro, "disse Mona Jarrahi, um professor de engenharia elétrica e da computação da UCLA que liderou a pesquisa. "Na astronomia, a vantagem da faixa de terahertz é que, ao contrário da luz infravermelha e visível, ondas terahertz não são obscurecidas por gás interestelar e poeira que cercam essas estruturas astronômicas. "

A tecnologia pode ser especialmente eficaz em observatórios baseados no espaço, Jarrahi disse, porque ao contrário da Terra, ondas terahertz podem ser detectadas sem interferência da atmosfera.

O sistema pode ajudar os cientistas a obter novos insights sobre a composição de objetos e estruturas astronômicas e sobre a física de como eles se formam e morrem. Também pode ajudar a responder a perguntas sobre como eles interagem com os gases, poeira e radiação que existe entre estrelas e galáxias, e poderia revelar pistas sobre as origens cósmicas da água ou moléculas orgânicas que poderiam indicar se um planeta é hospitaleiro para a vida.

O sistema também pode ser usado na Terra, para detectar gases nocivos para fins de segurança ou monitoramento ambiental.

A chave para o novo sistema é como ele converte sinais terahertz de entrada, que não são fáceis de sentir e analisar com equipamento científico padrão, em ondas de rádio fáceis de manusear.

Os sistemas existentes usam materiais supercondutores para traduzir sinais terahertz em ondas de rádio. Mas para trabalhar, esses sistemas usam refrigerante líquido especializado para manter esses materiais em temperaturas extremamente baixas, se aproximando do zero absoluto. O super-resfriamento do equipamento é viável na Terra, mas quando os sensores são levados em espaçonaves, sua vida útil é limitada pela quantidade de refrigerante a bordo. Também, porque o peso das naves espaciais é tão importante, pode ser problemático carregar os quilos extras de refrigerante de que o equipamento precisa.

Os pesquisadores da UCLA criaram uma nova tecnologia para lidar com o refrigerante e os problemas de peso relacionados. Seu dispositivo usa um feixe de luz para interagir com os sinais de terahertz dentro de um material semicondutor com nanoestruturas metálicas. O sistema então converte o sinal terahertz de entrada em ondas de rádio, que são lidos pelo sistema e podem ser interpretados por astrofísicos.