Caméra proche infrarouge et spectromètre multi-objets - Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer

La géante gazeuse Uranus montrant les bandes nuageuses, les anneaux et les lunes du système uranien, prise avec NICMOS en 1998
Pistol Star et Pistol Nebula , prises par NICMOS en 1997
Champ ultra-profond Hubble de NICMOS . L'instrument a fourni des vues dans le proche infrarouge du HUDF, étendant les données disponibles pour cette zone.

La caméra proche infrarouge et le spectromètre multi-objets ( NICMOS ) est un instrument scientifique pour l'astronomie infrarouge , installé sur le télescope spatial Hubble (HST), fonctionnant de 1997 à 1999 et de 2002 à 2008. Les images produites par NICMOS contiennent des données de la partie proche infrarouge du spectre lumineux.

NICMOS a été conçu et conçu par l'instrument NICMOS Définition équipe centrée à Steward Observatory , Université de l' Arizona , États - Unis. NICMOS est un imageur et un spectromètre construit par Ball Aerospace & Technologies Corp. qui permet au HST d'observer la lumière infrarouge , avec des longueurs d' onde comprises entre 0,8 et 2,4 micromètres, offrant des capacités d'imagerie et de spectrophotométrie sans fente. NICMOS contient trois détecteurs dans le proche infrarouge dans trois canaux optiques offrant une résolution élevée (~ 0,1 seconde d'arc), une imagerie coronagraphique et polarimétrique et une spectroscopie sans fente dans des champs de vision carrés de 11, 19 et 52 secondes d'arc. Chaque canal optique contient un réseau de photodiodes de 256 × 256 pixels de détecteurs infrarouges au tellurure de mercure et de cadmium liés à un substrat de saphir, lus dans quatre quadrants indépendants de 128 × 128.

NICMOS a fonctionné pour la dernière fois en 2008, et a été largement remplacé par le canal infrarouge de la caméra à grand champ 3 après son installation en 2009.

Limites

Les performances infrarouges du Hubble ont des limites car il n'a pas été conçu avec des performances infrarouges comme objectif. Par exemple, le miroir est maintenu à une température stable et relativement élevée (15 °C) par des éléments chauffants.

HST est un télescope chaud. Le flux de fond IR collecté par des instruments IR à plan focal refroidi comme NICMOS ou WFC3 est dominé, à des longueurs d'onde plutôt courtes, par l'émission thermique du télescope plutôt que par la diffusion zodiacale. Les données NICMOS montrent que le fond du télescope dépasse le fond zodiacal à des longueurs d'onde supérieures à λ ≈ 1,6μm, la valeur exacte dépendant du pointage sur le ciel et de la position de la Terre sur son orbite.

Malgré cela, la combinaison du miroir de Hubble et du NICMOS offrait des niveaux de qualité jamais vus auparavant dans les performances dans le proche infrarouge à cette époque. Les télescopes infrarouges dédiés comme l' Observatoire spatial infrarouge étaient révolutionnaires à leur manière, mais avaient un miroir primaire plus petit et étaient également hors service au moment de l'installation du NICMOS car ils manquaient de liquide de refroidissement. NICMOS a ensuite surmonté ce problème en utilisant un refroidisseur de machine comme un réfrigérateur, ce qui lui a permis de fonctionner pendant des années jusqu'à sa mise hors ligne en 2008.

Histoire de NICMOS

NICMOS a été installé sur Hubble lors de sa deuxième mission d'entretien en 1997 ( STS-82 ) avec le spectrographe imageur du télescope spatial , remplaçant deux instruments antérieurs. NICMOS à son tour a été largement remplacé par la Wide Field Camera 3 , qui a un champ de vision beaucoup plus large (135 par 127 arcsec, ou 2,3 ​​par 2,1 arcminutes), et atteint presque aussi loin dans l'infrarouge.

NICMOS a été installé par l'équipage de STS-82, cette mission de la navette spatiale en 1997 a également installé l'instrument STIS sur le télescope spatial Hubble, un modèle à l'échelle du télescope est montré avec cette photo d'équipage
Le voyage de NICMOS vers l'espace se dirige vers la rampe de lancement, janvier 1997
Télescope spatial Hubble tenu par le bras robotique de la navette spatiale
L'équipage de la navette EVA avec le télescope spatial Hubble

Lors de la réalisation de mesures infrarouges, il est nécessaire de maintenir les détecteurs infrarouges refroidis pour éviter les interférences infrarouges dues aux propres émissions thermiques de l'instrument. NICMOS contient un dewar cryogénique , qui a refroidi ses détecteurs à environ 61 K, et des filtres optiques à ~ 105 K, avec un bloc de glace d' azote solide . Lorsque NICMOS a été installé en 1997, le vase de Dewar contenait un bloc de 230 livres (104 kg) de glace à l'azote. En raison d'un court-circuit thermique survenu le 4 mars 1997, lors de la mise en service de l'instrument, le Dewar a manqué de liquide de refroidissement à l' azote plus tôt que prévu en janvier 1999.

Au cours de Hubble service Mission 3B en 2002 ( STS-109 ), un système de refroidissement de remplacement comprenant un refroidisseur cryogénique , cryogénique circulateur et radiateur externe a été installé sur Hubble qui refroidit maintenant NICMOS par un cryogénique néon en boucle. Le système de refroidissement NICMOS (NCS) a été développé selon un calendrier très accéléré (14 mois contre 5 à 10 ans pour les autres matériels d'instruments Hubble). NICMOS a été remis en service peu après SM 3B.

Un nouveau téléchargement de logiciel en septembre 2008 a nécessité un bref arrêt du système de refroidissement NICMOS. Plusieurs tentatives de redémarrage du système de refroidissement ont échoué en raison de problèmes avec le circulateur cryogénique. Après avoir attendu plus de six semaines pour que certaines parties de l'instrument se réchauffent et que des particules de glace se soient sublimées à partir de la boucle de circulation du néon, le refroidisseur n'a de nouveau pas réussi à redémarrer. Un Anomaly Review Board (ARB) a ensuite été convoqué par la NASA. L'ARB a conclu que de la glace ou d'autres particules solides avaient migré du dewar vers le circulateur lors de la tentative de redémarrage de septembre 2008 et que le circulateur pouvait être endommagé, et a déterminé un autre ensemble de paramètres de démarrage. Un redémarrage réussi à 13h30 EST le 16 décembre 2008 a conduit à quatre jours de fonctionnement du refroidisseur suivi d'un autre arrêt. Le 1er août 2009, le refroidisseur a été redémarré ; Le NICMOS devait reprendre ses activités à la mi-février 2010 et a fonctionné jusqu'au 22 octobre 2009, date à laquelle un blocage du système de traitement des données de Hubble a provoqué l'arrêt du télescope. Le débit de circulation vers NICMOS a été fortement réduit pendant cette période d'exploitation confirmant le blocage de la boucle de circulation. La poursuite du fonctionnement à des débits réduits limiterait la science du NICMOS. Des plans de purge et de remplissage du système de circulation avec du gaz néon propre ont donc été élaborés par la NASA. La boucle de circulation est équipée d'un réservoir au néon supplémentaire et d'électrovannes télécommandées pour les opérations de purge-remplissage en orbite. En 2013, ces opérations de purge-remplissage n'ont pas encore été réalisées.

WFC3 , installé en 2009, a été conçu pour remplacer en partie NICMOS.

Le 18 juin 2010, il a été annoncé que le NICMOS ne serait pas disponible pour la science lors de la dernière proposition du cycle 18. À partir de 2013, une décision quant à savoir si les opérations de purge-remplissage seront effectuées et si le NICMOS sera disponible pour la science dans le l'avenir n'a pas été fait.

NICMOS est également le nom du capteur d'imagerie 256 × 256 pixels de l'appareil construit par le Rockwell International Electro-Optical Center (maintenant DRS Technologies).

Résultats scientifiques

NICMOS a été remarqué pour ses performances en astronomie spatiale proche infrarouge, en particulier sa capacité à voir des objets à travers la poussière. Il a été utilisé pendant environ 23 mois après son installation, sa durée de vie étant limitée par la quantité définie de cryo-refroidisseur, puis il a ensuite été utilisé pendant plusieurs années lorsqu'un nouveau cryo-refroidisseur a été installé en 2002. NICMOS a combiné des performances proche infrarouge avec un grand miroir.

Le NICMOS a permis d'étudier les galaxies et les quasars à grand décalage vers le rouge avec une résolution spatiale élevée, ce qui était particulièrement utile lorsqu'il était analysé conjointement avec d'autres instruments tels que le STIS, et il a également permis une enquête plus approfondie sur les populations stellaires. En science planétaire, NICMOS a été utilisé pour découvrir un bassin d'impact sur le pôle sud de l'astéroïde 4 Vesta . (4 Vesta a ensuite été visité par Dawn (engin spatial) dans les années 2010 qui l'a étudié de plus près en le mettant en orbite.)

En 2009, une ancienne image NICMOS a été traitée pour montrer une exoplanète prédite autour de l'étoile HR 8799 . On pense que le système se trouve à environ 130 années-lumière de la Terre.

En 2011, autour de cette même étoile, quatre exoplanètes ont été rendues visibles dans une image NICMOS prise en 1998, à l'aide d'un traitement de données avancé. Les exoplanètes ont été découvertes à l'origine avec les télescopes Keck et le télescope Gemini North entre 2007 et 2010. L'image permet d'analyser de plus près les orbites des exoplanètes, car il leur faut plusieurs décennies, voire des centaines d'années terrestres, pour orbiter leur étoile hôte. .

NICMOS a observé l'exoplanète XO-2b à l'étoile XO-2 , et un résultat de spectroscopie a été obtenu pour cette exoplanète en 2012. Cela utilise les capacités spectroscopiques de l'instrument, et en spectroscopie d'astronomie lors d'un transit planétaire (une exoplanète passe devant l'étoile du point de vue de la Terre) est un moyen d'étudier l'atmosphère possible de cette exoplanète.

En 2014, les chercheurs ont récupéré des disques planétaires dans d'anciennes données NICMOS en utilisant de nouvelles techniques de traitement d'images.

Missions de navette

  • STS-82, (année : 1997) installé, NICMOS remplace GHRS
  • STS-109, (année : 2002) nouveau refroidisseur cryogénique installé, remis en service.

Voir également

Les références

Liens externes