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Terahertz Integral Field Unit with Universal Nanotechnology

Descripción del proyecto

Un sistema integral revolucionario podría mejorar el conocimiento sobre la formación de redes cósmicas

Algunas regiones del Universo, tales como las galaxias, presentan una mayor densidad de la materia y la energía, mientras que otras regiones parecen estar prácticamente vacías. Este contraste entre los cúmulos de galaxias largos y complejos y las regiones vacías forma una red cósmica que está en constante evolución. En el proyecto TIFUUN, financiado con fondos europeos, se crearán mapas tridimensionales de enormes volúmenes del Universo para revelar la historia de la materia y comprender mejor las galaxias y la materia a escalas muy grandes. Para esta tarea será esencial el desarrollo de un instrumento, un espectrógrafo de campo integral, con un circuito superconductor para medir la luz infrarroja lejana procedente de regiones lejanas del Universo. La tecnología propuesta se empleará por primera vez en el Experimento del Telescopio Submilimétrico de Atacama de Chile.

Objetivo

"The next challenge in millimeter-submillimeter (mm-submm) astronomy is to generate 3D maps of statistically large cosmic volumes with complete spectral information, to uncover the history of cold matter back to the first billion years of the Universe, the evolution of hot matter in galaxy clusters, and the emergence of cosmic large-scale structure from those baryonic materials.

Vital for this endeavor is the integral field unit (IFU), which is a 2D array of spectrometers that instantaneously measures the spectrum of all points in the image. The IFU has reshaped astronomy at shorter visible wavelengths, but it is totally absent for mm-submm waves, because it falls out of reach of any existing technology.

Here I propose to revolutionize astronomy by developing a Terahertz Integral Field Unit with Universal Nanotechnology (TIFUUN). TIFUUN hosts mm-submm IFUs that each have up to 217 spectrometer pixels (spaxels), a wide instantaneous bandwidth up to 1:2, and a sufficiently high spectral resolving power up to R = 1,000, operating at photon-noise limited sensitivity. The breakthrough is the integrated superconducting spectrometer (ISS) technology, which allows to miniaturize the entire IFU onto a commercial 150-mm diameter silicon wafer.

I will take TIFUUN to the ASTE 10-m telescope with a set of science-tailored IFUs, and perform ground-breaking observations in 1) ultra-wideband spectroscopy of dusty star-forming galaxies, 2) unbiased mapping of high-redshift line-emitting galaxies, 3) line-intensity mapping of the cosmic large-scale structure, and 4) diagnosis of galaxy clusters using the Sunyaev-Zeldovich effect. I will make the tools for designing the IFU open source, encouraging the astronomical community to propose science in combination with optimized IFU designs. This cost-effective ""open-hardware"" concept marks a new paradigm that opens the specialized field of superconducting instrumentation to the world, bridging cutting-edge nanotechnology and cosmology."

Institución de acogida

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Aportación neta de la UEn
€ 2 993 579,00
Dirección
STEVINWEG 1
2628 CN Delft
Países Bajos

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Región
West-Nederland Zuid-Holland Delft en Westland
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 2 993 579,00

Beneficiarios (1)