고성능 천문 만원경에 적용된 노이즈 적외선 카메라 C-RED One

First Light 

6-망원경 빔 조합 장비인 MIRC-X(영국 Exeter대학과 미국 Michigan대학이 개발)와 세계에서 가장 빠른 First Light Imaging의 노이즈 적외선 카메라인 C-RED One은 천문학을 위한 적외선 간섭계에서 새로운 시각을 열었다.

현재, MIRC-X 이미저는 캘리포니아의 Mount Wilson 관측소에 위치한 적외선에서 세계에서 가장 높은 해상도의 이미징 시설인 CHARA 망원경 어레이 장치로 하늘을 보고 있다. 새로운 장비는 최대 330미터 떨어져 있는 망원경의 빛을 결합한다. 이러한 특성 때문에 CHARA 어레이와 MIRC-X 기기는 별의 표면 구조를 영상화하거나 전례 없는 해상도로 별 주변의 환경을 영상화하는 데 이상적이다.

MIRC-X 프로젝트는 Stefan Kraus 교수(영국 Exeter대학)와 John Monnier 교수(미국 Michigan대학)가 주도하고 유럽 연구 협의회(European Research Council)가 자금을 지원하며 미국 국립 과학 재단(National Science Foundation)의 조기 자금 지원에 기반을 두고 있다.

야심적인 목표는 6개의 망원경 적외선 간섭계를 사용하여 어린 별(young stars) 주변의 디스크를 처음으로 이미지화하는 것이다. 이 디스크는 별 형성 과정에서 남은 재료를 구성하고 행성이 형성되는 단계를 제공한다. 예를 들어, 일단 행성이 형성되면 틈새를 없애거나 디스크 재료를 휘저어서 디스크 환경을 형성한다. 내부 디스크 영역에 이러한 구조를 스포팅하는 것은 기존 망원경의 도달 범위를 훨씬 넘어선 각도 분해능을 필요로 한다.

MIRC-X와 CHARA는 물리적으로 분리된 망원경의 빛을 결합하여 330미터 망원경의 이미지 선명도를 달성함으로써 이 해상도 장벽을 극복한다. 이 새로운 기능을 통해 천문학자들은 원시 행성계 디스크(protoplanetary disc)의 고 충실도 이미지를 얻을 수 있으며, 46억 년 전 태양계가 형성되는 단계에서 어떻게 보였는지 알 수 있다.

C-RED One은 First Light Imaging에서 개발한 단시간 적외선(Short-Wave Infrared, SWIR) 이미징 전용의 과학 상업용 카메라다. Leonardo의 SAPHIRA e-APD 검출기에 기반을 두고 있으며, 전자의 눈사태 증폭과 증식이 가능하다. C-RED One의 혁신적인 기계전자 제품은 전례 없는 속도와 민감도 기록을 제공한다(1초당 3,500프레임, 판독 노이즈가 전자 하나보다 적음)

지금까지 적외선 간섭 계측기의 감도는 주로 별빛에 의해 형성된 희미한 간섭 패턴을 기록하는 데 사용되는 감지기의 판독 노이즈에 의해 제한되었다. C-RED One의 e-APD 기술은 MIRC-X가 원시 행성 디스크와 관련된 희미한 간섭 패턴을 감지할 수 있도록 여러 가지 크기의 판독 노이즈 기여도를 줄인다.

C-RED One은 e-APD 기술을 기반으로 한 상용 적외선 카메라다. C-RED One의 3년 개발은 Horizon 2020 SME Instrument 프로그램에서 유럽 집행위원회(European Commission)의 재정 지원을 받았다. 2016년에 C-RED One은 SPIE/PhotonicsMedia의 Photonics Innovation을 위한 프리즘 상을 받았다.

First Light Imaging은 2011년에 창립된 공공 연구 실험실에서 출현하여 가시 광선 및 적외선 스펙트럼을 위한 첨단 과학 카메라를 설계하고 제조한다.

OCAM, C-RED One, 그리고 C-RED2는 가시광선 또는 적외선 파장을 위한 세계에서 가장 빠르고 민감한 카메라다. 이 카메라들은 하와이의 스바루(Subaru) 망원경이나 스페인의 그란 테칸(GranTeCan)과 같은 세계 최대의 망원경과 연구소에서 이미 선택했다. First Light Imaging 전문 지식은 NASA 우주국에 제공된다.

자료 제공: First Light(www.first-light.fr)