La cámara de infrarrojo cercano y espectrómetro multiobjeto ( NICMOS ) es un instrumento científico para astronomía infrarroja , instalado en el telescopio espacial Hubble (HST), que funcionó de 1997 a 1999 y de 2002 a 2008. Las imágenes producidas por NICMOS contienen datos de la parte cercana al infrarrojo del espectro de luz.
NICMOS fue concebido y diseñado por el Equipo de Definición de Instrumentos NICMOS centrado en el Observatorio Steward , Universidad de Arizona , EE. UU. NICMOS es un generador de imágenes y espectrómetro multiobjeto construido por Ball Aerospace & Technologies Corp. que permite al HST observar luz infrarroja , con longitudes de onda entre 0,8 y 2,4 micrómetros, proporcionando capacidades de obtención de imágenes y espectrofotometría sin rendijas. NICMOS contiene tres detectores de infrarrojo cercano en tres canales ópticos que proporcionan alta resolución (~ 0,1 segundos de arco), imágenes coronográficas y polarimétricas, y espectroscopía sin rendijas en campos de visión cuadrados de 11, 19 y 52 segundos de arco. Cada canal óptico contiene una matriz de fotodiodos de 256 × 256 píxeles de detectores infrarrojos de telururo de mercurio y cadmio unidos a un sustrato de zafiro, que se leen en cuatro cuadrantes independientes de 128 × 128. [1]
NICMOS funcionó por última vez en 2008, [2] y ha sido reemplazado en gran medida por el canal infrarrojo de Wide Field Camera 3 después de su instalación en 2009. [3]
El rendimiento infrarrojo del Hubble tiene limitaciones, ya que no fue diseñado con el rendimiento infrarrojo como objetivo. Por ejemplo, el espejo se mantiene a una temperatura estable y relativamente alta (15 °C) mediante calentadores.
El HST es un telescopio cálido. El flujo de fondo IR recogido por instrumentos IR de plano focal enfriado como NICMOS o WFC3 está dominado, en longitudes de onda bastante cortas, por la emisión térmica del telescopio en lugar de por la dispersión zodiacal. Los datos de NICMOS muestran que el fondo del telescopio supera al fondo zodiacal en longitudes de onda mayores que λ ≈ 1,6 μm, y el valor exacto depende de la orientación en el cielo y de la posición de la Tierra en su órbita. [4]
A pesar de ello, la combinación del espejo del Hubble y el NICMOS ofrecía niveles de calidad nunca antes vistos en el rendimiento del infrarrojo cercano en ese momento. [5] Los telescopios infrarrojos dedicados como el Observatorio Espacial Infrarrojo fueron innovadores a su manera, pero tenían un espejo primario más pequeño y también estaban fuera de servicio en el momento de la instalación del NICMOS porque se quedaron sin refrigerante. NICMOS más tarde superó este problema utilizando un enfriador de máquina como un refrigerador, lo que le permitió funcionar durante años hasta que se desconectó en 2008.
El NICMOS se instaló en el Hubble durante su segunda misión de servicio en 1997 ( STS-82 ) junto con el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial , reemplazando a dos instrumentos anteriores. A su vez, el NICMOS ha sido reemplazado en gran medida por la Wide Field Camera 3 , que tiene un campo de visión mucho más grande (135 por 127 segundos de arco, o 2,3 por 2,1 minutos de arco) y llega casi tan lejos en el infrarrojo.
Al realizar mediciones infrarrojas, es necesario mantener refrigerados los detectores infrarrojos para evitar la interferencia infrarroja de las propias emisiones térmicas del instrumento. NICMOS contiene un termo criogénico , que enfrió sus detectores a aproximadamente 61 K, y filtros ópticos a ~ 105 K, con un bloque de hielo de nitrógeno sólido . Cuando se instaló NICMOS en 1997, el termo dewar contenía un bloque de 230 libras (104 kg) de hielo de nitrógeno. Debido a un cortocircuito térmico que surgió el 4 de marzo de 1997, durante la puesta en servicio del instrumento, el termo dewar se quedó sin refrigerante de nitrógeno antes de lo esperado en enero de 1999.
Durante la Misión de Servicio 3B del Hubble en 2002 ( STS-109 ), [6] se instaló en el Hubble un sistema de enfriamiento de reemplazo que comprendía un refrigerador criogénico , un circulador criogénico y un radiador externo, que ahora enfría al NICMOS a través de un circuito de neón criogénico . El sistema de enfriamiento del NICMOS (NCS) se desarrolló según un cronograma muy acelerado (14 meses frente a los 5-10 años que se necesitaban para el resto del hardware del instrumento del Hubble). [7] El NICMOS volvió a estar en servicio poco después de la Misión de Servicio 3B. [8] [9]
En septiembre de 2008, una nueva carga de software requirió un breve apagado del sistema de enfriamiento NICMOS. Varios intentos de reiniciar el sistema de enfriamiento no tuvieron éxito debido a problemas con el circulador criogénico. Después de esperar más de seis semanas para que partes del instrumento se calentaran, y teorizar que las partículas de hielo se sublimarían desde el circuito de circulación de neón, el enfriador una vez más no pudo reiniciarse. Luego, la NASA convocó una Junta de Revisión de Anomalías (ARB). La ARB concluyó que el hielo u otra partícula sólida migraron del dewar al circulador durante el intento de reinicio de septiembre de 2008 y que el circulador podría estar dañado, y determinó un conjunto alternativo de parámetros de inicio. Un reinicio exitoso a las 13:30 EST el 16 de diciembre de 2008 condujo a cuatro días de operaciones del enfriador seguidos de otro apagado. [10] El 1 de agosto de 2009, el enfriador se reinició nuevamente; [11] Se esperaba que el NICMOS reanudara sus operaciones a mediados de febrero de 2010 [12] y funcionó hasta el 22 de octubre de 2009, momento en el que un bloqueo del sistema de manejo de datos del Hubble provocó que el telescopio se apagara. El caudal de circulación del NICMOS se redujo considerablemente durante este período de funcionamiento, lo que confirmó un bloqueo en el circuito de circulación. La operación continua a caudales reducidos limitaría la ciencia del NICMOS, por lo que la NASA desarrolló planes para purgar y rellenar el sistema de circulación con gas neón limpio. El circuito de circulación está equipado con un tanque de neón adicional y válvulas solenoides operadas a distancia para operaciones de purga y llenado en órbita. A fecha de 2013, estas operaciones de purga y llenado aún no se han realizado. [ necesita actualización ]
WFC3 , instalado en 2009, fue diseñado para reemplazar parcialmente a NICMOS. [13]
El 18 de junio de 2010, se anunció que NICMOS no estaría disponible para la ciencia durante el último ciclo de propuestas 18. A partir de 2013, no se ha tomado una decisión sobre si se realizarán las operaciones de purga y llenado y si NICMOS estará disponible para la ciencia en el futuro. [ necesita actualización ]
NICMOS es también el nombre del sensor de imágenes de 256×256 píxeles del dispositivo construido por Rockwell International Electro-Optical Center (ahora DRS Technologies).
El NICMOS se destacó por su desempeño en la astronomía espacial de infrarrojo cercano, en particular por su capacidad de ver objetos a través del polvo. [5] Se utilizó durante aproximadamente 23 meses después de su instalación, su vida útil limitada por una cantidad determinada de refrigerante criogénico, y luego se utilizó durante varios años cuando se instaló un nuevo refrigerador criogénico en 2002. [5] NICMOS combinó el rendimiento del infrarrojo cercano con un espejo de gran tamaño. [5]
NICMOS permitió la investigación de galaxias y cuásares de alto corrimiento al rojo con alta resolución espacial, lo que fue especialmente útil cuando se analizó junto con otros instrumentos como el STIS, y también permitió una investigación más profunda de las poblaciones estelares. [14] En la ciencia planetaria, NICMOS se utilizó para descubrir una cuenca de impacto en el polo sur del asteroide 4 Vesta . [15] (4 Vesta fue visitado más tarde por Dawn (nave espacial) en la década de 2010, que lo investigó más de cerca orbitándolo). [16]
En 2009, se procesó una antigua imagen NICMOS para mostrar un exoplaneta previsto alrededor de la estrella HR 8799. [ 17] Se cree que el sistema está a unos 130 años luz de la Tierra. [17]
En 2011, alrededor de esa misma estrella, cuatro exoplanetas fueron visibles en una imagen NICMOS tomada en 1998, utilizando un procesamiento avanzado de datos. [17] Los exoplanetas fueron descubiertos originalmente con los telescopios Keck y el telescopio Gemini Norte entre 2007 y 2010. [17] La imagen permite analizar las órbitas de los exoplanetas más de cerca, ya que tardan muchas décadas, incluso cientos de años terrestres, en orbitar su estrella anfitriona. [17]
NICMOS observó el exoplaneta XO-2b en la estrella XO-2 , y se obtuvo un resultado espectroscópico para este exoplaneta en 2012. [18] Esto utiliza las capacidades espectroscópicas del instrumento, y en astronomía la espectroscopia durante un tránsito planetario (un exoplaneta pasa frente a una estrella desde la perspectiva de la Tierra) es una forma de estudiar la posible atmósfera de ese exoplaneta. [18]
En 2014, los investigadores recuperaron discos planetarios en antiguos datos NICMOS utilizando nuevas técnicas de procesamiento de imágenes. [19]
