Diminutos detectores capturan la luz de los primeros instantes exprés
La luz que viaja hacia nosotros durante casi 14 mil millones de años es como una fotografía antigua cuyos detalles emergen con un revelado cuidadoso. La radiación cósmica de fondo (resplandor posterior del Big Bang) guarda la huella de los primeros instantes del universo, pero su señal es débil y distorsionada. Para distinguir los delicados patrones de polarización —la dirección de oscilación de la onda de luz— se necesitan instrumentos ultrasensibles.
Los telescopios convencionales tardan años en escanear todo el cielo. Los nuevos espectrómetros superconductores, del tamaño de un sello postal, funcionan a temperaturas más bajas que las del espacio exterior y captan la luz sin ruido adicional. Los ingenieros añadieron al chip pistas entrecruzadas que separan la señal según su polarización, como una aguja de ferrocarril que encamina los trenes por diferentes vías. Una capa de dieléctrico —un material que no conduce la corriente— permitió ajustar con mayor precisión cada detector a la frecuencia deseada.
Tras eliminar los cortocircuitos accidentales en las líneas, se logró ensamblar una matriz de catorce píxeles-espectrómetros independientes. Este es el primer prototipo funcional, listo para pruebas de campo. Si todo sale bien, los astrónomos podrán construir rápidamente mapas de la radiación cósmica de fondo y compararlos con los mapas del fondo infrarrojo —la luz de galaxias lejanas. Esa comparación mostrará cómo los cúmulos de galaxias crecieron y cambiaron en los últimos 10 mil millones de años, y comprobará si el universo realmente se expandió más rápido que la luz en las primeras fracciones de segundo.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2603.16627
Studying the polarization and spectral distortion of the Cosmic Microwave Background (CMB) in tandem with intensity fluctuations of the Cosmic Infrared Background (CIB) allows us to verify our assumptions on cosmic inflation and investigate the dynamics and evolution of galaxy clusters in the last 10 billion years. Because of its broadband emission and being an all-sky extended source, observing the entire CMB in detail is a very time-consuming and expensive exercise. Fortunately, in the last few years, the on-chip superconducting spectrometer technology has moved out of the lab and into the telescope. With its compact size and background-limited sensitivity, this family of instruments is particularly well-suited for fast and large area observations in a relatively unexplored range of the electromagnetic spectrum. However, recent examples of this technology do not yet reach the requirements needed for large spectroscopic and polarimetric surveys of the CMB. We formulate several of these requirements and introduce novel on-chip components and fabrication techniques. We introduce a cross-over to enable distinguishing signal polarization, minimize signal loss by locally optimized lithography of a coplanar-waveguide (CPW), lower the spectral resolution of microstrip filters by deposition of a dielectric layer, and increase the yield of the spectrometer array by removing individual line shorts. These together have culminated in the successful fabrication of a fourteen-spaxel IFU.
Los detectores superconductores son tan sensibles que pueden detectar un solo fotón, como si oyeran caer un grano de arena desde lo alto de la Torre Eiffel.