Telescopios

TAOS II ha adquirido tres telescopios de DFM Engineering, Inc. en Longmont, Colorado. Los tres telescopios son idénticos, tienen un espejo primario de 1.3 metros de diámetro y un foco Cassegrain. Los telescopios son de campo amplio (F/4), la imagen del campo es 2.3 grados cuadrados en un círculo de 154 mm de diámetro en el plano focal. La calidad óptica de los telescopios es tal que, el 80% de la energía de una estrella se encuentra dentro de un círculo de 0.8" en el centro y de 1.0" en el borde del campo.

Cámaras

Las cámaras de TAOS II deben ser capaces de llevar a cabo lecturas de alta velocidad en una gran cantidad de estrellas. Para leer un detector CCD de grado astronómico típico a nuestra cadencia nominal de 20 Hz es difícil, si no imposible, sin introducir un nivel inaceptable de ruido en la electrónica de lectura. Además, si tuviéramos que cubrir todo nuestro plano focal con lectores de imágenes de píxeles de 16 μm, el plano focal total comprendería más de 72 millones de píxeles. ¡Con tres cámaras y 2 bytes por píxel, estaríamos leyendo más de 250 terabytes de datos en imágenes crudas por noche! Sería extremadamente difícil manejar esta cantidad de datos.

Dadas las dificultades de la lectura de alta velocidad usando CCDs, hemos optado por construir las cámaras de TAOS II usando detectores tipo CMOS. Los lectores de imágenes CMOS tienen componentes electrónicos de lectura incorporados en cada píxel, lo que permite el acceso aleatorio a cualquier píxel individual en cualquier momento (con algunas limitaciones). Por lo tanto, es posible leer solo los píxeles de las sub-aperturas que contienen las estrellas individuales, las cuales son el objetivo del censo, mientras se ignora el resto del campo. Esto reducirá tanto la tasa de lectura de píxeles como el volumen de datos en más del 99%, permitiendo conservar las imágenes de más de 10,000 estrellas a 20 Hz.

Los detectores CMOS han tenido un uso limitado en astronomía debido a dos inconvenientes. Primero, la electrónica de lectura de los píxeles está en la superficie colectora de fotones y el área de un píxel que contiene los transistores de lectura no es fotosensible. Por lo tanto, estos detectores recolectan mucha menos luz que un CCD. En segundo lugar, el ruido de lectura en un detector CMOS suele ser de cinco a diez veces mayor que el de un detector CCD. Sin embargo, ahora se encuentran disponibles CMOS retroiluminados y las superficies colectoras de dichos dispositivos son completamente fotosensibles. Los detectores CMOS son ahora casi tan sensibles como los detectores CCD. Además, los desarrollos recientes que implementan el muestreo doble correlacionado son capaces de reducir el ruido de lectura a niveles cercanos a los logrados con los CCD. Los generadores de imágenes CMOS modernos ahora son ideales para el proyecto TAOS II.

Después de un esfuerzo significativo para investigar todas las opciones disponibles, la colaboración de TAOS II ha optado por utilizar dispositivos CMOS personalizados de e2v (ahora Teledyne e2v), cada uno con una matriz de 1920 x 4608 (31 mm x 74 mm) píxeles de 16 μm. Cada dispositivo proporciona la capacidad de muestrear más de 1000 ventanas pequeñas arbitrarias a una velocidad de lectura de 20 Hz, mientras mantiene un rendimiento de ruido y una sensibilidad similares a los de los CCD científicos normales. La Academia Sinica firmó un contrato para adquirir 40 de estos detectores CMOS el 7 de agosto de 2012.

Cada cámara incluirá una matriz de 2 x 5 de estos dispositivos personalizados para cubrir el campo visible de 154 mm, como se muestra en la Figura 3. El primer dispositivo de ingeniería (ver Figura 4) fue entregado en septiembre de 2014, y todos los dispositivos científicos fueron entregados en enero de 2017. Las cámaras de TAOS II (ver Figura 5) están programadas para ser terminadas en octubre de 2017.

Figura 5. Las tres cámaras de TAOS II en el laboratorio de ASIAA.

Figure 6. Plano Focal de una de las cámaras después de haber colocado los dispositivos CMOS científicos.

Sitio

TAOS II operará en el Observatorio Astronómico Nacional (OAN) de San Pedro Mártiren Baja California, México. El observatorio está ubicado a 115 ° 27´49 "E de longitud y 31 ° 02´39" N de latitud, y se encuentra a una altitud de 2,830 metros. SPM, operado la UNAM, el socio de TAOS II, tiene excelentes características de observación. El clima es bueno, con un promedio de alrededor de 300 noches despejadas al año. El “seeing” nominal es de 0.57 segundos de arco y el cielo es bastante oscuro (V = 21.5 mag/seg de arco cuadrado, R = 20.7 mag/seg de arco cuadrado). El estado de Baja California ha promulgado recientemente una ordenanza de contaminación lumínica, por lo que el cielo debería permanecer oscuro en el futuro previsible.

TAOS II se instalará en una colina al sureste de la cresta donde se encuentran los tres telescopios SPM existentes. Los tres telescopios se colocarán en las esquinas de un triángulo, con separaciones entre cada uno de los telescopios que van de 129m a 323m (ver Figura 7).

Click aquí para descargar el archivo kmz de Google Earth para TAOS II.