Телескоп Нэнси Грейс Роман: насыщение детекторов яркими звездами и послесвечение за 20 минут

На телескопе Нэнси Грейс Роман (Nancy Grace Roman Space Telescope) проведены испытания детекторов его основного инструмента – Wide Field Instrument (WFI). Исследование посвящено реакции на яркие звезды, которые могут насыщать пиксели и вызывать послесвечение (persistence). Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.

WFI будет наблюдать сотни тысяч ярких звёзд, особенно в ходе обзора Galactic Bulge Time Domain Survey (GBTDS). Звёзды ярче 17-й звёздной величины насыщают пиксели в типичных экспозициях, а наиболее яркие – создают крупные насыщенные области и возможные сигналы послесвечения, способные повлиять на последующие снимки.

До сих пор характеристика детекторов не охватывала режим глубокого насыщения от точечных источников. Чтобы восполнить этот пробел, команда провела тест в ходе второй термовакуумной кампании (TVAC2) на предприятии BAE Space & Mission Systems в Боулдере, штат Колорадо. Использовался симулятор телескопа SORC (Stimulus of Ray Cones), который проецировал девять точечных источников через фильтр F146 на два сенсорных чипа (SCA).

Потоки были настроены на аппроксимацию звёздных величин от 4 до 18 в экспозициях около 170 секунд. Анализ показал, что для звезды 4-й величины насыщенная область вырастает примерно до 150 пикселей в диаметре, тогда как для звезды 12-й величины – всего до 15 пикселей. Пиксели, прилегающие к расширяющемуся фронту насыщения, демонстрируют выраженное нелинейное поведение из-за утечки заряда от насыщенных соседей.

Что касается послесвечения, медианный сигнал в первом тёмном кадре после освещения оказался примерно одинаковым для звёзд диапазона от 4 до 17-й величины. Послесвечение затухает до фонового уровня детектора (менее 0,05 электрона в секунду) примерно за 20 минут. Это согласуется с измерениями послесвечения от плоского поля из той же кампании TVAC2.

Полученные предпусковые характеристики дают сообществу понимание поведения детекторов WFI и помогут подготовиться к научной программе телескопа Roman. Запуск обсерватории ожидается в середине 2020-х годов.