Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb είναι επιτέλους έτοιμο να κάνει επιστήμη – και βλέπει το σύμπαν πιο καθαρά από ό,τι ήλπιζαν ακόμη και οι μηχανικοί του

Η NASA έχει προγραμματίσει να κυκλοφορήσει τις πρώτες εικόνες που τραβήχτηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb στις 12 Ιουλίου 2022. Θα σηματοδοτήσουν την αρχή της επόμενης εποχής στην αστρονομία καθώς το Webb – το μεγαλύτερο διαστημικό τηλεσκόπιο που κατασκευάστηκε ποτέ – αρχίζει να συλλέγει επιστημονικά δεδομένα που θα βοηθήσουν απαντήστε σε ερωτήσεις σχετικά με τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος και επιτρέψτε στους αστρονόμους να μελετήσουν εξωπλανήτες με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από ποτέ. Αλλά χρειάστηκαν σχεδόν οκτώ μήνες ταξιδιού, εγκατάστασης, δοκιμών και βαθμονόμησης για να βεβαιωθούμε ότι αυτό το πολυτιμότερο τηλεσκόπιο είναι έτοιμο για την πρώτη στιγμή. Η Marcia Rieke, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα και επιστήμονας που είναι υπεύθυνη για μια από τις τέσσερις κάμερες του Webb, εξηγεί τι έκαναν αυτή και οι συνάδελφοί της για να θέσουν σε λειτουργία αυτό το τηλεσκόπιο.

1. Τι συνέβη από τότε που εκτοξεύτηκε το τηλεσκόπιο;

Μετά την επιτυχή εκτόξευση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb στις 25 Δεκεμβρίου 2021, η ομάδα ξεκίνησε τη μακρά διαδικασία μετακίνησης του τηλεσκοπίου στην τελική τροχιακή του θέση, ξεδιπλώνοντας το τηλεσκόπιο και –καθώς όλα κρύωναν– βαθμονομώντας τις κάμερες και τους αισθητήρες επί του σκάφους.

Η εκτόξευση έγινε τόσο ομαλά όσο μπορεί να πάει μια εκτόξευση πυραύλων. Ένα από τα πρώτα πράγματα που παρατήρησαν οι συνάδελφοί μου στη NASA ήταν ότι το τηλεσκόπιο είχε περισσότερο καύσιμο από ό,τι προβλεπόταν για να κάνει μελλοντικές προσαρμογές στην τροχιά του. Αυτό θα επιτρέψει στον Webb να λειτουργεί για πολύ περισσότερο από τον αρχικό στόχο 10 ετών της αποστολής.

Η πρώτη εργασία κατά τη διάρκεια του μηνιαίου ταξιδιού του Webb στην τελική του θέση σε τροχιά ήταν να ξεδιπλώσει το τηλεσκόπιο. Αυτό συνέβη χωρίς προβλήματα, ξεκινώντας με την ανάπτυξη της ηλιακής ασπίδας με λευκή άρθρωση που βοηθά στην ψύξη του τηλεσκοπίου, ακολουθούμενη από την ευθυγράμμιση των κατόπτρων και την ενεργοποίηση των αισθητήρων.

Μόλις άνοιξε η αντηλιακή ασπίδα, η ομάδα μας άρχισε να παρακολουθεί τις θερμοκρασίες των τεσσάρων καμερών και φασματόμετρων επί του σκάφους, περιμένοντας να φτάσουν σε αρκετά χαμηλές θερμοκρασίες ώστε να μπορέσουμε να αρχίσουμε να δοκιμάζουμε καθένα από τους 17 διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας των οργάνων.

Ένα επίχρυσο περίπλοκο κομμάτι τεχνολογίας που κάθεται σε ένα τραπέζι.
Το NIRCam στο Webb ήταν το πρώτο όργανο που μπήκε στο διαδίκτυο και βοήθησε στην ευθυγράμμιση των 18 τμημάτων καθρέφτη.
NASA Goddard Space Center/Wikimedia Commons

2. Τι δοκίμασες πρώτα;

Οι κάμερες στο Webb ψύχονταν ακριβώς όπως προέβλεπαν οι μηχανικοί και το πρώτο όργανο που άνοιξε η ομάδα ήταν η Near Infrared Camera – ή NIRCam. Το NIRCam έχει σχεδιαστεί για να μελετά το αμυδρό υπέρυθρο φως που παράγεται από τα παλαιότερα αστέρια ή γαλαξίες στο σύμπαν. Αλλά πριν μπορέσει να το κάνει αυτό, το NIRCam έπρεπε να βοηθήσει στην ευθυγράμμιση των 18 μεμονωμένων τμημάτων του καθρέφτη του Webb.

Μόλις το NIRCam ψύχθηκε στους μείον 280 F, ήταν αρκετά κρύο για να αρχίσει να ανιχνεύει το φως που αντανακλάται από τα τμήματα καθρέφτη του Webb και να παράγει τις πρώτες εικόνες του τηλεσκοπίου. Η ομάδα του NIRCam ήταν εκστασιασμένη όταν έφτασε η πρώτη φωτεινή εικόνα. Ήμασταν στην επιχείρηση!

Αυτές οι εικόνες έδειξαν ότι τα τμήματα του καθρέφτη έδειχναν όλα σε μια σχετικά μικρή περιοχή του ουρανού και η ευθυγράμμιση ήταν πολύ καλύτερη από τα χειρότερα σενάρια που είχαμε σχεδιάσει.

Ο αισθητήρας Fine Guidance της Webb τέθηκε επίσης σε λειτουργία αυτή τη στιγμή. Αυτός ο αισθητήρας βοηθά να διατηρεί το τηλεσκόπιο σταθερά στραμμένο προς έναν στόχο – όπως ακριβώς η σταθεροποίηση εικόνας στις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές καταναλωτών. Χρησιμοποιώντας το αστέρι HD84800 ως σημείο αναφοράς, οι συνάδελφοί μου στην ομάδα του NIRCam βοήθησαν στην ευθυγράμμιση των τμημάτων του καθρέφτη έως ότου ήταν ουσιαστικά τέλειο, πολύ καλύτερο από το ελάχιστο που απαιτείται για μια επιτυχημένη αποστολή.

3. Ποιοι αισθητήρες ζωντάνεψαν μετά;

Καθώς η ευθυγράμμιση καθρέφτη ολοκληρώθηκε στις 11 Μαρτίου, ο φασματογράφος εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας – NIRSpec – και ο εικονογράφος εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας και ο φασματογράφος χωρίς σχισμή – NIRISS – ολοκλήρωσαν την ψύξη και συμμετείχαν στο πάρτι.

Το NIRSpec έχει σχεδιαστεί για να μετράει την ισχύ διαφορετικών μηκών κύματος φωτός που προέρχεται από έναν στόχο. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να αποκαλύψουν τη σύνθεση και τη θερμοκρασία μακρινών αστεριών και γαλαξιών. Το NIRSpec το κάνει αυτό κοιτάζοντας το αντικείμενο-στόχο του μέσα από μια σχισμή που κρατά έξω το άλλο φως.

Το NIRSpec έχει πολλαπλές σχισμές που του επιτρέπουν να κοιτάζει 100 αντικείμενα ταυτόχρονα. Τα μέλη της ομάδας ξεκίνησαν δοκιμάζοντας τη λειτουργία πολλαπλών στόχων, δίνοντας εντολή στις σχισμές να ανοίξουν και να κλείσουν και επιβεβαίωσαν ότι οι σχισμές ανταποκρίνονταν σωστά στις εντολές. Τα μελλοντικά βήματα θα μετρήσουν ακριβώς πού δείχνουν οι σχισμές και θα ελέγξουν ότι μπορούν να παρατηρηθούν πολλαπλοί στόχοι ταυτόχρονα.

Το NIRISS είναι ένας φασματογράφος χωρίς σχισμή που θα σπάσει επίσης το φως στα διαφορετικά μήκη κύματός του, αλλά είναι καλύτερο να παρατηρεί όλα τα αντικείμενα σε ένα πεδίο, όχι μόνο αυτά στις σχισμές. Έχει πολλές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένων δύο που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για τη μελέτη εξωπλανητών ιδιαίτερα κοντά στα μητρικά τους αστέρια.

Μέχρι στιγμής, οι έλεγχοι και οι βαθμονομήσεις των οργάνων προχωρούν ομαλά και τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τόσο το NIRSpec όσο και το NIRISS θα παρέχουν ακόμα καλύτερα δεδομένα από ό,τι είχαν προβλέψει οι μηχανικοί πριν από την εκτόξευση.

Δύο εικόνες που δείχνουν έναν μπερδεμένο ιστό από αστέρια και σκόνη, αλλά αυτή στα δεξιά είναι πολύ πιο ευκρινής.
Η κάμερα MIRI, εικόνα στα δεξιά, επιτρέπει στους αστρονόμους να βλέπουν μέσα από σύννεφα σκόνης με απίστευτη ευκρίνεια σε σύγκριση με προηγούμενα τηλεσκόπια όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer, που παρήγαγε την εικόνα στα αριστερά.
NASA/JPL-Caltech (αριστερά), NASA/ESA/CSA/STScI (δεξιά)/Flickr, CC BY

4. Ποιο ήταν το τελευταίο όργανο που ενεργοποιήθηκε;

Το τελευταίο όργανο για εκκίνηση στο Webb ήταν το Mid-Infrared Instrument ή MIRI. Το MIRI έχει σχεδιαστεί για τη λήψη φωτογραφιών από μακρινούς ή νεοσχηματισμένους γαλαξίες καθώς και αχνά, μικρά αντικείμενα όπως αστεροειδείς. Αυτός ο αισθητήρας ανιχνεύει τα μεγαλύτερα μήκη κύματος των οργάνων του Webb και πρέπει να διατηρείται στα μείον 449 F – μόλις 11 μοίρες F πάνω από το απόλυτο μηδέν. Αν ήταν πιο ζεστό, οι ανιχνευτές θα έπαιρναν μόνο τη θερμότητα από το ίδιο το όργανο, όχι τα ενδιαφέροντα αντικείμενα στο διάστημα. Το MIRI έχει το δικό του σύστημα ψύξης, το οποίο χρειαζόταν επιπλέον χρόνο για να γίνει πλήρως λειτουργικό πριν ενεργοποιηθεί το όργανο.

Οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου έχουν βρει υποδείξεις ότι υπάρχουν γαλαξίες εντελώς κρυμμένοι από τη σκόνη και μη ανιχνεύσιμοι από τηλεσκόπια όπως το Hubble που συλλαμβάνει μήκη κύματος φωτός παρόμοια με αυτά που είναι ορατά στο ανθρώπινο μάτι. Οι εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες επιτρέπουν στο MIRI να είναι απίστευτα ευαίσθητο στο φως στο εύρος των μεσαίων υπέρυθρων που μπορεί να περάσει μέσα από τη σκόνη πιο εύκολα. Όταν αυτή η ευαισθησία συνδυάζεται με τον μεγάλο καθρέφτη του Webb, επιτρέπει στο MIRI να διεισδύσει σε αυτά τα σύννεφα σκόνης και να αποκαλύψει τα αστέρια και τις δομές σε τέτοιους γαλαξίες για πρώτη φορά.

5. Τι ακολουθεί για τον Webb;

Από τις 15 Ιουνίου 2022, όλα τα όργανα του Webb είναι ενεργοποιημένα και έχουν τραβήξει τις πρώτες τους φωτογραφίες. Επιπλέον, τέσσερις λειτουργίες απεικόνισης, τρεις λειτουργίες χρονοσειρών και τρεις φασματοσκοπικές λειτουργίες έχουν δοκιμαστεί και πιστοποιηθεί, αφήνοντας μόνο τρεις να λειτουργήσουν.

Στις 12 Ιουλίου, η NASA σχεδιάζει να κυκλοφορήσει μια σειρά από παρατηρήσεις teaser που απεικονίζουν τις δυνατότητες του Webb. Αυτά θα δείξουν την ομορφιά των εικόνων Webb και επίσης θα δώσουν στους αστρονόμους μια πραγματική γεύση της ποιότητας των δεδομένων που θα λάβουν.

Μετά τις 12 Ιουλίου, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb θα αρχίσει να εργάζεται με πλήρη απασχόληση στην επιστημονική του αποστολή. Το λεπτομερές πρόγραμμα για το επόμενο έτος δεν έχει ακόμη δημοσιευτεί, αλλά οι αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο περιμένουν με ανυπομονησία να λάβουν τα πρώτα δεδομένα από το πιο ισχυρό διαστημικό τηλεσκόπιο που κατασκευάστηκε ποτέ.

Author: admin

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.