El telescopio espacial James Webb finalmente está listo para hacer ciencia
Este artículo fue publicado originalmente en Conversación. (Se abre en una nueva pestaña) Post contribuyó con este artículo a Space.com Voces de expertos: editorial y perspectivas.
Marcia Ricci (Se abre en una nueva pestaña)Profesor Regents de Astronomía, Universidad de Arizona
La NASA tiene previsto publicar las primeras imágenes capturadas por el telescopio espacial James Webb el 12 de julio de 2022.
Marcarán el comienzo de la próxima era en astronomía cuando Webb, el telescopio espacial más grande jamás construido, comience a recopilar datos científicos que ayudarán a responder preguntas sobre los primeros momentos del universo y permitirán a los astrónomos estudiar exoplanetas con mayor detalle que nunca. Pero se necesitaron casi ocho meses de viaje, instalación, prueba y calibración para asegurarse de que estos valiosos telescopios estuvieran listos para el horario de máxima audiencia.
Marcia Ricci, astrónoma de la Universidad de Arizona (Se abre en una nueva pestaña) La científica responsable de una de las cuatro cámaras web explica lo que ella y sus colegas estaban haciendo para operar el telescopio.
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1. ¿Qué ha pasado desde que se lanzó el telescopio?
Después del lanzamiento exitoso del telescopio espacial James Webb el 25 de diciembre de 2021, el equipo comenzó el largo proceso de mover el telescopio a su ubicación orbital final, abrir el telescopio y, mientras todo se enfriaba, calibrar las cámaras y sensores a bordo.
El lanzamiento fue tan suave como el lanzamiento de un misil. Una de las primeras cosas que notaron mis colegas de la NASA fue que el telescopio tenía más combustible a bordo del esperado para futuros ajustes en su órbita. Esto permitirá que Webb funcione por más tiempo. (Se abre en una nueva pestaña) A partir de la meta inicial de la misión, que es de 10 años.
La primera tarea durante el viaje de un mes de Webb a su posición final en órbita fue abrir el telescopio. Esto continuó sin contratiempos, comenzando con el despliegue del nudillo blanco del protector solar. (Se abre en una nueva pestaña) Ayuda a enfriar el telescopio, seguido de la alineación de los espejos y la activación de los sensores.
Una vez que se abrió el parasol, nuestro equipo comenzó a monitorear las temperaturas de las cuatro cámaras y espectrómetros a bordo. (Se abre en una nueva pestaña)esperando que alcancen temperaturas lo suficientemente bajas para que podamos comenzar a probar cada uno de los 17 modos diferentes en los que pueden operar los dispositivos (Se abre en una nueva pestaña).
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2. ¿Qué probaste primero?
Las cámaras de Webb se enfriaron tal como esperaban los ingenieros, y el primer instrumento que encendió el equipo fue la cámara de infrarrojo cercano, o NIRCam. NIRCam está diseñado para estudiar la tenue luz infrarroja producida por las estrellas o galaxias más antiguas. (Se abre en una nueva pestaña) En el universo. Pero antes de que pudiera hacer eso, NIRCam tuvo que ayudar a alinear 18 segmentos individuales de un espejo web.
Una vez que NIRCam se enfrió a -280 grados Fahrenheit, estuvo lo suficientemente frío como para comenzar a detectar la luz reflejada en los clips del espejo de la Webb y producir las primeras imágenes del telescopio. El equipo de NIRCam estaba extasiado cuando llegaron los primeros escaneos. ¡Estábamos en el negocio!
Estas imágenes mostraban que todas las partes del espejo apuntaban a un área relativamente pequeña del cielo. (Se abre en una nueva pestaña)La compatibilidad fue mucho mejor que el peor escenario que habíamos planeado.
El sensor de guía de precisión de Webb también entró en juego en este momento. Este sensor ayuda a mantener el telescopio firmemente apuntado al objetivo, de forma muy similar a la estabilización de imagen en las cámaras digitales de consumo. Usando la estrella HD84800 como punto de referencia, ayudé a mis compañeros de equipo de NIRCam a conectarse para alinear los segmentos del espejo hasta que quedaron casi perfectos, mucho mejor que el mínimo requerido para una misión exitosa. (Se abre en una nueva pestaña).
3. ¿Qué sensores cobraron vida después de eso?
Cuando la alineación de los espejos terminó el 11 de marzo, el espectrómetro de infrarrojo cercano, NIRSpec, y el generador de imágenes de infrarrojo cercano y el espectrómetro de hendidura, NIRISS, terminaron de enfriarse y se unieron a la fiesta.
NIRSpec está diseñado para medir la fuerza de diferentes longitudes de onda de luz (Se abre en una nueva pestaña) Viniendo del objetivo. Esta información puede revelar la composición y la temperatura de estrellas y galaxias distantes. NIRSpec hace esto mirando el objeto de destino a través de una apertura que bloquea otra luz.
NIRSpec tiene múltiples aperturas que le permiten mirar 100 elementos a la vez (Se abre en una nueva pestaña). Los miembros del equipo comenzaron a probar la posición de los múltiples objetivos, dieron instrucciones a las ranuras para que se abrieran y cerraran y confirmaron que las ranuras respondían correctamente a los comandos. Los pasos futuros medirán exactamente hacia dónde apuntan las grietas y verificarán que se pueden observar múltiples objetivos simultáneamente (Se abre en una nueva pestaña).
NIRISS es un espectrómetro sin rendijas que también divide la luz en diferentes longitudes de onda, pero es mejor para observar todos los objetos en el campo, no solo los que están en las rendijas. (Se abre en una nueva pestaña). Tiene varios modos, incluidos dos que están diseñados específicamente para estudiar exoplanetas que están particularmente cerca de sus estrellas madre.
Hasta ahora, las comprobaciones y calibraciones de los dispositivos han continuado sin problemas y los resultados muestran que tanto NIRSpec como NIRISS proporcionarán mejores datos de lo que los ingenieros esperaban antes del lanzamiento.
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4. ¿Cuál fue la última herramienta que ejecutó?
La última herramienta para arrancar en Webb fue el instrumento de infrarrojo medio, o MIRI. MIRI está diseñado para capturar imágenes de galaxias lejanas o recién formadas, así como objetos pequeños y tenues como asteroides. Este sensor detecta las longitudes de onda más largas de los instrumentos de Webb y debe mantenerse a menos 449 grados Fahrenheit (menos 267 grados Celsius), solo 11 grados Fahrenheit por encima del cero absoluto. Si hace más calor, los detectores solo captarán el calor del dispositivo en sí, no las cosas interesantes en el espacio. MIRI tiene su propio sistema de refrigeración (Se abre en una nueva pestaña)que necesitó más tiempo para volverse completamente operativo antes de que el dispositivo pudiera ponerse en servicio.
Los radioastrónomos han encontrado indicios de galaxias completamente ocultas por el polvo e indetectables por telescopios como el Hubble. (Se abre en una nueva pestaña) que capturan longitudes de onda de luz similares a las visibles para el ojo humano. Las temperaturas extremadamente frías permiten que MIRI sea increíblemente sensible a la luz en el rango infrarrojo medio, que puede atravesar el polvo más fácilmente. Cuando se combina con esta sensibilidad del gran espejo de Webb, permite que MIRI penetre estas nubes de polvo y revele estrellas y estructuras. (Se abre en una nueva pestaña) En tales galaxias por primera vez.
5. ¿Qué sigue para Webb?
A partir del 15 de junio de 2022, todas las herramientas de Webb están en funcionamiento y han tomado sus primeras imágenes. Además, se probaron y aprobaron cuatro modos de imagen, tres modos de serie temporal y tres modos espectrales, dejando solo tres modos.
El 12 de julio, la NASA planea lanzar un conjunto de notas teaser (Se abre en una nueva pestaña) Describe las capacidades web. Estas imágenes mostrarán la belleza de las imágenes de Webb y también les darán a los astrónomos una muestra real de la calidad de los datos que obtendrán.
Después del 12 de julio, el telescopio espacial James Webb comenzará a trabajar a tiempo completo en su misión científica. La línea de tiempo detallada para el próximo año aún no se ha publicado, pero los astrónomos de todo el mundo esperan ansiosamente la recuperación de los primeros datos del telescopio espacial más poderoso jamás construido.
Este artículo ha sido republicado desde Conversación (Se abre en una nueva pestaña) Bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original (Se abre en una nueva pestaña).
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