Examinando el corazón de Webb: la fase final de la puesta en marcha


El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ahora está experimentando todas las estaciones, desde caliente hasta fría, mientras se somete a la prueba de estabilidad térmica. Mientras tanto, se están realizando actividades para la fase final de la puesta en servicio: profundizar en los detalles de los instrumentos científicos, el corazón de Webb. Para completar la puesta en marcha, mediremos el rendimiento detallado de los instrumentos científicos antes de comenzar las operaciones científicas de rutina en el verano.

Hoy, el científico principal encargado de la puesta en servicio de Webb, Scott Friedman del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI), nos brinda todos los detalles sobre esta fase final de la puesta en servicio.

Concepto artístico del telescopio espacial James Webb de la NASA. Crédito: NASA

«Con el telescopio bellamente alineado y el observatorio cerca de su temperatura criogénica final, estamos listos para comenzar el último grupo de actividades antes de que comiencen las observaciones científicas: la puesta en marcha de instrumentos científicos. Aquí describo solo algunas de esas actividades.

«Los instrumentos, la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam), el espectrómetro de infrarrojo cercano (NIRSpec), el generador de imágenes de infrarrojo cercano y el espectrómetro sin rendija (NIRISS), el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) y el sensor de orientación fina (FGS) han sido encendido y enfriado de manera segura. Hemos operado sus mecanismos y detectores, incluidas las ruedas de filtro, las ruedas de rejilla y el conjunto de microobturador NIRSpec. El equipo de óptica de Webb usó imágenes de estrellas aisladas tomadas con cada uno de los instrumentos para alinear los espejos primario y secundario de el observatorio Pero tenemos más trabajo por hacer antes de que Webb esté completamente listo para embarcarse en las ambiciosas observaciones científicas que revelarán los secretos del universo.

«Ahora comenzaremos un extenso conjunto de calibraciones y caracterizaciones de los instrumentos utilizando una rica variedad de fuentes astronómicas. Mediremos el rendimiento de los instrumentos: la cantidad de luz que ingresa al telescopio llega a los detectores y se registra. Siempre hay alguna pérdida con cada reflejo de los espejos del telescopio y dentro de cada instrumento, y ningún detector registra cada fotón que llega. Mediremos este rendimiento en múltiples longitudes de onda de luz observando estrellas estándar cuya emisión de luz se conoce a partir de datos obtenidos con otros observatorios. combinado con cálculos teóricos.

«La calibración astrométrica de cada instrumento asigna los píxeles de los detectores a ubicaciones precisas en el cielo, para corregir las pequeñas pero inevitables distorsiones ópticas que están presentes en todos los sistemas ópticos. Hacemos esto observando el campo astrométrico de Webb, un pequeño parche del cielo en una galaxia cercana, la Gran Nube de Magallanes. Este campo fue observado por el Telescopio Espacial Hubble para establecer las coordenadas de unas 200.000 estrellas con una precisión de 1 milisegundo de arco (menos de 0,3 millonésimas de grado). Calibración de esta distorsión se requiere para colocar con precisión los objetivos científicos en el campo de visión de los instrumentos. Por ejemplo, para obtener los espectros de cien galaxias simultáneamente utilizando el conjunto de microobturador NIRSpec, el telescopio debe apuntar de modo que cada galaxia esté en el obturador adecuado, y ¡hay un cuarto de millón de persianas!

“También mediremos la nitidez de las imágenes estelares, lo que los astrónomos llaman la ‘función de dispersión de puntos’. Ya sabemos que el telescopio está entregando a los instrumentos una calidad de imagen que supera nuestras expectativas previas al lanzamiento, pero cada instrumento tiene ópticas adicionales. Estas ópticas realizan una función, como pasar la luz a través de filtros para obtener información de color sobre el objetivo astronómico o usar una difracción. rejilla para difundir la luz entrante en sus colores constituyentes.La medición de la función de dispersión de puntos dentro de cada instrumento en diferentes longitudes de onda proporciona una calibración importante para interpretar los datos.

«Probaremos la adquisición de objetivos para cada instrumento. Para algunas observaciones, es suficiente apuntar el telescopio usando la posición de una estrella guía en el sensor de guía fina y conocer la ubicación del objetivo científico en relación con esa estrella guía. Esto coloca el objetivo científico con una precisión de unas pocas décimas de segundo de arco. Sin embargo, en algunos casos se necesita más precisión, aproximadamente una centésima de segundo de arco. Por ejemplo, para la coronagrafía, la estrella debe colocarse detrás de una máscara para bloquear su luz. , lo que permite que brille el exoplaneta cercano. En las observaciones de series temporales, medimos cómo la atmósfera de un exoplaneta absorbe la luz estelar durante las horas que tarda en pasar frente a su estrella, lo que nos permite medir las propiedades y los componentes de la atmósfera del planeta. Ambas aplicaciones requieren que el instrumento envíe correcciones al sistema de control de orientación del telescopio para colocar el objetivo científico con precisión en la ubicación correcta dentro del instrumento. campo de visión.

«Un último ejemplo de nuestras actividades de puesta en marcha de instrumentos son las observaciones de objetivos en movimiento. La mayoría de los objetos astronómicos están tan lejos que parecen estar estacionarios en el cielo. Sin embargo, esto no es cierto para los planetas, satélites y anillos, asteroides y cometas. dentro de nuestro propio sistema solar. Para observarlos, es necesario que el observatorio cambie su dirección de orientación en relación con las estrellas guía de fondo durante la observación. Probaremos esta capacidad observando asteroides de diferentes velocidades aparentes con cada instrumento.

«Ahora estamos en los últimos dos meses de la puesta en marcha de Webb antes de que esté completamente listo para su misión científica. Todavía tenemos propiedades y capacidades importantes de los instrumentos para probar, medir y demostrar. Cuando estén completos, estaremos listos para comienzan los grandes programas científicos que tanto los astrónomos como el público han estado esperando ansiosamente. Ya casi llegamos».

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