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Sobrevuelo L2 del telescopio Webb

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) es el siguiente de los Grandes Observatorios de la NASA; siguiendo en la línea del Telescopio Espacial Hubble, el Observatorio de Rayos Gamma Compton, el Observatorio de Rayos X Chandra y el Telescopio Espacial Spitzer. JWST combina las cualidades de dos de sus predecesores, observando en luz infrarroja, como Spitzer, con una resolución fina, como Hubble. Crédito: NASA, SkyWorks Digital, Northrop Grumman, STScI

first images taken by the James Webb Space Telescope on July 12, 2022. They’ll mark the beginning of the next era in astronomy as Webb – the largest space telescope ever built – begins collecting scientific data that will help answer questions about the earliest moments of the universe and allow astronomers to study exoplanets in greater detail than ever before. But it has taken nearly eight months of travel, setup, testing, and calibration to make sure this most valuable of telescopes is ready for prime time. Marcia Rieke, an astronomer at the University of Arizona and the scientist in charge of one of Webb’s four cameras, explains what she and her colleagues have been doing to get this telescope up and running.

1. ¿Qué ha pasado desde que se lanzó el telescopio?

Después del exitoso lanzamiento del telescopio espacial James Webb el 25 de diciembre de 2021, el equipo comenzó el largo proceso de mover el telescopio a su posición orbital final, desplegar el telescopio y, como todo enfriadocalibrar las cámaras y sensores a bordo.

El lanzamiento fue tan fluido como puede ser el lanzamiento de un cohete. Una de las primeras cosas que notaron mis colegas de la NASA fue que el telescopio tenía más combustible a bordo del previsto para hacer futuros ajustes en su órbita. Esto le permitirá a Webb operar por mucho más tiempo que la meta inicial de 10 años de la misión.

La primera tarea durante el viaje de un mes de Webb a su ubicación final en órbita fue desplegar el telescopio. Esto transcurrió sin contratiempos, comenzando con el nudillo blanco despliegue del parasol que ayuda a enfriar el telescopio, seguido de la alineación de los espejos y el encendido de los sensores.

Una vez que se abrió el parasol, nuestro equipo comenzó a monitorear las temperaturas del cuatro cámaras y espectrómetros a bordoesperando que alcancen temperaturas lo suficientemente bajas para que podamos comenzar a probar cada uno de los 17 modos diferentes en los que los instrumentos pueden operar.

Cámara NIR

La NIRCam, que se ve aquí, medirá la luz infrarroja de galaxias viejas y extremadamente distantes. Fue el primer instrumento que se puso en línea y ayudó a alinear los 18 segmentos del espejo. Crédito: NASA/Chris Gunn

2. ¿Qué probaste primero?

Las cámaras de Webb se enfriaron tal como predijeron 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 En el universo. Pero antes de que pudiera hacer eso, NIRCam tuvo que ayudar a alinear los 18 segmentos individuales del espejo de Webb.

Una vez que NIRCam se enfrió a menos 280 F, estaba lo suficientemente frío como para comenzar a detectar la luz que se reflejaba en los segmentos del espejo de Webb y producir las primeras imágenes del telescopio. El equipo de NIRCam estaba extasiado cuando llegó la primera imagen de luz. ¡Estábamos en el negocio!

Estas imágenes mostraban que los segmentos del espejo estaban todos apuntando a un área relativamente pequeña del cieloy la alineación fue mucho mejor que los peores escenarios que habíamos planeado.

El sensor de guía fina de Webb también entró en funcionamiento en este momento. Este sensor ayuda a mantener el telescopio apuntando constantemente a un objetivo, al igual que la estabilización de imagen en las cámaras digitales de consumo. Utilizando la estrella HD84800 como punto de referencia, mis colegas del equipo de NIRCam ayudaron a marcar la alineación de los segmentos del espejo hasta que quedó prácticamente perfecto. mucho mejor que el mínimo requerido para una misión exitosa.

3. ¿Qué sensores cobraron vida a continuación?

Cuando la alineación de los espejos concluyó el 11 de marzo, el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) y el generador de imágenes de infrarrojo cercano y el espectrógrafo sin rendija (NIRISS) terminaron de enfriarse y se unieron a la fiesta.

NIRSpec está diseñado para medir la intensidad de las diferentes longitudes de onda de la luz procedente de un objetivo. Esta información puede revelar la composición y la temperatura de estrellas y galaxias distantes. NIRSpec hace esto al mirar su objeto de destino a través de una rendija que mantiene fuera la luz.

NIRSpec tiene múltiples ranuras que le permiten mirar 100 objetos a la vez. Los miembros del equipo comenzaron probando el modo de objetivos múltiples, ordenando a las rendijas que se abrieran y cerraran, y confirmaron que las rendijas respondían correctamente a los comandos. Los pasos futuros medirán exactamente hacia dónde apuntan las rendijas y verificarán que se pueden observar múltiples objetivos simultáneamente.

NIRISS es un espectrógrafo sin rendija que también dividirá la luz en sus diferentes longitudes de onda, pero es mejor en observar todos los objetos en un campo, no solo los que están en las rendijas. Tiene varios modos, incluidos dos que están diseñados específicamente para estudiar exoplanetas particularmente cerca de sus estrellas madre.

Hasta ahora, las comprobaciones y calibraciones de los instrumentos se han llevado a cabo sin problemas y los resultados muestran que tanto NIRSpec como NIRISS proporcionarán datos aún mejores de lo que predijeron los ingenieros antes del lanzamiento.

Imagen comparativa de Webb MIRI y Spitzer

La cámara MIRI, imagen de la derecha, permite a los astrónomos ver a través de las nubes de polvo con una nitidez increíble en comparación con telescopios anteriores como el Telescopio Espacial Spitzer, que produjo la imagen de la izquierda. Crédito: NASA/JPL-Caltech (izquierda), NASA/ESA/CSA/STScI (derecha)

4. ¿Cuál fue el último instrumento que se encendió?

El último instrumento que se puso en marcha en Webb fue el instrumento de infrarrojo medio, o MIRI. MIRI está diseñado para tomar fotografías de galaxias lejanas o recién formadas, así como de 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 F, solo 11 grados F por encima[{” attribute=””>absolute zero. If it were any warmer, the detectors would pick up only the heat from the instrument itself, not the interesting objects out in space. MIRI has its own cooling system, which needed extra time to become fully operational before the instrument could be turned on.

Radio astronomers have found hints that there are galaxies completely hidden by dust and undetectable by telescopes like Hubble that captures wavelengths of light similar to those visible to the human eye. The extremely cold temperatures allow MIRI to be incredibly sensitive to light in the mid-infrared range which can pass through dust more easily. When this sensitivity is combined with Webb’s large mirror, it allows MIRI to penetrate these dust clouds and reveal the stars and structures in such galaxies for the first time.

5. What’s next for Webb?

As of June 15, 2022, all of Webb’s instruments are on and have taken their first images. Additionally, four imaging modes, three time series modes and three spectroscopic modes have been tested and certified, leaving just three to go.

On July 12, NASA plans to release a suite of teaser observations that illustrate Webb’s capabilities. These will show the beauty of Webb imagery and also give astronomers a real taste of the quality of data they will receive.

After July 12, the James Webb Space Telescope will start working full time on its science mission. The detailed schedule for the coming year hasn’t yet been released, but astronomers across the world are eagerly waiting to get the first data back from the most powerful space telescope ever built.

Written by Marcia Rieke, Regents Professor of Astronomy, University of Arizona.

This article was first published in The Conversation.The Conversation

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