De James Webb-ruimtetelescoop is eindelijk klaar om wetenschap te bedrijven – en hij ziet het universum duidelijker dan zelfs zijn ingenieurs hadden gehoopt.

NASA zal op 12 juli 2022 de eerste beelden vrijgeven die zijn vastgelegd door de James Webb-ruimtetelescoop. Het markeert het begin van het volgende tijdperk in de astronomie, aangezien Webb – de grootste ruimtetelescoop ooit gebouwd – wetenschappelijke gegevens begint te verzamelen die zullen helpen beantwoord vragen over de eerste momenten in het heelal en laat astronomen de exoplaneten gedetailleerder dan ooit tevoren bestuderen. Maar het kostte bijna acht maanden reizen, instellen, testen en kalibreren om ervoor te zorgen dat deze meest waardevolle telescopen klaar waren voor prime time. Marcia Ricci, een astronoom aan de Universiteit van Arizona De wetenschapper die verantwoordelijk is voor een van de vier webcams legt uit wat zij en haar collega’s deden om de telescoop te bedienen.

1. Wat is er gebeurd sinds de telescoop werd gelanceerd?

Na de succesvolle lancering van de James Webb Space Telescope op 25 december 2021, begon het team aan het lange proces van het verplaatsen van de telescoop naar zijn definitieve baanlocatie, het openen van de telescoop en – terwijl alles afkoelde – het kalibreren van de camera’s en sensoren aan boord.

De lancering was zo soepel als een raketlancering kan gebeuren. Een van de eerste dingen die mijn NASA-collega’s opmerkten, was dat de telescoop meer brandstof aan boord had dan verwacht voor toekomstige aanpassingen aan zijn baan. Hierdoor kan Webb langer werken Vanaf het oorspronkelijke doel van de missie, namelijk 10 jaar.

De eerste taak tijdens Webbs reis van een maand naar zijn laatste positie in een baan om de aarde was het openen van de telescoop. Dit ging zonder problemen verder, te beginnen met Smeer de zonnebrandcrème uit met een witte joint Helpt de telescoop te koelen, gevolgd door het uitlijnen van de spiegels en het activeren van de sensoren.

Zodra het zonnescherm werd geopend, begon ons team de temperaturen te controleren Vier camera’s en spectrofotometers aan boordwachtend tot ze een temperatuur hebben bereikt die laag genoeg is, zodat we beide kunnen gaan testen 17 verschillende modi die de tools kunnen bedienen.

2. Wat heb je als eerste getest?

De camera’s op Webb koelden af ​​zoals de ingenieurs hadden verwacht, en het eerste instrument dat het team aanzette was de nabij-infraroodcamera – of NIRCam. NIRCam is ontworpen om te studeren Dim infrarood licht van de oudste sterren of sterrenstelsels in het universum. Maar voordat het dat kon doen, moest NIRCam helpen 18 afzonderlijke segmenten van een webmirror uit te lijnen.

Toen de NIRCam eenmaal was afgekoeld tot 280 graden Fahrenheit, was het koud genoeg om licht te detecteren dat door de Webb-spiegelclips weerkaatst werd en de eerste beelden van de telescoop te produceren. Het NIRCam-team was extatisch toen de eerste scans arriveerden. We waren in zaken!

Deze foto’s lieten zien dat de spiegelclips waren: Ze verwijzen allemaal naar een relatief klein deel van de luchtDe compatibiliteit was veel beter dan het worstcasescenario dat we hadden gepland.

De precisiegeleidingssensor van Webb kwam op dit moment ook in het spel. Deze sensor helpt de telescoop stevig op het doel gericht te houden – net zoals beeldstabilisatie in digitale consumentencamera’s. Met de ster HD84800 als referentiepunt hielp ik mijn NIRCam-teamgenoten verbinding te maken om spiegelsegmenten uit te lijnen totdat ze bijna perfect waren, Veel beter dan het minimum dat nodig is voor een succesvolle missie.

3. Welke sensoren kwamen daarna tot leven?

Toen de spiegeluitlijning op 11 maart werd afgerond, waren de nabij-infraroodspectrometer – NIRSpec – en de nabij-infraroodcamera en spectrograaf – NIRISS – klaar met afkoelen en voegden zich bij het feest.

NIRSpec is ontworpen om te meten De sterkte van verschillende golflengten van licht Afkomstig van het doel. Deze informatie kan de samenstelling en temperatuur van verre sterren en sterrenstelsels onthullen. NIRSpec doet dit door naar het doelobject te kijken door een opening die ander licht blokkeert.

NIRSpec heeft meerdere slots die dit mogelijk maken Bekijk 100 items tegelijk. Teamleden begonnen de positie van de meerdere doelen te testen, gaven de sleuven de opdracht om te openen en te sluiten en bevestigden dat de sleuven correct reageerden op commando’s. Toekomstige stappen zullen precies meten en verifiëren waar de scheuren naar wijzen Meerdere doelen kunnen tegelijkertijd worden waargenomen.

NIRISS is een niet-slittende spectrofotometer die ook licht zal breken in zijn verschillende golflengten, maar is beter in het Observeer alle dingen in het veld, niet alleen de dingen in de spleten. Het heeft verschillende modi, waaronder twee die speciaal zijn ontworpen om exoplaneten te bestuderen die bijzonder dicht bij hun moedersterren staan.

Tot nu toe zijn de apparaatcontroles en -kalibraties soepel verlopen en de resultaten laten zien dat zowel NIRSpec als NIRISS betere gegevens zullen opleveren dan ingenieurs vóór de lancering hadden verwacht.

4. Wat was de laatste tool die je hebt gebruikt?

Het laatste hulpmiddel om op Webb op te starten, was het midden-infraroodinstrument of MIRI. MIRI is ontworpen om beelden van verre of nieuw gevormde sterrenstelsels vast te leggen, evenals vage kleine objecten zoals asteroïden. Deze sensor detecteert de langste golflengten van Webb’s instrumenten en moet op 449 graden Fahrenheit worden gehouden – slechts 11 graden Fahrenheit boven het absolute nulpunt. Als het warmer is, nemen de detectoren alleen warmte op van het apparaat zelf, niet van de interessante dingen in de ruimte. MIRI Zijn koelsysteemdie meer tijd nodig had om volledig operationeel te worden voordat het apparaat in gebruik kon worden genomen.

Radioastronomen hebben aanwijzingen gevonden dat sterrenstelsels precies bestaan Verborgen in stof en niet op te sporen door telescopen zoals Hubble die golflengten van licht opvangen die vergelijkbaar zijn met die welke zichtbaar zijn voor het menselijk oog. Door de extreem koude temperaturen is MIRI ongelooflijk gevoelig voor licht in het midden-infraroodbereik dat gemakkelijker door stof kan gaan. Wanneer deze gevoeligheid wordt gecombineerd met de grote spiegel van Webb, kan MIRI dit doen Deze stofwolken dringen door en onthullen sterren en structuren Voor het eerst in zulke sterrenstelsels.

5. Wat biedt de toekomst voor Webb?

Vanaf 15 juni 2022 zijn alle Webb-tools operationeel en hebben ze hun eerste afbeeldingen gemaakt. Daarnaast werden vier beeldvormingsmodi, drie tijdreeksmodi en drie spectrale modi getest en goedgekeurd, waardoor er slechts drie modi overblijven.

NASA is van plan om op 12 juli Een verzameling humoristische notities vrijgeven Beschrijft webmogelijkheden. Deze afbeeldingen zullen de schoonheid van Webb’s afbeeldingen laten zien en zullen astronomen ook een echt voorproefje geven van de kwaliteit van de gegevens die ze zullen krijgen.

Na 12 juli zal de James Webb Space Telescope fulltime gaan werken aan zijn wetenschappelijke missie. De gedetailleerde tijdlijn voor volgend jaar moet nog worden vrijgegeven, maar astronomen over de hele wereld wachten reikhalzend uit naar het herstel van de eerste gegevens van de krachtigste ruimtetelescoop ooit gebouwd.