Prepare-se para uma nova maneira de ver o universo

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) é o próximo dos Grandes Observatórios da NASA; seguindo na linha do Telescópio Espacial Hubble, o Observatório de Raios Gama Compton, o Observatório de Raios-X Chandra e o Telescópio Espacial Spitzer. O JWST combina as qualidades de dois de seus antecessores, observando em luz infravermelha, como o Spitzer, com resolução fina, como o Hubble. Crédito: NASA, SkyWorks Digital, Northrop Grumman, STScI

James Webb Space Telescope is finally ready to do science – and it’s seeing the universe more clearly than even its own engineers hoped for.

NASA is scheduled to release the 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. O que aconteceu desde o lançamento do telescópio?

Após o lançamento bem-sucedido do Telescópio Espacial James Webb em 25 de dezembro de 2021, a equipe iniciou o longo processo de mover o telescópio para sua posição orbital final, desdobrando o telescópio e – à medida que tudo esfriava – calibrando as câmeras e sensores a bordo.

O lançamento foi tão suave quanto um lançamento de foguete pode acontecer. Uma das primeiras coisas que meus colegas da NASA notaram foi que o telescópio tinha mais combustível restante a bordo do que o previsto para fazer ajustes futuros em sua órbita. Isso permitirá que o Webb opere por muito mais tempo do que a meta inicial de 10 anos da missão.

A primeira tarefa durante a jornada de um mês de Webb até sua localização final em órbita foi desdobrar o telescópio. Isso ocorreu sem problemas, começando com o desdobramento do escudo solar que ajuda a resfriar o telescópio, seguido pelo alinhamento dos espelhos e a ativação dos sensores.

Uma vez que o protetor solar foi aberto, nossa equipe começou a monitorar as temperaturas das quatro câmeras e espectrômetros a bordo, esperando que atingissem temperaturas baixas o suficiente para que pudéssemos começar a testar cada um dos 17 modos diferentes em que os instrumentos podem operar.

NIRCam

O NIRCam, visto aqui, medirá a luz infravermelha de galáxias extremamente distantes e antigas. Foi o primeiro instrumento a ficar online e ajudou a alinhar os 18 segmentos de espelho. Crédito: NASA/Chris Gunn

2. O que você testou primeiro?

As câmeras do Webb esfriaram exatamente como os engenheiros previram, e o primeiro instrumento que a equipe ligou foi a Near Infrared Camera – ou NIRCam. NIRCam é projetado para estudar a luz infravermelha fraca produzida pelas estrelas ou galáxias mais antigas no universo. Mas antes que pudesse fazer isso, o NIRCam teve que ajudar a alinhar os 18 segmentos individuais do espelho do Webb.

Uma vez que o NIRCam esfriou para menos 280 F, estava frio o suficiente para começar a detectar a luz refletida nos segmentos de espelho do Webb e produzir as primeiras imagens do telescópio. A equipe do NIRCam ficou em êxtase quando a primeira imagem de luz chegou. Estávamos no negócio!

Essas imagens mostraram que os segmentos do espelho estavam todos apontando para uma área relativamente pequena do céu, e o alinhamento era muito melhor do que os piores cenários que havíamos planejado.

O sensor de orientação fina da Webb também entrou em operação neste momento. Este sensor ajuda a manter o telescópio apontando firmemente para um alvo – muito parecido com a estabilização de imagem em câmeras digitais de consumo. Usando a estrela HD84800 como ponto de referência, meus colegas da equipe do NIRCam ajudaram a ajustar o alinhamento dos segmentos do espelho até que ficasse virtualmente perfeito, muito melhor do que o mínimo necessário para uma missão bem-sucedida.

3. Quais sensores ganharam vida em seguida?

Quando o alinhamento do espelho terminou em 11 de março, o Near Infrared Spectrograph – NIRSpec – e o Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph – NIRISS – terminaram de esfriar e se juntaram à festa.

NIRSpec é projetado para medir a intensidade de diferentes comprimentos de onda de luz vindo de um alvo. Esta informação pode revelar a composição e temperatura de estrelas e galáxias distantes. O NIRSpec faz isso olhando para o objeto alvo através de uma fenda que mantém a luz afastada.

O NIRSpec possui várias fendas que permitem olhar para 100 objetos de uma vez. Os membros da equipe começaram testando o modo de múltiplos alvos, comandando as fendas para abrir e fechar, e confirmaram que as fendas estavam respondendo corretamente aos comandos. As etapas futuras medirão exatamente para onde as fendas estão apontando e verificarão se vários alvos podem ser observados simultaneamente.

O NIRISS é um espectrógrafo sem fenda que também quebra a luz em seus diferentes comprimentos de onda, mas é melhor em observando todos os objetos em um campo, não apenas aqueles nas fendas. Possui vários modos, incluindo dois projetados especificamente para estudar exoplanetas particularmente próximos de suas estrelas-mãe.

Até agora, as verificações e calibrações do instrumento estão ocorrendo sem problemas, e os resultados mostram que tanto o NIRSpec quanto o NIRISS fornecerão dados ainda melhores do que os engenheiros previram antes do lançamento.

Imagem Comparativa Webb MIRI e Spitzer

A câmera MIRI, imagem à direita, permite que os astrônomos vejam através de nuvens de poeira com nitidez incrível em comparação com telescópios anteriores como o Telescópio Espacial Spitzer, que produziu a imagem à esquerda. Crédito: NASA/JPL-Caltech (esquerda), NASA/ESA/CSA/STScI (direita)

4. Qual foi o último instrumento a ser ligado?

O instrumento final para inicializar no Webb foi o Mid-Infrared Instrument, ou MIRI. O MIRI foi projetado para tirar fotos de galáxias distantes ou recém-formadas, bem como de objetos pequenos e fracos, como asteroides. Este sensor detecta os comprimentos de onda mais longos dos instrumentos da Webb e deve ser mantido a menos 449 F – apenas 11 graus F acima zero absoluto. Se estivesse mais quente, os detectores captariam apenas o calor do próprio instrumento, não os objetos interessantes no espaço. MIRI tem seu próprio sistema de refrigeraçãoque precisava de tempo extra para se tornar totalmente operacional antes que o instrumento pudesse ser ligado.

Radioastrônomos descobriram indícios de que existem galáxias completamente escondidas pela poeira e indetectáveis ​​por telescópios como o Hubble, que capta comprimentos de onda de luz semelhantes aos visíveis ao olho humano. As temperaturas extremamente frias permitem que o MIRI seja incrivelmente sensível à luz na faixa do infravermelho médio, que pode passar pela poeira com mais facilidade. Quando essa sensibilidade é combinada com o grande espelho do Webb, ela permite que o MIRI penetre nessas nuvens de poeira e revele as estrelas e estruturas nessas galáxias pela primeira vez.

5. O que vem a seguir para Webb?

A partir de 15 de junho de 2022, todos os instrumentos do Webb estão ligados e fizeram suas primeiras imagens. Além disso, quatro modos de imagem, três modos de série temporal e três modos espectroscópicos foram testados e certificados, restando apenas três.

Em 12 de julho, a NASA planeja lançar um conjunto de observações teaser que ilustram as capacidades do Webb. Isso mostrará a beleza das imagens do Webb e também dará aos astrônomos uma amostra real da qualidade dos dados que receberão.

Após 12 de julho, o Telescópio Espacial James Webb começará a trabalhar em tempo integral em sua missão científica. O cronograma detalhado para o próximo ano ainda não foi divulgado, mas astrônomos de todo o mundo estão esperando ansiosamente para obter os primeiros dados do telescópio espacial mais poderoso já construído.

Escrito por Marcia Rieke, Regents Professor of Astronomy, University of Arizona.

Este artigo foi publicado pela primeira vez em A conversa.A conversa


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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