Teleskop Angkasa James Webb akhirnya bersedia untuk melakukan sains – dan ia melihat alam semesta dengan lebih jelas daripada yang diharapkan oleh juruteranya sendiri

NASA dijadualkan mengeluarkan imej pertama yang diambil oleh Teleskop Angkasa James Webb pada 12 Julai 2022. Mereka akan menandakan permulaan era seterusnya dalam astronomi apabila Webb – teleskop angkasa terbesar pernah dibina – mula mengumpul data saintifik yang akan membantu menjawab soalan tentang detik-detik terawal alam semesta dan membenarkan ahli astronomi mengkaji exoplanet dengan lebih terperinci berbanding sebelum ini. Tetapi ia telah mengambil masa hampir lapan bulan perjalanan, persediaan, ujian dan penentukuran untuk memastikan teleskop yang paling berharga ini bersedia untuk masa utama. Marcia Rieke, seorang ahli astronomi di Universiti Arizona dan saintis yang bertanggungjawab ke atas salah satu daripada empat kamera Webb, menerangkan perkara yang dia dan rakan sekerjanya lakukan untuk menghidupkan dan menjalankan teleskop ini.

1. Apakah yang berlaku sejak teleskop dilancarkan?

Selepas kejayaan pelancaran Teleskop Angkasa James Webb pada 25 Dis. 2021, pasukan itu memulakan proses panjang untuk mengalihkan teleskop ke kedudukan orbit terakhirnya, membuka teleskop dan – apabila semuanya menjadi sejuk – menentukur kamera dan penderia di atas kapal.

Pelancaran berjalan lancar seperti pelancaran roket. Salah satu perkara pertama yang diperhatikan oleh rakan sekerja saya di NASA ialah teleskop itu mempunyai lebih banyak bahan api yang tinggal di atas kapal daripada yang diramalkan untuk membuat pelarasan masa depan pada orbitnya. Ini akan membolehkan Webb untuk beroperasi lebih lama daripada matlamat awal 10 tahun misi.

Tugas pertama semasa perjalanan sebulan Webb ke lokasi terakhirnya di orbit adalah untuk membuka teleskop. Ini berlaku tanpa sebarang halangan, bermula dengan penggunaan buku jari putih perisai matahari yang membantu menyejukkan teleskop, diikuti dengan penjajaran cermin dan menghidupkan penderia.

Sebaik sahaja pelindung matahari dibuka, pasukan kami mula memantau suhu empat kamera dan spektrometer di atas kapalmenunggu mereka mencapai suhu yang cukup rendah supaya kami boleh mula menguji setiap satu 17 mod berbeza di mana instrumen boleh beroperasi.

NIRCam on Webb ialah instrumen pertama yang pergi ke dalam talian dan membantu menyelaraskan 18 segmen cermin.
NASA Goddard Space Center/Wikimedia Commons

2. Apakah yang anda uji dahulu?

Kamera pada Webb menjadi sejuk seperti yang diramalkan oleh jurutera, dan instrumen pertama yang dihidupkan oleh pasukan ialah Kamera Inframerah Dekat – atau NIRCam. NIRCam direka untuk mengkaji cahaya inframerah samar yang dihasilkan oleh bintang atau galaksi tertua di alam semesta. Tetapi sebelum ia boleh berbuat demikian, NIRCam terpaksa membantu menyelaraskan 18 segmen individu cermin Webb.

Setelah NIRCam disejukkan kepada tolak 280 F, ia cukup sejuk untuk mula mengesan cahaya yang memantul dari segmen cermin Webb dan menghasilkan imej pertama teleskop. Pasukan NIRCam sangat gembira apabila imej cahaya pertama tiba. Kami berniaga!

Imej-imej ini menunjukkan bahawa segmen cermin adalah semuanya menunjuk ke arah kawasan langit yang agak kecildan penjajaran adalah lebih baik daripada senario terburuk yang telah kami rancangkan.

Penderia Panduan Halus Webb juga mula beroperasi pada masa ini. Penderia ini membantu memastikan teleskop menghala dengan mantap pada sasaran – sama seperti penstabilan imej dalam kamera digital pengguna. Menggunakan bintang HD84800 sebagai titik rujukan, rakan sekerja saya dalam pasukan NIRCam membantu mendail dalam penjajaran segmen cermin sehingga ia hampir sempurna, jauh lebih baik daripada minimum yang diperlukan untuk misi yang berjaya.

3. Apakah sensor yang dihidupkan seterusnya?

Apabila penjajaran cermin selesai pada 11 Mac, Spektrograf Inframerah Dekat – NIRSpec – dan Pengimej Inframerah Dekat dan Spektrograf Tanpa Celah – NIRISS – selesai menyejukkan dan menyertai parti.

NIRSpec direka untuk mengukur kekuatan panjang gelombang cahaya yang berbeza datang dari sasaran. Maklumat ini boleh mendedahkan komposisi dan suhu bintang dan galaksi yang jauh. NIRSpec melakukan ini dengan melihat objek sasarannya melalui celah yang menghalang cahaya lain keluar.

NIRSpec mempunyai berbilang celah yang membolehkannya melihat 100 objek sekali gus. Ahli pasukan bermula dengan menguji mod berbilang sasaran, mengarahkan celah untuk membuka dan menutup, dan mereka mengesahkan bahawa celah itu bertindak balas dengan betul kepada arahan. Langkah-langkah akan datang akan mengukur dengan tepat di mana celah menghalakan dan menyemaknya pelbagai sasaran boleh diperhatikan secara serentak.

NIRISS ialah spektrograf tanpa celah yang juga akan memecahkan cahaya kepada panjang gelombang yang berbeza, tetapi ia lebih baik dalam memerhati semua objek dalam bidang, bukan hanya pada celah. Ia mempunyai beberapa mod, termasuk dua yang direka khusus untuk mengkaji exoplanet terutamanya berdekatan dengan bintang induknya.

Setakat ini, pemeriksaan dan penentukuran instrumen telah berjalan dengan lancar, dan keputusan menunjukkan bahawa kedua-dua NIRSpec dan NIRISS akan menyampaikan data yang lebih baik daripada yang diramalkan oleh jurutera sebelum pelancaran.

Dua imej menunjukkan jaringan bintang dan debu yang berselirat tetapi yang di sebelah kanan adalah lebih tajam.

Kamera MIRI, imej di sebelah kanan, membolehkan ahli astronomi melihat melalui awan debu dengan ketajaman yang luar biasa berbanding teleskop sebelumnya seperti Teleskop Angkasa Spitzer, yang menghasilkan imej di sebelah kiri.
NASA/JPL-Caltech (kiri), NASA/ESA/CSA/STScI (kanan)/Flickr, CC BY

4. Apakah instrumen terakhir yang dihidupkan?

Instrumen terakhir untuk boot pada Webb ialah Instrumen Inframerah Pertengahan, atau MIRI. MIRI direka untuk mengambil gambar galaksi jauh atau yang baru terbentuk serta objek kecil yang lemah seperti asteroid. Penderia ini mengesan panjang gelombang terpanjang instrumen Webb dan mesti disimpan pada tolak 449 F – hanya 11 darjah F di atas sifar mutlak. Jika ia lebih panas, pengesan hanya akan mengambil haba daripada instrumen itu sendiri, bukan objek menarik di luar angkasa. MIRI telah sistem penyejukannya sendiriyang memerlukan masa tambahan untuk beroperasi sepenuhnya sebelum instrumen boleh dihidupkan.

Ahli astronomi radio telah menemui petunjuk bahawa terdapat galaksi sepenuhnya tersembunyi oleh habuk dan tidak dapat dikesan oleh teleskop seperti Hubble yang menangkap panjang gelombang cahaya yang serupa dengan yang dapat dilihat oleh mata manusia. Suhu yang sangat sejuk membolehkan MIRI menjadi sangat sensitif kepada cahaya dalam julat inframerah pertengahan yang boleh melalui habuk dengan lebih mudah. Apabila sensitiviti ini digabungkan dengan cermin besar Webb, ia membolehkan MIRI untuk menembusi awan debu ini dan mendedahkan bintang dan struktur dalam galaksi sedemikian buat kali pertama.

5. Apakah yang seterusnya untuk Webb?

Mulai 15 Jun 2022, semua instrumen Webb dihidupkan dan telah mengambil imej pertama mereka. Selain itu, empat mod pengimejan, tiga mod siri masa dan tiga mod spektroskopik telah diuji dan diperakui, hanya tinggal tiga lagi.

Pada 12 Julai, NASA merancang untuk keluarkan satu set pemerhatian penggoda yang menggambarkan keupayaan Webb. Ini akan menunjukkan keindahan imejan Webb dan juga memberikan ahli astronomi rasa sebenar tentang kualiti data yang akan mereka terima.

Selepas 12 Julai, Teleskop Angkasa James Webb akan mula bekerja sepenuh masa dalam misi sainsnya. Jadual terperinci untuk tahun akan datang masih belum dikeluarkan, tetapi ahli astronomi di seluruh dunia sedang menunggu untuk mendapatkan semula data pertama daripada teleskop angkasa yang paling berkuasa pernah dibina.

We want to thank the author of this post for this incredible content

Teleskop Angkasa James Webb akhirnya bersedia untuk melakukan sains – dan ia melihat alam semesta dengan lebih jelas daripada yang diharapkan oleh juruteranya sendiri


You can view our social media profiles here and other related pages herehttps://paw6.info/related-pages/