Come il telescopio spaziale James Webb ha superato tutte le aspettative

Il 25 dicembre 2021, il James Webb Space Telescope è stato lanciato nello spazio.

Il 25 dicembre 2021, il telescopio spaziale James Webb è stato lanciato con successo in orbita da un razzo Ariane 5. I lanci di razzi sono stati l’unico modo in cui siamo stati in grado di spingere un veicolo spaziale a grandi distanze nello spazio.

(credito: ESA-CNES-ArianeSpace / Optique Vidéo du CSG / NASA TV)

Il piano prevedeva sei mesi di distacco, raffreddamento e calibrazione.

La sequenza di diffusione dello specchio secondario è mostrata in questa immagine time-lapse. Dovrebbe essere posizionato esattamente a poco meno di 24 piedi, o poco più di 7 metri dallo specchio principale. Questo è stato uno dei pochi passi che dovrebbero andare come previsto, a colpo sicuro, per portare online un JWST completamente funzionante.

(credito: NASA/Telescopio spaziale James Webb)

Successivamente, inizieranno i processi scientifici, con un’aspettativa di vita compresa tra 5 e 10 anni.

Telescopio spaziale James Webb

Quando tutte le ottiche sono dispiegate correttamente e il telescopio è completamente calibrato, James Webb dovrebbe essere in grado di osservare qualsiasi oggetto extraterrestre nell’universo con una precisione senza precedenti, con i suoi specchi primari e secondari che focalizzano la luce sugli strumenti, dove i dati possono essere presi, ridimensionati , e tornò sulla Terra.

(credito: NASA/Telescopio spaziale James Webb)

Tuttavia, il 28 aprile 2022, Allinea ogni strumento È stato completato, con una durata prevista fino a 20 anni.

Questa immagine mostra i 18 segmenti individuali che compongono lo specchio principale di James Webb e le tre serie indipendenti di specchi, etichettati con le lettere A, B e C e i numeri da 1 a 6, che corrispondono alla posizione in cui è fissato ogni specchio al momento attuale. telescopio sparso.

(credito: NASA/Telescopio spaziale James Webb)

Le prestazioni sia del telescopio che del team sono state sorprendenti, generalmente superiori alle aspettative.

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Questa immagine multi-pannello mostra i dettagli restituiti da entrambi gli strumenti JWST nello stesso punto/campo visivo. Per la prima volta, tutti gli strumenti nell’intero campo visivo sono stati calibrati correttamente e completamente, portando JWST un passo più vicino all’essere pronto per iniziare le operazioni scientifiche.

(credito: NASA / STScI)

Primo: il carburante originale risparmiato durante il lancio e destinato alla correzione della rotta.

Con l’array solare dispiegato 29 minuti dopo il lancio e circa 4 minuti prima del previsto, è chiaro che il telescopio spaziale James Webb della NASA è operativo, sta ricevendo energia ed è in viaggio verso la sua destinazione finale. Il lancio è stato un successo senza precedenti.

(credito: NASA TV / YouTube)

JWST è arrivato a destinazione, punto L2 Lagrange, prima del previsto.

Ogni pianeta orbita attorno a una stella che ha cinque posizioni attorno a sé, punti lagrangiani, quell’orbita comune. Un oggetto situato esattamente a L1, L2, L3, L4 o L5 continuerà a orbitare attorno al Sole esattamente per lo stesso periodo dell’orbita terrestre, il che significa che la distanza tra la Terra e il veicolo spaziale sarà costante. L1, L2 e L3 sono punti di equilibrio instabili e richiedono correzioni periodiche della traiettoria per mantenere la posizione del veicolo spaziale lì, mentre L4 e L5 sono stabili. Webb si è inserito con successo in orbita attorno a L2 e deve essere sempre lontano dal Sole per motivi di raffreddamento.

(credito: Nasa)

Ogni componente viene distribuito correttamente e raffreddato come pianificato.

Lo stato attuale del JWST mostra quanto è andato avanti in ogni fase della sua implementazione, inclusa la calibrazione dei vari componenti e la temperatura di ciascun dispositivo. Le operazioni scientifiche stanno per iniziare.

(credito: NASA/Team JWST/STScI)

ai primi di febbraio, Allineamento / messa in servizio in 7 fasi Il processo è iniziato.

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James Webb Hubble

Parte dell’Hubble eXtreme Deep Field è stata ripresa per un totale di 23 giorni, in contrasto con la vista simulata prevista da JWST nell’infrarosso. Scegliendo saggiamente i suoi obiettivi, il James Webb Space Telescope dovrebbe essere in grado di rivelare dettagli straordinari sugli oggetti più lontani dell’universo che nessun altro osservatorio può sperare di rivelare. Una volta completata la calibrazione, questo tipo di lavoro scientifico può iniziare.

(credito: Team NASA/ESA e Hubble/HUDF; JADES Collaborazione per la simulazione NIRCam)

In primo luogo, sono state determinate le immagini prodotte da ciascuna clip a specchio.

Unghie di James Webb

Questa immagine a mosaico è stata creata puntando il telescopio verso una stella luminosa e isolata nella costellazione dell’Orsa Maggiore nota come HD 84406. Questa stella è stata scelta appositamente perché è facile da identificare e non è affollata di altre stelle di luminosità simile, il che aiuta a ridurre il sfondo. confusione. Ogni punto all’interno del mosaico è contrassegnato dal corrispondente segmento di specchio primario che lo ha catturato. Questi risultati preliminari corrispondono strettamente alle aspettative e alle simulazioni.

(credito: Nasa)

In secondo luogo, le immagini sono state allineate e quindi la terza è stata impilata.

Questa animazione a tre pannelli mostra la differenza tra le 18 singole immagini non allineate, quelle stesse immagini dopo che ogni segmento è stato composto meglio e quindi l’immagine finale in cui le singole immagini di tutti i 18 specchi sono state impilate e sommate insieme. Il modello creato da questa stella, noto come “fiocco di neve da incubo”, potrebbe essere migliorato con una migliore calibrazione.

(crediti: NASA/STScI, preparato da E. Siegel)

Quarto, 18 piccoli telescopi sono stati trasformati in un grande telescopio.

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Dopo l’impilamento delle immagini, in cui tutta la luce è posizionata in un punto sul rivelatore, le sezioni devono ancora essere allineate l’una con l’altra a una risoluzione inferiore alla lunghezza d’onda della luce. Misura la fase grossolana e corregge lo spostamento verticale (cioè la differenza del pistone) dei segmenti dello specchio. Piccoli errori del pistone si traducono in un minor numero di linee di “rasoio” in questa simulazione della NASA.

(credito: Nasa)

In quinto luogo, si è verificato il micro-gradiente NIRCam, che ha portato alla creazione di La prima immagine completamente focalizzata.

Unghie di James Webb

La prima immagine in fase minuto mai rilasciata dal telescopio spaziale James Webb della NASA mostra una singola immagine di una stella, completa di sei diffrazioni notevoli (e due meno evidenti), con uno sfondo di stelle e galassie rivelato dietro di essa. Per quanto bella sia questa immagine, è probabilmente la peggiore immagine del telescopio spaziale James Webb che tu abbia mai visto da qui.

(credito: NASA / STScI)

JWST Set di chiodi unico Nasce dal design ottico del telescopio.

Funzione di propagazione del punto per il James Webb Space Telescope, come previsto in un documento del 2007. I quattro fattori dello specchio primario esagonale (non circolare) sono costituiti da una serie di 18 esagoni piastrellati, ciascuno con spazi vuoti di circa 4 mm e tre montanti di supporto per mantenere lo specchio secondario in posizione, creano tutti un’inevitabile serie di picchi che appaiono attorno alle sorgenti di punti luminosi riprese con JWST.

(credito: RB Makidon, S. Casertano, C. Cox & R. van der Marel, STScI/NASA/AURA)

Sesto, la copertura dell’allineamento si estendeva attraverso il toolkit JWST e l’intero campo visivo.

Dopo aver ottimizzato le fasi, il telescopio è ben allineato in un solo punto nel campo visivo della NIRCam. Effettuando misurazioni in più punti di campo su ogni strumento, le differenze di intensità possono essere ridotte al minimo alla perfezione, ottenendo un telescopio ben coordinato su tutti gli strumenti scientifici.

(credito: Nasa)

Settimo, le correzioni iterative finali hanno terminato l’allineamento.

Le immagini geometriche di stelle altamente focalizzate nel campo visivo di ogni strumento mostrano che il telescopio è perfettamente allineato ea fuoco. In questo test, Webb ha indicato una porzione della Grande Nube di Magellano, una piccola galassia satellite della Via Lattea, che fornisce un campo denso di centinaia di migliaia di stelle attraverso tutti i sensori dell’osservatorio.

(credito: NASA / STScI)

proprio adesso NircamE

In origine, quando sono state prodotte le prime immagini della splendida stella a “8 punte” di JWST, era un’indicazione che la telecamera della colonna vertebrale del veicolo spaziale, NIRCam, era stata calibrata a un certo punto. Ora, questa calibrazione riguarda l’intero campo visivo del JWST, l’intero campo NIRCam così come i campi di tutti gli altri strumenti.

(credito: NASA / STScI)

sensore di sterzo di precisione,

Il sensore JWST Precision Wisdom seguirà le stelle guida per orientare l’osservatorio in modo preciso e accurato e acquisirà immagini di calibrazione invece delle immagini utilizzate per estrarre i dati scientifici.

(credito: NASA / STScI)

NeriE

Parte dello stesso strumento del sensore di orientamento di precisione, l’imaging e lo spettrografo nel vicino infrarosso sono progettati per eccellere nella scoperta di esopianeti, nella caratterizzazione e nella spettroscopia di transito. Se ci sono indizi vitali sugli esopianeti, lo strumento NIRISS dovrebbe trovarli.

(credito: NASA / STScI)

vicino,

NIRSpec è uno spettrometro non un imager ma può acquisire immagini, come l’immagine da 1,1 μm mostrata qui, per la calibrazione e l’acquisizione del target. Le aree scure visibili in alcune parti dei dati NIRSpec sono dovute alle loro strutture di array di microshutter, che contengono centinaia di migliaia di otturatori controllabili che possono essere aperti o chiusi per determinare quale luce viene inviata allo spettrometro.

(credito: NASA / STScI)

E Tutti gli strumenti MIRI sono allineati.

Sebbene lo strumento MIRI (Intermediate Infrared Instrument) del James Webb Space Telescope ottenga una minore precisione a causa delle lunghe lunghezze d’onda che colpisce, è anche lo strumento più potente sotto molti aspetti, in grado di rivelare le caratteristiche più remote dell’universo. .

(credito: NASA / STScI)

Solo Messa in servizio dello strumento e tarature finali Resti.

Questo è un mosaico JWST/NIRCam simulato generato con JAGUAR e Guitarra per simulare immagini NIRCam, alla profondità proiettata di JADES Deep. È molto probabile che nel suo primo anno di attività scientifica, James Webb batterà molti dei record stabiliti da Hubble nel corso di 32 anni (e oltre), compresi i record per le galassie più lontane e la stella più lontana.

(credito: C. Williams et al., ApJ, 2018)

Grazie al risparmio di carburante e all’allineamento rapido, ~Più di 20 anni di attività scientifica inizierà presto.

Mostly Mute Monday racconta una storia astronomica con immagini, immagini e non più di 200 parole. taciturno; sorridi di più.

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