Cómo el telescopio espacial James Webb superó todas las expectativas

El 25 de diciembre de 2021 se lanzó al espacio el Telescopio Espacial James Webb.

El 25 de diciembre de 2021, el telescopio espacial James Webb se puso en órbita con éxito desde un cohete Ariane 5. Los lanzamientos de cohetes eran la única forma en que podíamos impulsar una nave espacial a grandes distancias a través del espacio.

(crédito: ESA-CNES-ArianeSpace / Optique Video du CSG / NASA TV)

El plan preveía seis meses de publicación, enfriamiento y calibración.

La secuencia de difusión del espejo secundario se muestra en esta imagen de lapso de tiempo. Debe ubicarse exactamente a un poco menos de 24 pies, o un poco más de 7 metros del espejo principal. Este fue uno de los cientos de pasos que deberían seguirse según lo planeado, sin falta, para poner en línea un JWST completamente funcional.

(crédito: NASA/Equipo del Telescopio Espacial James Webb)

Después de eso, comenzarán los procesos científicos, lo que dará como resultado una esperanza de vida de 5 a 10 años.

Telescopio espacial James Webb

Cuando todas las ópticas se implementan correctamente y el telescopio está completamente calibrado, James Webb debería poder ver cualquier objeto extraterrestre en el universo con una precisión sin precedentes, con sus espejos primario y secundario enfocando la luz en los instrumentos, donde se pueden tomar datos, reducir la escala. , y regresó a la Tierra.

(crédito: NASA/Equipo del Telescopio Espacial James Webb)

Sin embargo, el 28 de abril de 2022, Alinear cada herramienta Se completó, con una vida útil esperada de hasta 20 años.

Esta imagen muestra los 18 segmentos individuales que componen el espejo principal de James Webb y los tres conjuntos independientes de espejos, etiquetados con las letras A, B y C y los números del 1 al 6, que corresponden a la posición en la que se fija cada espejo. a la actualidad. Telescopio difuso.

(crédito: NASA/Equipo del Telescopio Espacial James Webb)

El desempeño tanto del telescopio como del equipo fue asombroso, superando en general las expectativas.

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Esta imagen de varios paneles muestra el detalle devuelto por ambos instrumentos JWST en el mismo punto/campo de visión. Por primera vez, todos los instrumentos en todo el campo de visión se han calibrado correcta y completamente, lo que acerca al JWST un paso más a estar listo para comenzar las operaciones científicas.

(crédito: NASA/STScI)

Primero: el combustible original ahorrado durante el lanzamiento y destinado a la corrección de rumbo.

Con el panel solar desplegado 29 minutos después del lanzamiento, y casi 4 minutos antes de lo previsto, queda claro que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha estado en funcionamiento, recibiendo energía y está en camino a su destino final. El lanzamiento fue un éxito sin precedentes.

(crédito: NASATV/YouTube)

JWST llegó a su destino, punto L2 Lagrange, antes de lo previsto.

Cada planeta orbita una estrella que tiene cinco posiciones a su alrededor, puntos lagrangianos, esa órbita común. Un objeto ubicado precisamente en L1, L2, L3, L4 o L5 continuará orbitando el Sol exactamente durante el mismo período que la Tierra, lo que significa que la distancia entre la Tierra y la nave espacial será constante. L1, L2 y L3 son puntos de equilibrio inestables y requieren correcciones de trayectoria periódicas para mantener la posición de la nave espacial allí, mientras que L4 y L5 son estables. Webb se ha insertado con éxito en órbita alrededor de L2, y siempre debe estar lejos del Sol para fines de refrigeración.

(crédito: NASA)

Cada componente se implementa correctamente y se enfría según lo planeado.

El estado actual del JWST muestra hasta dónde ha llegado en cada paso de su implementación, incluida la calibración de varios componentes y la temperatura de cada dispositivo. Las operaciones científicas están a punto de comenzar.

(crédito: NASA / Equipo JWST / STScI)

a principios de febrero, Alineación/puesta en marcha en 7 pasos El proceso ha comenzado.

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James Webb Hubble

Parte del Hubble eXtreme Deep Field fotografiado durante un total de 23 días, en contraste con la vista simulada predicha por JWST en el infrarrojo. Al elegir sabiamente sus objetivos, el telescopio espacial James Webb debería poder revelar detalles extraordinarios sobre los objetos más lejanos del universo que ningún otro observatorio puede esperar revelar. Una vez que se completa la calibración, este tipo de trabajo científico puede comenzar.

(crédito: Equipo NASA/ESA y Hubble/HUDF; Colaboración JADES para simulación NIRCam)

Primero, se determinaron las imágenes producidas por cada clip de espejo.

James Webb uñas

Esta imagen de mosaico se creó apuntando el telescopio a una estrella brillante y aislada en la constelación de la Osa Mayor conocida como HD 84406. Se eligió esta estrella específicamente porque es fácil de identificar y no está llena de otras estrellas de brillo similar, lo que ayuda a reducir la antecedentes. confusión. Cada punto dentro del mosaico está marcado por el segmento de espejo primario correspondiente que lo capturó. Estos resultados preliminares coinciden estrechamente con las expectativas y simulaciones.

(crédito: NASA)

En segundo lugar, se alinearon las imágenes y luego se apiló la tercera.

Esta animación de tres paneles muestra la diferencia entre las 18 imágenes individuales no alineadas, esas mismas imágenes después de que cada segmento se compuso mejor y luego la imagen final donde las imágenes individuales de los 18 espejos se apilaron y sumaron. El patrón formado por esta estrella, conocido como «copo de nieve de pesadilla», podría mejorarse con una mejor calibración.

(creditos: NASA/STScI, Preparado por E. Siegel)

Cuarto, 18 telescopios pequeños se convirtieron en un telescopio grande.

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Después de apilar las imágenes, donde toda la luz se coloca en un solo lugar en el detector, las partes aún deben alinearse entre sí con una precisión menor que la longitud de onda de la luz. Mide la fase gruesa y corrige el desplazamiento vertical (es decir, la diferencia de pistón) de los segmentos del espejo. Pequeños errores de pistón dan como resultado menos líneas de «eje de afeitar» en esta simulación de la NASA.

(crédito: NASA)

En quinto lugar, se produjo el microgradiente NIRCam, que resultó en la creación de La primera imagen totalmente enfocada.

James Webb uñas

La primera imagen de fase de minutos publicada por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA muestra una sola imagen de una estrella, completa con seis difracciones notables (y dos menos prominentes), con un fondo de estrellas y galaxias reveladas detrás de ella. Tan genial como es esta imagen, es probablemente la peor imagen del Telescopio Espacial James Webb que verás desde aquí.

(crédito: NASA/STScI)

JWST Juego único de uñas. Surge del diseño óptico del telescopio.

Función de propagación de puntos para el telescopio espacial James Webb, como se predijo en un documento de 2007. Los cuatro factores del espejo primario hexagonal (no circular) consisten en una matriz de 18 hexágonos en mosaico, cada uno con espacios de aproximadamente 4 mm, y tres puntales de soporte para mantener el espejo secundario en su lugar, todos crean una serie inevitable de picos que aparecen alrededor de las fuentes de puntos brillantes fotografiadas con JWST.

(crédito: R.B. Makidon, S. Casertano, C. Cox y R. van der Marel, STScI/NASA/AURA)

Sexto, la cobertura de alineación abarcó el conjunto de herramientas JWST y todo el campo de visión.

Después de optimizar las fases, el telescopio está bien alineado en un solo punto en el campo de visión de la NIRCam. Al realizar mediciones en múltiples puntos de campo en cada uno de los instrumentos, las diferencias de intensidad se pueden minimizar a la perfección y se puede lograr un telescopio bien coordinado en todos los instrumentos científicos.

(crédito: NASA)

Séptimo, las correcciones iterativas finales terminaron la alineación.

Las imágenes geométricas de estrellas altamente enfocadas en el campo de visión de cada instrumento muestran que el telescopio está perfectamente alineado y enfocado. En esta prueba, Webb apuntó a una parte de la Gran Nube de Magallanes, una pequeña galaxia satélite de la Vía Láctea, que proporciona un denso campo de cientos de miles de estrellas en todos los sensores del observatorio.

(crédito: NASA/STScI)

ahora mismo NircamY

Originalmente, cuando se produjeron las primeras imágenes de la impresionante estrella de «8 puntas» de JWST, fue una indicación de que la cámara de la columna vertebral de la nave espacial, NIRCam, había sido calibrada en algún momento. Ahora, esta calibración es en todo el campo de visión del JWST, en todo el campo NIRCam, así como en los campos de todos los demás instrumentos.

(crédito: NASA/STScI)

sensor de dirección de precisión,

El sensor JWST Precision Wisdom seguirá las estrellas guía para orientar el observatorio con precisión y precisión, y tomará imágenes de calibración en lugar de las imágenes utilizadas para extraer datos científicos.

(crédito: NASA/STScI)

NerisY

Como parte del mismo instrumento que el sensor de orientación de precisión, el espectrógrafo y las imágenes de infrarrojo cercano están diseñados para sobresalir en el descubrimiento, la caracterización y la espectroscopia de tránsito de exoplanetas. Si hay indicios vitales sobre exoplanetas, el instrumento NIRISS debería encontrarlos.

(crédito: NASA/STScI)

casi puntiagudo,

NIRSpec es un espectrómetro, no un generador de imágenes, pero puede tomar imágenes, como la imagen de 1,1 μm que se muestra aquí, para la calibración y la adquisición de objetivos. Las áreas oscuras visibles en partes de los datos de NIRSpec se deben a sus estructuras de matriz de microobturadores, que contienen cientos de miles de obturadores controlables que se pueden abrir o cerrar para determinar qué luz se envía al espectrómetro.

(crédito: NASA/STScI)

Y Todas las herramientas MIRI están alineadas.

Aunque el instrumento MIRI (Instrumento infrarrojo intermedio) del telescopio espacial James Webb logra menos precisión debido a las largas longitudes de onda que afecta, también es el instrumento más poderoso en muchos sentidos, capaz de revelar las características más remotas del universo. .

(crédito: NASA/STScI)

Sólo Puesta en marcha de instrumentos y calibraciones finales Restos.

Este es un mosaico JWST/NIRCam simulado creado con JAGUAR y Guitarra para simular imágenes NIRCam, a la profundidad proyectada de JADES Deep. Es muy probable que en su primer año de operaciones científicas, James Webb rompa muchos de los récords establecidos por Hubble en el transcurso de 32 años (y contando), incluidos los récords de las galaxias más distantes y la estrella más distante.

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

Con ahorro de combustible y alineación rápida, ~Más de 20 años de operaciones científicas empezara pronto.

Mostly Mute Monday cuenta una historia astronómica con imágenes, imágenes y no más de 200 palabras. taciturno; sonríe más.

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