Космический телескоп Джеймса Уэбба наконец-то готов заниматься наукой — и он видит вселенную более четко, чем надеялись даже его инженеры.

НАСА собирается опубликовать первые изображения, полученные космическим телескопом Джеймса Уэбба, 12 июля 2022 года. Это ознаменует начало следующей эры в астрономии, поскольку Уэбб — самый большой из когда-либо построенных космических телескопов — начнет собирать научные данные, которые помогут ответить на вопросы о первых моментах Вселенной и позволить астрономам изучать экзопланеты более подробно, чем когда-либо прежде. Но потребовалось почти восемь месяцев путешествия, настройки, тестирования и калибровки, чтобы убедиться, что эти самые ценные телескопы готовы к работе в прайм-тайм. Марсия Риччи, астроном из Университета Аризоны Ученый, ответственный за одну из четырех веб-камер, объясняет, что она и ее коллеги делали для управления телескопом.

1. Что произошло с момента запуска телескопа?

После успешного запуска космического телескопа Джеймса Уэбба 25 декабря 2021 года команда приступила к длительному процессу перемещения телескопа к его конечному орбитальному местоположению, открытия телескопа и, когда все остыло, калибровки камер и датчиков на борту.

Запуск прошел настолько плавно, насколько это вообще возможно при запуске ракеты. Одной из первых вещей, которую заметили мои коллеги из НАСА, было то, что на борту телескопа осталось больше топлива, чем ожидалось, для будущих корректировок его орбиты. Это позволит Уэббу работать дольше От первоначальной цели миссии, которая составляет 10 лет.

Первой задачей во время месячного путешествия Уэбба к его последней позиции на орбите было открытие телескопа. Это продолжалось без каких-либо заминок, начиная с Распространите солнцезащитный крем с белым косяком Помогает охладить телескоп с последующим выравниванием зеркал и срабатыванием датчиков.

Как только солнцезащитный козырек был открыт, наша команда начала следить за температурой. Четыре камеры и спектрофотометры на бортуожидая, пока они достигнут температуры достаточно низкой, чтобы мы могли начать тестирование обоих 17 различных режимов, в которых могут работать инструменты.

2. Что вы тестировали в первую очередь?

Камеры на Уэббе охлаждались, как и ожидали инженеры, и первым инструментом, который включила команда, была камера ближнего инфракрасного диапазона, или NIRCam. NIRCam предназначен для изучения Тусклый инфракрасный свет от самых старых звезд или галактик во вселенной. Но прежде чем это удалось сделать, NIRCam пришлось помочь выровнять 18 отдельных сегментов веб-зеркала.

Как только NIRCam остыл до 280 градусов по Фаренгейту, стало достаточно холодно, чтобы начать обнаруживать свет, отраженный от зажимов зеркала Уэбба, и получать первые изображения телескопа. Команда NIRCam была в восторге, когда прибыли первые сканы. Мы были в деле!

Эти фотографии показали, что зажимы зеркала были Все они относятся к относительно небольшому участку неба.Совместимость была намного лучше, чем планировалось в худшем случае.

Датчик точного наведения Уэбба также вступил в игру в это время. Этот датчик помогает удерживать телескоп точно наведенным на цель — так же, как стабилизация изображения в бытовых цифровых камерах. Используя звезду HD84800 в качестве точки отсчета, я помог своим товарищам по команде NIRCam подключиться, чтобы выровнять сегменты зеркала, пока они не стали почти идеальными. Гораздо лучше, чем минимум, необходимый для успешной миссии.

3. Какие датчики после этого ожили?

Когда 11 марта выравнивание зеркал завершилось, спектрометр ближнего инфракрасного диапазона — NIRSpec — и формирователь изображения и щелевой спектрометр ближнего инфракрасного диапазона — NIRISS — закончили охлаждение и присоединились к вечеринке.

NIRSpec предназначен для измерения Сила различных длин волн света Исходя из цели. Эта информация может раскрыть состав и температуру далеких звезд и галактик. NIRSpec делает это, глядя на целевой объект через апертуру, которая блокирует другой свет.

NIRSpec имеет несколько слотов, которые позволяют это делать. Посмотреть 100 товаров одновременно. Члены команды начали проверять положение нескольких целей, приказали слотам открываться и закрываться и подтверждали, что слоты правильно реагируют на команды. Будущие шаги будут измерять и проверять, куда именно указывают трещины. Одновременное наблюдение за несколькими целями.

NIRISS — это нещелевой спектрофотометр, который также преломляет свет на различных длинах волн, но лучше Наблюдайте за всеми вещами в поле, а не только за вещами в расщелинах. У него есть несколько режимов, в том числе два, специально предназначенных для изучения экзопланет, находящихся особенно близко к своим родительским звездам.

До сих пор проверки и калибровка устройств проходили гладко, и результаты показывают, что и NIRSpec, и NIRISS предоставят более точные данные, чем ожидали инженеры до запуска.

4. Какой инструмент вы использовали последним?

Последним инструментом, который загружался в Webb, был прибор среднего инфракрасного диапазона, или MIRI. MIRI предназначен для получения изображений далеких или недавно образовавшихся галактик, а также небольших тусклых объектов, таких как астероиды. Этот датчик обнаруживает самые длинные волны инструментов Уэбба и должен поддерживать температуру 449 градусов по Фаренгейту — всего на 11 градусов по Фаренгейту выше абсолютного нуля. Если будет теплее, детекторы будут улавливать тепло только от самого устройства, а не от интересных вещей в космосе. МИРИ Его система охлаждениякоторому требовалось больше времени, чтобы стать полностью работоспособным, прежде чем устройство можно было ввести в эксплуатацию.

Радиоастрономы нашли намеки на то, что галактики существуют именно Спрятаны в пыли и не обнаруживаются телескопами, такими как Хаббл. которые улавливают длины волн света, подобные тем, которые видны человеческому глазу. Чрезвычайно низкие температуры позволяют MIRI быть невероятно чувствительным к свету в среднем инфракрасном диапазоне, который легче проходит сквозь пыль. Когда эта чувствительность сочетается с большим зеркалом Уэбба, это позволяет MIRI делать это. Эти пылевые облака проникают внутрь и обнаруживают звезды и структуры В таких галактиках впервые.

5. Что дальше для Уэбба?

По состоянию на 15 июня 2022 года все инструменты Webb запущены и работают, и сделаны первые снимки. Кроме того, были протестированы и одобрены четыре режима визуализации, три режима временных рядов и три спектральных режима, в результате чего осталось только три режима.

12 июля НАСА планирует Выпуск сборника юмористических заметок Описывает веб-возможности. Эти изображения продемонстрируют красоту изображений Уэбба, а также дадут астрономам реальный вкус качества данных, которые они получат.

После 12 июля космический телескоп имени Джеймса Уэбба начнет полноценную работу над своей научной миссией. Подробные сроки на предстоящий год еще не опубликованы, но астрономы всего мира с нетерпением ждут получения первых данных с самого мощного из когда-либо построенных космических телескопов.