O que o Telescópio Espacial James Webb está fazendo atualmente? (6) – Tempos de Ciência

O que o Telescópio Espacial James Webb está fazendo agora, que se tornará os novos olhos da humanidade? Vamos resumir o progresso desde o lançamento do Telescópio Espacial James Webb até o presente e traçar planos para o futuro.

O Telescópio Espacial James Webb está em operação

Em 5 de maio de 2022, Hora do Leste (EST), o oficial de comunicações da NASA, Thaddeus Cesari, informou que a equipe do Telescópio Espacial James Webb (JWST) descobriu que um teste de estabilidade térmica havia sido realizado com sucesso. Enquanto isso, a operação de quatro instrumentos científicos está sendo implementada com sucesso. Há um total de 17 execuções de teste e, se todos os 17 testes forem realizados com sucesso, o JWST iniciará o primeiro monitoramento oficial após uma longa espera. Para referência, de acordo com a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço, um test drive é esperado dentro de 1-2 meses.

Um total de 17 processos de teste divididos em quatro categorias de equipamentos científicos. Por exemplo, um total de cinco experimentos com câmeras no infravermelho próximo (NIRCam) estão planejados, sendo os instrumentos restantes o NIRSpec, a imagem no infravermelho próximo e o espectrofotômetro sem corte (NIRISS)./ FGS) e infravermelho médio (MIRI), cada um dos quatro tipos de testes experimentais foram planejados.

Em algumas execuções de teste é possível confirmar se está funcionando corretamente por meio de monitoramento e análise, mas há casos em que a confirmação só é possível após a conclusão de todas as execuções de teste, como em algumas execuções de teste. Além disso, nem todas as operações de comissionamento são necessariamente executadas na ordem mostrada no diagrama.

Operando a câmera infravermelha próxima (NIRCam)

Primeira atribuição – Testes de imagem NIRCam: A imagem da câmera no infravermelho próximo é capturada usando uma parte do comprimento de onda da luz visível ao infravermelho próximo, ou seja, 0,6 ~ 5,0 µm. Semelhante à imagem de campo ultraprofunda do Hubble do Telescópio Hubble, a câmera acima será usada para quase todas as imagens do JWST, de galáxias e regiões de formação de estrelas a planetas em nosso sistema solar.

Comissionamento II – Teste de Espectroscopia de Campo Amplo NIRCam: espectroscopia sem fenda (espectroscopia usando espectroscopia sem fenda, que permite o desvio de apenas uma pequena área de luz) pode espalhar a luz por todo o campo de visão do dispositivo. O espectrômetro NIRCam foi originalmente incluído no modo geométrico usado para alinhar o telescópio, mas os cientistas do JWST o colocaram em operação depois de perceberem que o instrumento também poderia ser usado para observações científicas, como as de quasares distantes.

Terceiro Comissionamento – Teste Coronagraph NIRCam: Se houver exoplanetas ou discos de detritos ao redor das estrelas, observações mais eficazes podem ser feitas se eles bloquearem a luz estelar mais brilhante do que planeta ou poeira de disco. A coroa do NIRCam usa um disco preto redondo para bloquear a luz das estrelas.

Quarto Comissionamento – Teste de Monitoramento de Séries Temporais NIRCam: A maioria dos corpos celestes evolui em um período de tempo muito mais longo em comparação com a vida humana ou o tempo de observação, mas existem corpos celestes que exibem um tempo de evolução curto, como as estrelas de nêutrons. Para estudar essa mudança na série temporal, testamos a rapidez com que o detector do dispositivo responde.

Quinto comissionamento – teste sombrio da série temporal NIRCam: grism (um instrumento óptico que combina um prisma e uma grade de difração) foi introduzido no NIRCam para detecção de frente de onda. Se a luz de uma estrela passa pela atmosfera de um planeta quando um exoplaneta passa pela estrela hospedeira, a grade pode ser usada para determinar os componentes da atmosfera.

Iniciação da espectroscopia no infravermelho próximo (NIRSpec)

Primeira execução – Teste de espectroscopia multicorpos NIRSpec: Existem 250.000 dispositivos de micro-obturadores que podem ser controlados no NIRSpec. Se você abrir o obturador quando encontrar algo interessante, poderá obter até 100 espectros por vez. Para referência, um espectrofotômetro sem fenda pode obter o espectro de todos os objetos no campo de visão, mas há uma desvantagem de que o espectro de muitos objetos pode interferir uns com os outros.

Segundo Comissionamento – Teste de Espectrômetro de Fenda Constante NIRSpecExistem vários espectrofotômetros de fenda fixa no NIRSpec que fornecem sensibilidade máxima para espectrofotômetros de alvos individuais. Eles serão usados ​​principalmente para detectar a luz de uma fonte de onda gravitacional conhecida como kilonova.

Terceiro Comissionamento – NIRSpec Teste de Espectroscopia de Módulo de Campo Integrado: Usando o espectrofotômetro acima, é possível obter espectros para um total de 900 elementos espaciais ou espectrais em todos os pixels em uma pequena área ao invés de um único alvo. O modo acima é usado principalmente para observar galáxias distantes através do efeito de uma lente gravitacional, e espera-se que forneça os dados mais completos para um único alvo.

Quarto Comissionamento – Teste de Série Temporal de Objeto Brilhante NIRSpec: NIRSpec, como o instrumento NIRCam, é capaz de observações espectrais de exoplanetas passando por sua estrela-mãe ou corpos celestes em rápida evolução ao longo do tempo.

Imagens de infravermelho próximo e espectroscopia sem corte (NIRISS)/ FGS) comissionamento

Primeira execução – Teste de um espectrômetro de corpo único não clivado NIRISS: O modo acima será usado para observar planetas ao redor de estrelas brilhantes como TRAPPIST-1b e 1c, que são planetas rochosos.

Comissionamento II – Teste do espectrômetro de campo amplo NIRISS sem fenda: NIRISS também inclui um espectrômetro sem fenda. Espera-se que galáxias formadoras de estrelas ativas sejam observadas durante a fase de crise e sua configuração.

Terceira tarefa – teste de interferometria de mascaramento de abertura NIRISS: NIRISS usa um interferômetro de ocultação de abertura para bloquear a luz em 11 dos 18 segmentos do espelho primário. O modo acima é adequado para imagens de fontes fracas próximas a fontes brilhantes e é útil para observações de imagens de alto contraste, como o efeito de ventos estelares em estrelas binárias.

Tarefa IV – Teste de Imagem NIRISS: NRISS pode atuar principalmente como uma função de backup para imagens NIRCam. O modo acima é usado enquanto instrumentos diferentes fazem observações diferentes ao mesmo tempo, portanto, o teste é necessário.

Operação de dispositivos de infravermelho médio (MIRI)

Primeira tarefa – Teste de imagem MIRI التصوير: NIRCam e MIRI têm funções semelhantes, mas o comprimento de onda de monitoramento é diferente. O NIRCam usa radiação visível e infravermelha próxima, enquanto o modo de imagem MIRI usa comprimentos de onda infravermelhos médios de 5 a 27 micrômetros. Usando comprimentos de onda do infravermelho médio, esperamos ver a distribuição de poeira fria e gás em regiões de formação de estrelas da nossa Via Láctea e outras galáxias.

Segundo Comissionamento – Teste Espectral MIRI de Baixa Resolução: MIRI tem um modo espectrofotômetro de baixa resolução, que pode estudar fontes de luz mais fracas do que o modo espectrofotômetro de resolução média. Ele usa um comprimento de onda de 5 a 12 micrômetros e espera-se que seja usado para estudar a superfície de corpos celestes como a lua de Plutão, Caronte.

Comissionamento III – MIRI Teste de Espectroscopia de Resolução Intermediária: Ele pode executar a função de espectroscopia de campo integrada na faixa de comprimento de onda do infravermelho médio usando comprimento de onda de 5 ~ 28,5 µm. Com a situação acima, espera-se que seja observado um sinal espectral muito forte da emissão de partículas ou poeira do disco onde o planeta é formado.

Quarta tarefa – teste de coronógrafo MIRI: O MIRI está equipado com dois tipos de vértebras da coroa. Isso será usado para detectar diretamente exoplanetas ou estudar discos de poeira ao redor de estrelas.

Divulgadas as primeiras imagens de teste de comissionamento

MIRI, o dispositivo mais legal do JWST, tornou-se um tema quente quando lançou sua primeira imagem de teste no início de maio. A equipe do JWST fez algumas observações da Grande Nuvem de Magalhães usando MIRI (comprimento de onda 7,7 μm) para comparar com os resultados de missões infravermelhas anteriores. A tarefa anterior de infravermelho usada para comparação foi a tarefa Spitzer (comprimento de onda 8 μm). O telescópio agora aposentado, Spitzer, foi uma das missões da NASA e foi o primeiro a fornecer imagens espaciais de infravermelho e infravermelho médio de alta resolução. Vários astrônomos usaram dados do Telescópio Spitzer em suas pesquisas, e agora é considerado um dos mais bem-sucedidos.

O JWST ganhou as manchetes exibindo estrelas e gás interestelar que se saíram muito melhor do que poderíamos imaginar. Essencialmente, o telescópio JWST possui um espelho principal muito maior que a missão Spitzer e é equipado com detectores altamente sensíveis, permitindo uma visão mais clara do céu infravermelho. Os astrônomos esperam que isso forneça novos insights sobre a formação de estrelas e sistemas protoplanetários.

* Observe que todos os horários são baseados no Horário Padrão do Leste.

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