NASA/ESA/CSA svemirski teleskop James Webb često se pominje kao nasljednik NASA/ESA svemirskog teleskopa Hubble. U stvari, to je nasljednik mnogo više. Uz uključivanje srednjeg infracrvenog instrumenta (MIRI), Webb je također naslijedio infracrvene svemirske teleskope kao što su ESA-in svemirski infracrveni opservatorij (ISO) i NASA-in svemirski teleskop Spitzer.
U srednjem infracrvenom opsegu, univerzum se veoma razlikuje od onoga što smo navikli da vidimo očima. Proširujući se od 3 do 30 mikrometara, srednji infracrveni spektar detektuje nebeske objekte sa temperaturama između 30 i 700º C. U ovom režimu, objekti koji izgledaju tamni na slikama vidljivog svetla sada blistaju.
"Ovo je veoma interesantan opseg talasnih dužina u smislu hemije koja se može uraditi i kako možete razumeti proces formiranja zvezda i šta se dešava u jezgrima galaksija", kaže Gillian Wright, glavni istraživač evropskog konzorcijuma koji je razvio MIRI instrument. - Naše prve prave srednje infracrvene uvide u svemir dobili smo sa ISO, koji je radio od novembra 1995. do oktobra 1998. godine. Stigavši u orbitu 2003. godine, Spitzer je napravio dalji napredak na sličnim talasnim dužinama. I ISO i Spitzer otkrića su istakla potrebu za srednjim infracrvenim mogućnostima s većim površinama za prikupljanje za bolju osjetljivost i ugaonu rezoluciju kako bi se odgovorilo na mnoga važna pitanja u astronomiji."
Jillian i drugi počeli su sanjati o instrumentu koji bi mogao vidjeti srednje infracrvene zrake sa živopisnim detaljima. Na njihovu nesreću, ESA i NASA su videle kraće talasne dužine bliskog infracrvenog zračenja kao Webovu primarnu metu. ESA je vodila razvoj bliskog infracrvenog spektrometra nazvanog NIRSpec, dok je NASA ciljala na termovizir nazvan NIRCam.
Nezastrašeni, kada je ESA objavila poziv za podnošenje prijava za proučavanje svog bliskog infracrvenog spektrometra, Jillian i njene kolege su uvidjele priliku. „Vodio sam tim koji je poslao prilično hrabar odgovor. Rečeno je da ćemo proučavati bliski infracrveni spektrograf, ali da ćemo imati i dodatni kanal koji će se baviti svim ovim srednjim infracrvenim naučnim studijama. I predstavili smo naučni slučaj zašto bi srednja infracrvena astronomija bila fantastična na Webbu,” kaže ona.
Iako njen tim nije dobio taj konkretni ugovor, hrabar potez pomogao je da se podigne profil srednje infracrvene astronomije u Evropi, a ona je sama pozvana da predstavlja te naučne interese u drugoj studiji ESA koja ispituje kapacitete evropske industrije da napravi infracrvene instrumente. . Uz podršku akademskih institucija iz cijele Evrope, dio ovog istraživanja bio je posvećen instrumentima u srednjem infracrvenom opsegu.
Rezultati su bili toliko ohrabrujući, kao i rezultati paralelnih studija koje su vodile SAD, da je interesovanje za takav uređaj postalo još veće. Nakon što su okupili međunarodnu grupu naučnika i inženjera u Evropi voljnih i sposobnih da dizajniraju i naprave instrument – i, što je ključno, da prikupe novac za to – Jillian i njene kolege ohrabrile su i postepeno uvjerile ESA-u i NASA-u da ga uključe u Webb program.
Proširivanje evropskog liderstva na ovaj način rada na oblast međunarodne saradnje sa SAD, na NASA-inu vodeću misiju, u kojoj je kultura izrade instrumenata toliko različita, nije bio zagarantovan recept za uspeh. "Najveći strah je bio da će ova složenost biti najveća prijetnja instrumentu", kaže José Lorenzo Alvarez, menadžer MIRI instrumenta u ESA-i. Ali rizik se isplatio.
Osim privlačenja vlastitih sredstava, konzorcij je dobio još jedno upozorenje: instrument ne bi trebao utjecati na Webbove radne temperature i optiku. Drugim riječima, teleskop će ostati optimiziran za infracrvene instrumente, a MIRI će uzeti sve što može. Ovo bi ograničilo performanse instrumenta na više od deset mikrometara, ali za Jillian je to bila mala cijena.
Jedna od najvećih tehnoloških prepreka bila je to što je MIRI morao raditi na nižoj temperaturi od infracrvenih instrumenata. Ovo je postignuto pomoću mehanizma kriohladnjaka koji je obezbedila NASA-ina laboratorija za mlazni pogon. Kako bi bio osjetljiv na srednje infracrvene valove, MIRI radi na temperaturi od oko -267°C.
Ovo je niže od prosječne površinske temperature Plutona od oko 40 Kelvina (-233°C). Slučajno, ovo je temperatura na kojoj rade drugi instrumenti i teleskop. Obe temperature su ekstremno niske, ali zbog ove razlike, toplota iz teleskopa bi i dalje prodirala u MIRI nakon što je pričvršćena na teleskop da nisu termički izolovani jedan od drugog.
Još jedan izazov bio je ograničen prostor na raspolaganju za instrument na teleskopu. Ovo je bilo još teže jer je MIRI trebao biti efektivno dva instrumenta u jednom – imager i spektrometar. Ovo je zahtijevalo neki pametan rad na dizajnu.
Čak i nakon što je instrument završen i isporučen NASA-i na integraciju sa ostatkom teleskopa, tim se suočio sa još više izazova.
Izgradnja izuzetno složenog teleskopa trajala je duže nego što je iko mogao zamisliti, što znači da će MIRI i drugi instrumenti morati ostati na Zemlji mnogo duže nego što je prvobitno planirano.
Zatim, na Božić 2021., ESA-ino lansirno vozilo Ariane 5 isporučilo je svemirsku letjelicu u orbitu u savršenom lansiranju. Tokom narednih sedmica i mjeseci, zemaljski timovi su pripremali teleskop i njegove instrumente i predali ih naučnicima. Zajedno sa drugim instrumentima, MIRI sada šalje podatke o kojima su naučnici samo sanjali.
MIRI podaci su bili široko zastupljeni na najranijim Webbovim slikama, uključujući "planine" i "doline" magline Carina, grupu galaksija Stefan Quintet u interakciji i maglinu Južni prsten. Naredne slike nastavile su da podižu ljestvicu u smislu ljepote i nauke. Međutim, pošto je MIRI tako veliki korak napred u odnosu na bilo koji prethodni instrument sa srednjom infracrvenom vezom, letvica se takođe podiže u smislu mogućnosti interpretacije slike.
Ali to je suština napredne nauke, a astronomi već žure da razviju detaljnije kompjuterske modele koji im mogu reći više o različitim fizičkim procesima koji uzrokuju pojavljivanje podataka u srednjem infracrvenom opsegu.
MIRI, zajedno sa drugim alatima na Internetu, ima potencijal da unapredi svako polje astronomije. Ovo je vrsta transformativne nauke koja postaje moguća samo kroz značajno proširenje mogućnosti. I to je sjajan dokaz timskog rada i međunarodne saradnje koji su ušli u izgradnju teleskopa općenito, a posebno MIRI.
Možete pomoći Ukrajini u borbi protiv ruskih osvajača. Najbolji način da to učinite je da donirate sredstva Oružanim snagama Ukrajine putem Savelife ili preko službene stranice NBU.
Pročitajte također:
- Hubble je uočio par Gerbig-Aro objekata u sazviježđu Orion
- Teleskop James Webb proučavat će egzoplanete pogodne za život