Teleskop Antariksa James Webb NASA/ESA/CSA sering disebut sebagai penerus Teleskop Antariksa Hubble NASA/ESA. Faktanya, ini adalah penerus dari lebih banyak lagi. Dengan dimasukkannya Instrumen Mid-Infrared (MIRI), Webb juga berhasil teleskop ruang angkasa inframerah seperti Space Infrared Observatory (ISO) ESA dan Teleskop Luar Angkasa Spitzer NASA.
Dalam rentang inframerah menengah, alam semesta sangat berbeda dari yang biasa kita lihat dengan mata kita. Membentang dari 3 hingga 30 mikrometer, mid-infrared mendeteksi benda langit dengan suhu antara 30 dan 700º C. Dalam mode ini, objek yang tampak gelap dalam gambar cahaya tampak kini bersinar terang.
"Ini adalah rentang panjang gelombang yang sangat menarik dalam hal kimia yang dapat dilakukan dan bagaimana Anda dapat memahami proses pembentukan bintang dan apa yang terjadi di inti galaksi," kata Gillian Wright, peneliti utama dari konsorsium Eropa yang mengembangkan instrumen MIRI. - Kilasan ruang angkasa mid-infrared nyata pertama kami diperoleh dengan ISO, yang beroperasi dari November 1995 hingga Oktober 1998. Tiba di orbit pada tahun 2003, Spitzer membuat kemajuan lebih lanjut pada panjang gelombang yang sama. Penemuan ISO dan Spitzer telah menyoroti kebutuhan akan kemampuan mid-infrared dengan area pengumpulan yang lebih besar untuk sensitivitas dan resolusi sudut yang lebih baik untuk menjawab banyak pertanyaan penting dalam astronomi."
Jillian dan yang lainnya mulai memimpikan instrumen yang bisa melihat mid-infrared dengan detail yang jelas. Sayangnya bagi mereka, ESA dan NASA melihat panjang gelombang yang lebih pendek dari inframerah-dekat sebagai target utama Webb. ESA memimpin pengembangan spektrometer inframerah-dekat yang disebut NIRSpec, sementara NASA bertujuan untuk pencitra termal yang disebut NIRCam.
Tidak gentar, ketika ESA mengumumkan panggilan aplikasi untuk mempelajari spektrometer inframerah dekat, Jillian dan rekan-rekannya melihat peluang. "Saya memimpin tim yang mengirimkan tanggapan yang agak berani. Dikatakan bahwa kami akan mempelajari spektograf inframerah-dekat, tetapi kami juga akan memiliki saluran tambahan yang akan menangani semua studi sains inframerah-menengah ini. Dan kami mempresentasikan kasus ilmiah mengapa astronomi inframerah-menengah akan menjadi luar biasa di Webb, ”katanya.
Meskipun timnya tidak memenangkan kontrak khusus itu, langkah berani tersebut membantu meningkatkan profil astronomi inframerah-menengah di Eropa, dan dia sendiri diundang untuk mewakili kepentingan ilmiah tersebut dalam studi ESA lainnya yang meneliti kapasitas industri Eropa untuk membangun instrumen inframerah. . Dengan dukungan institusi akademik dari seluruh Eropa, sebagian dari penelitian ini dikhususkan untuk instrumen dalam rentang inframerah menengah.
Hasilnya sangat menggembirakan, begitu pula hasil studi paralel yang dipimpin oleh AS, sehingga minat terhadap perangkat semacam itu menjadi semakin besar. Setelah mengumpulkan sekelompok ilmuwan dan insinyur internasional di Eropa yang bersedia dan mampu merancang dan membangun instrumen – dan, yang terpenting, mengumpulkan uang untuk melakukannya – Jillian dan rekan-rekannya mendorong dan secara bertahap meyakinkan ESA dan NASA untuk memasukkannya ke dalam program webb.
Memperluas kepemimpinan Eropa dengan cara bekerja ini ke bidang kerja sama internasional dengan AS, ke misi unggulan NASA, di mana budaya pembuatan instrumen sangat berbeda, bukanlah resep yang dijamin untuk sukses. "Ketakutan terbesar adalah kerumitan ini akan menjadi ancaman terbesar bagi instrumen," kata José Lorenzo Alvarez, manajer instrumen MIRI di ESA. Tapi risikonya terbayar.
Selain menarik dana mereka sendiri, konsorsium menerima satu peringatan lagi: instrumen tidak boleh memengaruhi suhu dan optik pengoperasian Webb. Dengan kata lain, teleskop akan tetap dioptimalkan untuk instrumen inframerah-dekat, dan MIRI akan mengambil apapun yang bisa didapatnya. Ini akan membatasi kinerja instrumen lebih dari sepuluh mikrometer, tetapi bagi Jillian itu adalah harga kecil yang harus dibayar.
Salah satu kendala teknologi terbesar adalah MIRI harus beroperasi pada suhu yang lebih rendah daripada instrumen inframerah-dekat. Ini dilakukan dengan menggunakan mekanisme cryocooler yang disediakan oleh Jet Propulsion Laboratory NASA. Agar peka terhadap gelombang inframerah menengah, MIRI beroperasi pada suhu sekitar -267°C.
Ini lebih rendah dari suhu permukaan rata-rata Pluto sekitar 40 Kelvin (-233°C). Secara kebetulan, ini adalah suhu di mana instrumen lain dan teleskop bekerja. Kedua suhu tersebut sangat rendah, tetapi karena perbedaan ini, panas dari teleskop masih akan merembes ke dalam MIRI setelah terpasang ke teleskop jika keduanya tidak diisolasi secara termal satu sama lain.
Tantangan lain adalah terbatasnya ruang yang tersedia untuk instrumen di teleskop. Ini bahkan lebih sulit karena MIRI seharusnya menjadi dua instrumen yang efektif dalam satu – sebuah imager dan spektrometer. Ini membutuhkan beberapa pekerjaan desain yang cerdas.
Bahkan setelah instrumen selesai dan dikirim ke NASA untuk diintegrasikan dengan teleskop lainnya, tim menghadapi lebih banyak tantangan.
Teleskop yang sangat kompleks membutuhkan waktu lebih lama untuk dibangun daripada yang dapat dibayangkan siapa pun, yang berarti MIRI dan instrumen lainnya harus tetap berada di Bumi lebih lama dari yang direncanakan semula.
Kemudian, pada Hari Natal 2021, kendaraan peluncuran Ariane 5 ESA mengantarkan pesawat ruang angkasa ke orbit dalam peluncuran yang sempurna. Selama beberapa minggu dan bulan berikutnya, tim darat menyiapkan teleskop dan instrumennya dan menyerahkannya kepada para ilmuwan. Bersama dengan instrumen lainnya, MIRI kini mengirimkan data yang hanya diimpikan oleh para ilmuwan.
Data MIRI ditampilkan secara luas dalam gambar Webb paling awal, termasuk "pegunungan" dan "lembah" Nebula Carina, grup galaksi Stefan Quintet yang berinteraksi, dan Nebula Cincin Selatan. Gambar selanjutnya terus meningkatkan standar baik dari segi keindahan maupun sains. Namun, karena MIRI merupakan langkah maju yang besar dari instrumen mid-infrared sebelumnya, standarnya juga dinaikkan dalam hal kemampuan interpretasi gambar.
Tapi ini adalah inti dari sains tingkat lanjut, dan para astronom sudah bergegas untuk mengembangkan model komputer yang lebih detail yang dapat memberi tahu mereka lebih banyak tentang berbagai proses fisik yang menyebabkan data muncul dalam rentang inframerah menengah.
MIRI, bersama dengan alat lain di Web, memiliki potensi untuk memajukan setiap bidang astronomi. Ini adalah jenis ilmu transformatif yang hanya menjadi mungkin melalui perluasan kemungkinan yang signifikan. Dan ini adalah bukti yang bagus untuk kerja tim dan kolaborasi internasional yang dilakukan dalam membangun teleskop secara umum, dan MIRI pada khususnya.
Anda dapat membantu Ukraina melawan penjajah Rusia. Cara terbaik untuk melakukannya adalah dengan menyumbangkan dana ke Angkatan Bersenjata Ukraina melalui selamatkan hidup atau melalui halaman resmi NBU.
Baca juga:
- Hubble melihat sepasang objek Gerbig-Aro di konstelasi Orion
- Teleskop James Webb akan mempelajari planet ekstrasurya yang layak huni