Telescopul spațial James Webb NASA/ESA/CSA este adesea denumit succesorul telescopului spațial Hubble NASA/ESA. De fapt, este succesorul mult mai mult. Odată cu includerea Instrumentului Mid-Infrared (MIRI), Webb a reușit și telescoapele spațiale în infraroșu, cum ar fi Observatorul spațial în infraroșu (ISO) al ESA și Telescopul spațial Spitzer al NASA.
În intervalul de infraroșu mediu, universul este foarte diferit de ceea ce suntem obișnuiți să vedem cu ochii noștri. Întinzându-se de la 3 la 30 de micrometri, infraroșul mijlociu detectează obiecte cerești cu temperaturi între 30 și 700 ° C. În acest mod, obiectele care apar întunecate în imaginile cu lumină vizibilă strălucesc acum puternic.
„Acesta este un interval de lungimi de undă foarte interesant în ceea ce privește chimia care poate fi realizată și modul în care puteți înțelege procesul de formare a stelelor și ce se întâmplă în nucleele galaxiilor”, spune Gillian Wright, cercetător principal al consorțiului european care a dezvoltat instrument MIRI. - Primele noastre imagini reale în infraroșu mediu au fost obținute cu ISO, care a funcționat din noiembrie 1995 până în octombrie 1998. Ajuns pe orbită în 2003, Spitzer a făcut progrese suplimentare la lungimi de undă similare. Atât descoperirile ISO, cât și cele ale lui Spitzer au evidențiat nevoia de capabilități în infraroșu mediu cu zone de colectare mai mari pentru o sensibilitate mai bună și o rezoluție unghiulară pentru a aborda multe întrebări importante în astronomie.”
Jillian și alții au început să viseze la un instrument care ar putea vedea infraroșul mijlociu în detalii vii. Din păcate pentru ei, ESA și NASA au văzut lungimile de undă mai scurte ale infraroșului apropiat ca ținta principală a lui Webb. ESA a condus dezvoltarea unui spectrometru în infraroșu apropiat numit NIRSpec, în timp ce NASA a vizat un aparat de imagine termică numit NIRCam.
Nedescurajată, când ESA a anunțat o cerere de candidaturi pentru a-și studia spectrometrul în infraroșu apropiat, Jillian și colegii ei au văzut o oportunitate. „Am condus o echipă care a trimis un răspuns destul de îndrăzneț. S-a spus că vom studia spectrograful în infraroșu apropiat, dar vom avea și un canal suplimentar care să se ocupe de toate aceste studii științifice în infraroșu mediu. Și am prezentat un caz științific pentru ce astronomia în infraroșu mediu ar fi fantastică pe Webb”, spune ea.
Deși echipa ei nu a câștigat acel contract anume, mișcarea îndrăzneață a contribuit la creșterea profilului astronomiei în infraroșu mediu în Europa și ea însăși a fost invitată să reprezinte acele interese științifice într-un alt studiu ESA care examinează capacitatea industriei europene de a construi instrumente în infraroșu. . Cu sprijinul instituțiilor academice din toată Europa, o parte a acestei cercetări a fost dedicată instrumentelor din intervalul infraroșu mediu.
Rezultatele au fost atât de încurajatoare, ca și rezultatele studiilor paralele conduse de SUA, încât interesul pentru un astfel de dispozitiv a devenit și mai mare. După ce au adunat un grup internațional de oameni de știință și ingineri în Europa dornici și capabili să proiecteze și să construiască instrumentul - și, în mod esențial, să strângă bani pentru a face acest lucru - Jillian și colegii ei au încurajat și au convins treptat ESA și NASA să-l includă în Programul Webb.
Extinderea liderului european în acest mod de lucru în domeniul cooperării internaționale cu SUA, la misiunea emblematică a NASA, unde cultura de fabricare a instrumentelor este atât de diferită, nu a fost o rețetă garantată pentru succes. „Cea mai mare teamă a fost că această complexitate ar fi cea mai mare amenințare la adresa instrumentului”, spune José Lorenzo Alvarez, managerul instrumentului MIRI la ESA. Dar riscul a dat roade.
Pe lângă atragerea fondurilor proprii, consorțiul a primit încă o avertizare: instrumentul nu ar trebui să afecteze temperaturile de funcționare și optica Webb. Cu alte cuvinte, telescopul va rămâne optimizat pentru instrumente în infraroșu apropiat, iar MIRI va lua tot ce poate obține. Acest lucru ar limita performanța instrumentului peste zece micrometri, dar pentru Jillian a fost un preț mic de plătit.
Unul dintre cele mai mari obstacole tehnologice a fost că MIRI a trebuit să funcționeze la o temperatură mai scăzută decât instrumentele cu infraroșu apropiat. Acest lucru a fost realizat folosind un mecanism de răcire criogenă furnizat de Laboratorul de propulsie cu reacție al NASA. Pentru a fi sensibil la undele medii infraroșii, MIRI funcționează la o temperatură de aproximativ -267°C.
Aceasta este mai mică decât temperatura medie a suprafeței lui Pluto de aproximativ 40 Kelvin (-233 ° C). Întâmplător, aceasta este temperatura la care funcționează alte instrumente și telescopul. Ambele temperaturi sunt extrem de scăzute, dar din cauza acestei diferențe, căldura de la telescop s-ar pătrunde în continuare în MIRI odată ce acesta a fost atașat la telescop, dacă nu ar fi izolate termic unul de celălalt.
O altă provocare a fost spațiul limitat disponibil pentru instrument pe telescop. Acest lucru a fost și mai dificil, deoarece MIRI trebuia să fie efectiv două instrumente într-unul - un imager și un spectrometru. Acest lucru a necesitat niște lucrări de proiectare inteligente.
Chiar și după ce instrumentul a fost finalizat și livrat NASA pentru integrare cu restul telescopului, echipa s-a confruntat cu și mai multe provocări.
Construcția telescopului extrem de complex a durat mai mult decât și-ar fi putut imagina oricine, ceea ce înseamnă că MIRI și alte instrumente vor trebui să rămână pe Pământ mult mai mult decât era planificat inițial.
Apoi, în ziua de Crăciun 2021, vehiculul de lansare Ariane 5 al ESA a pus nava spațială pe orbită într-o lansare perfectă. În următoarele săptămâni și luni, echipele de la sol au pregătit telescopul și instrumentele acestuia și le-au predat oamenilor de știință. Împreună cu alte instrumente, MIRI trimite acum date la care oamenii de știință doar visau.
Datele MIRI au fost prezentate pe scară largă în primele imagini Webb, inclusiv „munti” și „văile” Nebuloasei Carina, grupul de galaxii care interacționează Stefan Quintet și Nebuloasa Inelului Sud. Imaginile ulterioare au continuat să ridice ștacheta atât în ceea ce privește frumusețea, cât și știința. Cu toate acestea, deoarece MIRI este un pas atât de mare înainte față de orice instrument anterior cu infraroșu mediu, ștacheta este ridicată și în ceea ce privește capacitățile de interpretare a imaginii.
Dar aceasta este esența științei avansate, iar astronomii se grăbesc deja să dezvolte modele computerizate mai detaliate care le pot spune mai multe despre diferitele procese fizice care fac ca datele să apară în intervalul infraroșu mediu.
MIRI, împreună cu alte instrumente de pe web, are potențialul de a avansa în fiecare domeniu al astronomiei. Acesta este genul de știință transformatoare care devine posibilă doar printr-o extindere semnificativă a posibilităților. Și este o mare mărturie a muncii în echipă și a colaborării internaționale care au avut loc în construirea telescopului în general și a MIRI în special.
Poți ajuta Ucraina să lupte împotriva invadatorilor ruși. Cel mai bun mod de a face acest lucru este să donați fonduri Forțelor Armate ale Ucrainei prin intermediul Salveaza viata sau prin pagina oficiala NBU.
Citeste si:
- Hubble a observat o pereche de obiecte Gerbig-Aro în constelația Orion
- Telescopul James Webb va studia exoplanetele locuibile