Telescopul James Webb (JWST) a ajuns, în cele din urmă, la destinație. După lansarea din perioada Crăciunului și după călătoria și desfășurarea sa în spațiu, noul observator spațial a ajuns în punctul Lagrange 2 (L2), potrivit Science News.
Ghidarea telescopului spre punctul L2 a fost ”o realizare incredibilă a întregii echipe”, a declarat Keith Parrish, managerul responsabil cu punerea în funcțiune a telescopului, într-o conferință de presă din 24 ianuarie.
Totuși, telescopul încă nu își poate începe activitatea de cercetare științifică. Mai sunt necesare câteva luni de ajustări, calibrări și verificări înainte ca telescopul să fie pregătit pentru a studia lumina de la începuturile universului și atmosferele exoplantelor.
Iată la ce să ne așteptăm în continuare.
Viața în punctul L2
Punctul Langrange 2 (L2) este situat la o distanță de aproximativ 1,5 milioane de kilometri față de Pământ, în direcția planetei Marte, unde atracția gravitațională a planetei noastre și a soarelui se află în echilibru și creează forța centripetă necesară unui al treilea corp mic pentru a se roti împreună cu ele. Aceasta permite obiectelor din punctul Lagrange să rămână în poziție fără prea mult efort.
Combustibilul necesar pentru a menține JWST în poziție va determina durata misiunii. După ce telescopul va rămână fără combustibil, misiunea sa se va încheia. Din fericire, acesta a avut parte de o lansare aproape perfectă și nu a folosit prea mult combustibil în drumul său spre L2. Drept rezultat, telescopul ar putea funcționa mai mult de zece ani, față de estimarea inițială de 5-10 ani.
JWST mai are o caracteristică ce îl ajută să rămână stabil. Scutul său solar uriaș, care protejează instrumentele sensibile de căldura și lumina soarelui, a Pământului și a lunii, poate căpăta impulsuri mecanice datorită fluxului constant de particule încărcate electric emise de soare, care acționează ca o velă solară. Pentru a preveni acest lucru, telescopul este dotat cu o clapă care funcționează ca o cârmă.
Răcirea
Webb studiază lumina infraroșie, cu lungimi de undă mai mari decât cele pe care ochiul uman le poate percepe. Însă oamenii percept radiația infraroșie sub formă de căldură.
Aceasta înseamnă că părțile telescopului care observă universul trebuie să aibă o temperatură de cca. 40 grade Kelvin (minus 233 de grade Celsius), care este apropiată de cea a spațiului cosmic. În acest fel, Webb evită să emită mai multă căldură decât sursele îndepărtate din univers pe care telescopul le va observa, înlăturând astfel interferențele.
Cea mai mare parte a instrumentelor lui Webb s-au răcit în continuu după ce uriașul său scut solar s-a întins complet pe 4 ianuarie. Scutul său solar, format din cinci straturi, blochează și reflectă căldura și lumina, ceea ce a permis oglinzilor și instrumentelor telescopului să se răcească după lansare. Stratul scutului solar dinspre soare se va încălzi până la aproximativ 85 de grade Celsius, însă partea rece va avea cca. minus 233 de grade Celsius.
Unul dintre instrumentele telescopului, denumit MIRI (Mid-Infrared Instrument), conține un lichid de răcire suplimentar, care îi coboară temperatura la 6,7 grade Kelvin (minus 266 de grade Celsius), ceea ce îi permite să observe obiecte mult mai reci decât restul telescopului.
Alinierea oglinzilor
Webb și-a finalizat desfășurarea oglinzii sale aurite, cu diametrul de 6,5 metri, pe 8 ianuarie, transformând nava spațială într-un adevărat telescop. Însă lucrurile nu s-au încheiat aici. Oglinda, care colectează și focalizează lumina din universul îndepărtat, este formată din 18 segmente hexagonale. Fiecare dintre aceste segmente trebuie să se alinieze cu o precizie de 10-20 de nanometri, astfel încât întregul dispozitiv să mimeze o oglindă unică.
Telescopul își va calibra fiecare dintre cele 18 segmente cu ajutorul unei singure stele strălucitoare denumite HD 84406, din constelația Ursa Mare.
Din 12 ianuarie, cele 126 de motorașe din spatele celor 18 segmente au început să miște și să ajusteze aceste segmente pentru a le face să se potrivească. Alte șase motoare au ajustat oglinda secundară, care este susținută de un braț în fața oglinzii principale.
Procesul de aliniere va dura până cel puțin în aprilie. În parte, aceasta se datorează faptului că ajustările au loc în timp ce oglinda se răcește. Schimbările temperaturii modifică forma oglinzilor, astfel încât alinierea finală poate fi realizată doar după ce instrumentele științifice ale telescopului sunt complet răcite.
După finalizarea alinierii, lumina din spațiul cosmic îndepărtat se va lovi mai întâi de oglinda principală, apoi de oglinda secundară, iar în final va ajunge la instrumentele de analizare a semnalelor cosmice.
Calibrarea instrumentelor științifice
În timp ce oglinzile se aliniază, instrumentele științifice ale lui Webb vor fi pornite. Tehnic, acesta este momentul în care telescopul va realiza prima fotografie, care însă nu va fi frumoasă. Mai întâi, telescopul își va testa și ajusta focalizarea cu ajutorul unei singure stele strălucitoare.
După calibrările finale, toate instrumentele lui JWST vor fi pregătit pentru funcționare, iar oamenii de știință își vor putea începe activitatea de cercetare.
Aceste instrumente includ NIRCam, camera principală în infraroșu apropiat, care va studia lungimile de undă cuprinse între 0,6 și 5 micrometri. NIRCam va fi capabilă să creeze imagini ale celor mai vechi stele și galaxii, așa cum acestea existau atunci când s-au format în urmă cu 12 miliarde de ani, dar și ale stelelor tinere din Calea Lactee. Camera va mai putea observa obiectele din Centura Kuiper de la marginea sistemului solar și este dotată cu un coronagraf, care poate bloca lumina provenită de la o stea pentru a dezvălui exoplanetele ce orbitează în jurul acesteia.
Un alt instrument este NIRSpec, spectrograful în infraroșu apropiat, care va studia aceleași lungimi de undă ca NIRCam. Însă, în loc de a colecta lumina și de a o transforma într-o imagine, NIRSpec va crea un spectru al luminii pentru a determina caracteristicile obiectelor, cum ar fi temperatura, masa și compoziția. Spectrograful este conceput să observe 100 de obiecte simultan.
MIRI, instrumentul în infraroșu mijlociu, este menținut cel mai rece pentru a observa cele mai mari lungimi de undă, de la 5 la 28 micrometri. MIRI conține o cameră și un spectrograf care, la fel ca în cazul instrumentelor NIRCam și NIRSpec, vor fi sensibile la galaxiile îndepărtate și la stele nou-formate, dar va putea descoperi și planete, comete sau asteroizi.
Cel de-al patrulea instrument, denumit FGS/NIRISS, are două componente. FGS este o cameră care va ajuta telescopul să focalizeze cu precizie. NIRISS – aparatul de imagistică și spectrograful fără fante în infraroșu apropiat – va fi utilizat pentru detectarea și caracterizarea exoplanetelor.
Primele ținte științifice
Vor fi necesare cel puțin cinci luni din momentul ajungerii în punctul L2 pentru calibrarea tuturor instrumentelor telescopului. După aceea, echipa științifică a lui Webb are un plan secret în privința primelor imagini color care vor fi publicate. Aceste imagini vor avea rolul de a demonstra că telescopul este funcțional.
Totuși, primele proiecte științifice ale lui Webb nu sunt secrete. În primele cinci luni de observații, telescopul va efectua o serie de proiecte științifice de început. Acestea vor utiliza fiecare proprietate a fiecărui instrument pentru a observa o gamă largă de ținte din spațiu, începând cu Jupiter și galaxiile îndepărtate până la formarea stelelor, găurile negre și exoplanetele.