La NASA affina gli strumenti del telescopio James Webb per rivoluzionare le sue osservazioni

La scorsa settimana, il James Webb Space Telescope ha completato con successo la sua fase di allineamento e calibrazione dei suoi 18 specchi e ha inviato il suo primo unificato immagine di una stella lontana.

Questa azione è stata la prima regolazione dei suoi strumenti per avere il telescopio completamente attivo dal prossimo giugno. Dopo aver raggiunto la pietra miliare principale dell'allineamento del telescopio con lo strumento NirCam, una telecamera nel vicino infrarosso, il team di scienziati che gestiscono il telescopio spaziale sta iniziando a sintonizzare altri strumenti chiave per vedere ciò che non è mai stato visto prima nell'Universo.

Ma l'osservatorio ha ancora altri quattro strumenti tra cui deve essere in grado di passare con un allineamento perfetto per ottenere immagini chiare di oggetti distanti. Il lavoro inizierà con lo strumento di guida (chiamato Fine Guidance Sensor o FGS) per poi estendersi agli altri tre strumenti, ha detto un'attuale comunicazione della NASA. Gli ingegneri Webb si aspettano che questo processo, chiamato «Multi-Instrument, Multi-Field Alignment (MIMF)», richieda 6 settimane per essere completato.

Webb dovrebbe completare il suo periodo di avvio intorno a giugno, sei mesi dopo il suo lancio il 25 dicembre in un'ambiziosa missione per osservare l'universo dallo spazio profondo e raccogliere dati su oggetti che vanno dagli esopianeti alle galassie.

Cambio fotocamera

Quando un telescopio terrestre cambia telecamera, a volte lo strumento viene rimosso fisicamente dal telescopio e ne viene installato uno nuovo durante il giorno in cui il telescopio non è in uso. Se l'altro strumento è già nel telescopio, ci sono meccanismi per spostare parte dell'ottica del telescopio (noto come specchio di raccolta) nel campo visivo.

«Nei telescopi spaziali come Webb, tutte le telecamere vedono il cielo allo stesso tempo. Per cambiare un obiettivo da una fotocamera all'altra, gli astronomi puntano il telescopio per posizionare la lente nel campo visivo dell'altro strumento. Dopo il MIMF, il telescopio di Webb fornirà una buona messa a fuoco e immagini nitide su tutti gli strumenti», ha spiegato Jonathan Gardner, vice scienziato principale per il progetto Webb presso il Goddard Space Flight Center della NASA nel Maryland.

«Inoltre, abbiamo bisogno di conoscere con precisione le posizioni relative di tutti i campi visivi. Lo scorso fine settimana, abbiamo mappato le posizioni dei tre strumenti nel vicino infrarosso rispetto alla guida e aggiornato le loro posizioni nel software che abbiamo usato per puntare il telescopio. In un'altra pietra miliare dello strumento, FGS ha recentemente raggiunto per la prima volta la modalità di guida fine, bloccando una stella guida utilizzando il suo massimo livello di precisione. Abbiamo anche scattato immagini scure per misurare la risposta del rilevatore di riferimento quando la luce non li raggiunge, una parte importante della calibrazione dello strumento», ha aggiunto l'esperto.

L'obiettivo della nuova gamma, ha detto Gardner, è quello di «fornire una buona messa a fuoco e immagini nitide su tutti gli strumenti» conoscendo le posizioni relative del campo visivo di ogni strumento. L'ultimo strumento ad essere allineato sarà il Mid-Infrared Instrument (MIRI), in attesa della capacità di un refrigeratore criogenico di portarlo alla sua temperatura operativa di meno 448 gradi Fahrenheit (meno 267 gradi Celsius). Intervallati dalle osservazioni iniziali del MIMF, i due stadi del refrigeratore verranno attivati per portare MIRI alla sua temperatura di esercizio. Le fasi finali del MIMF allineeranno il telescopio per MIRI.

Gardner ha anche spiegato come gli strumenti lavoreranno insieme per raggiungere un obiettivo. «Con mostre scientifiche parallele, quando puntiamo uno strumento verso un obiettivo, possiamo leggere un altro strumento allo stesso tempo. Le osservazioni parallele non vedono lo stesso punto nel cielo, quindi forniscono quello che è essenzialmente un campione casuale dell'universo. I dati paralleli consentono agli scienziati di determinare le proprietà statistiche delle galassie rilevate «, ha concluso Gardner.

Se ci chiediamo se tutti gli strumenti possono vedere il cielo contemporaneamente, possiamo usarli contemporaneamente? La risposta è sì! Con mostre scientifiche parallele, quando puntiamo uno strumento verso un obiettivo, possiamo leggere un altro strumento allo stesso tempo, dicono gli esperti della NASA.

Le osservazioni parallele non vedono lo stesso punto nel cielo, quindi forniscono quello che è essenzialmente un campione casuale dell'universo. Con una grande quantità di dati paralleli, gli scienziati possono determinare le proprietà statistiche delle galassie rilevate. Inoltre, per i programmi che vogliono mappare una vasta area, gran parte delle immagini parallele si sovrapporrà, aumentando l'efficienza del prezioso set di dati di Webb.

Con il culmine dell'undicesimo stadio «critico» di calibrazione fine nell'allineamento del telescopio, il team è riuscito ad allineare completamente l'imager principale di Webb, la camera per il vicino infrarosso, con gli specchi dell'osservatorio.

Dopo il successo di questa prima fase chiave, il nuovo osservatorio spaziale è in grado di raccogliere con successo la luce da oggetti distanti e inviarla ai suoi strumenti senza soluzione di continuità, ha osservato la NASA, che collabora a questa missione con l'Agenzia spaziale europea (ESA) e l'Agenzia spaziale canadese. Un esempio di ciò è un'immagine inviata da Webb che mostra una stella denominata 2MASS J17554042+6551277.

Lo scorso febbraio, il telescopio aveva già ottenuto le sue prime immagini, di qualità inferiore, e in quel caso di HD 84406, dopo essere decollato dalla Terra il 25 dicembre e aver raggiunto la sua posizione finale quasi un mese dopo. La NASA ha anche pubblicato una foto di un «selfie» dal telescopio che mostra i 18 segmenti dello specchio primario che captano la luce della stessa stella all'unisono. Il più grande osservatorio di scienze spaziali del mondo è ancora a diversi mesi dall'essere pronto per essere pronto, come ha sottolineato Thomas Zurbuchen, briefing della NASA, per essere in grado di «vedere l'universo come non l'abbiamo mai visto prima».

Ciò che distingue James Webb dalle precedenti generazioni di telescopi è che osserverà l'universo nello spettro infrarosso, in modo da poter osservare le prime galassie, quelle più vicine al tempo del Big Bang.

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