A NASA/ESA/CSA James Webb Űrteleszkópot gyakran a NASA/ESA Hubble Űrteleszkóp utódjaként emlegetik. Valójában sokkal többnek az utódja. A Mid-Infrared Instrument (MIRI) bevonásával Webb olyan infravörös űrteleszkópokat is sikerre vitt, mint az ESA Space Infrared Observatory (ISO) és a NASA Spitzer Űrteleszkópja.
A középső infravörös tartományban az univerzum nagyon különbözik attól, amit a szemünkkel látni szoktunk. A 3-30 mikrométeres közép-infravörös érzékeli a 30 és 700 °C közötti hőmérsékletű égi objektumokat. Ebben a módban a látható fényben sötétnek tűnő tárgyak most fényesen világítanak.
"Ez egy nagyon érdekes hullámhossz-tartomány abból a szempontból, hogy milyen kémiát lehet elvégezni, és hogyan lehet megérteni a csillagkeletkezés folyamatát, és azt, hogy mi történik a galaxisok magjában" - mondja Gillian Wright, a csillagokat kifejlesztő európai konzorcium vezető kutatója. MIRI műszer. - Az 1995 novemberétől 1998 októberéig tartó ISO-val kaptuk az első igazi közép-infravörös térbepillantást. 2003-ban pályára érkezve Spitzer további előrelépést tett hasonló hullámhosszokon. Mind az ISO, mind a Spitzer felfedezése rávilágított arra, hogy a jobb érzékenység és a szögfelbontás érdekében nagyobb gyűjtőterülettel rendelkező közép-infravörös képességekre van szükség a csillagászat számos fontos kérdésének megválaszolásához."
Jillian és mások olyan hangszerről kezdtek álmodozni, amely élénk részletekben láthatja a közép-infravörös sugárzást. Szerencsétlenségükre az ESA és a NASA a közeli infravörös sugárzás rövidebb hullámhosszait tekintette Webb elsődleges célpontjának. Az ESA vezette a NIRSpec nevű közeli infravörös spektrométer kifejlesztését, míg a NASA a NIRCam nevű hőkamerát tűzte ki célul.
Amikor az ESA pályázati felhívást hirdetett közeli infravörös spektrométerének tanulmányozására, Jillian és kollégái nem tántorították el a lehetőséget. „Egy csapatot vezettem, amely meglehetősen merész választ küldött. Azt írták, hogy tanulmányozni fogjuk a közeli infravörös spektrográfot, de lesz egy további csatornánk is, amely mindezekkel a közép-infravörös tudományos tanulmányokkal foglalkozna. És bemutattunk egy tudományos esetet arra vonatkozóan, hogy a közép-infravörös csillagászat miért lenne fantasztikus a Webb-en” – mondja.
Bár csapata nem nyerte el ezt a szerződést, a merész lépés segített növelni a közép-infravörös csillagászat ismertségét Európában, és őt magát is felkérték, hogy képviselje ezeket a tudományos érdekeket egy másik ESA-tanulmányban, amely az európai ipar infravörös műszerek gyártási kapacitását vizsgálja. . Európa-szerte akadémiai intézmények támogatásával a kutatás egy részét a középső infravörös tartományban lévő műszereknek szentelték.
Az eredmények annyira biztatóak voltak, akárcsak az Egyesült Államok által vezetett párhuzamos vizsgálatok eredményei, hogy az ilyen eszközök iránti érdeklődés még nagyobb lett. Jillian és kollégái arra ösztönözték és fokozatosan meggyőzték az ESA-t és a NASA-t, hogy vegyék fel a műszert a műszer megtervezésére és megépítésére hajlandó és képes kutatókból és mérnökökből álló nemzetközi csoportot Európában. Webb program.
Az európai vezető szerep kiterjesztése ebben a munkamódszerben az Egyesült Államokkal való nemzetközi együttműködés területére, a NASA zászlóshajó küldetésére, ahol a műszergyártási kultúra annyira eltérő, nem volt garantált sikerrecept. "A legnagyobb félelem az volt, hogy ez az összetettség jelenti a legnagyobb veszélyt a műszerre" - mondja José Lorenzo Alvarez, az ESA MIRI műszerének menedzsere. De a kockázat kifizetődött.
A saját források bevonása mellett a konzorcium még egy figyelmeztetést kapott: a műszernek nem szabad befolyásolnia a Webb üzemi hőmérsékletét és optikáját. Más szóval, a teleszkóp továbbra is közel infravörös műszerekre van optimalizálva, és a MIRI mindent elvisz, amit tud. Ez tíz mikrométernél tovább korlátozná a műszer teljesítményét, de Jillian számára ez csekély árat jelentett.
Az egyik legnagyobb technológiai akadály az volt, hogy a MIRI-nek alacsonyabb hőmérsékleten kellett működnie, mint a közeli infravörös műszereknek. Ezt a NASA Jet Propulsion Laboratory által biztosított krio-hűtő mechanizmussal érték el. Annak érdekében, hogy érzékeny legyen a középső infravörös hullámokra, a MIRI körülbelül -267 °C hőmérsékleten működik.
Ez alacsonyabb, mint a Plútó átlagos felszíni hőmérséklete, körülbelül 40 Kelvin (-233°C). Véletlenül ezen a hőmérsékleten dolgoznak más műszerek és a távcső. Mindkét hőmérséklet rendkívül alacsony, de ennek a különbségnek köszönhetően a teleszkóp hője akkor is beszivárogna a MIRI-be, ha azt a teleszkóphoz csatlakoztatták, ha nem lennének hőszigetelve egymástól.
Egy másik kihívás a műszer számára rendelkezésre álló hely korlátozottsága volt a teleszkópon. Ez még nehezebb volt, mert a MIRI-nek gyakorlatilag két műszernek kellett lennie egyben – egy képalkotónak és egy spektrométernek. Ehhez okos tervezési munkára volt szükség.
Még azután is, hogy a műszer elkészült és átadták a NASA-nak a távcső többi részével való integráció céljából, a csapatnak még több kihívással kellett szembenéznie.
A rendkívül összetett távcső megépítése tovább tartott, mint azt bárki elképzelte volna, vagyis a MIRI-nek és más műszereknek sokkal tovább kell maradniuk a Földön, mint az eredetileg tervezték.
Aztán 2021 karácsonyán az ESA Ariane 5 hordozórakétája tökéletes kilövésben juttatta pályára az űrhajót. A következő hetekben és hónapokban a földi csapatok előkészítették a távcsövet és annak műszereit, és átadták azokat a tudósoknak. A MIRI más műszerekkel együtt olyan adatokat is küld, amelyekről a tudósok csak álmodoztak.
A MIRI adatok széles körben szerepeltek a legkorábbi Webb-képeken, beleértve a Carina-köd "hegyeit" és "völgyeit", a kölcsönhatásban lévő Stefan Quintet galaxiscsoportot és a Déli Gyűrűködöt. A későbbi képek tovább emelték a lécet mind szépség, mind tudomány terén. Mivel azonban a MIRI nagy előrelépést jelent minden korábbi közép-infravörös műszerhez képest, a lécet a képértelmezési képességek terén is feljebb emelik.
De ez a fejlett tudomány lényege, és a csillagászok már most rohannak részletesebb számítógépes modellek kidolgozására, amelyek többet tudnak mondani a különféle fizikai folyamatokról, amelyek az infravörös középső tartományban való megjelenését okozzák.
A MIRI a weben található egyéb eszközökkel együtt képes előremozdítani a csillagászat minden területét. Ez az a fajta átalakuló tudomány, amely csak a lehetőségek jelentős bővülésével válik lehetségessé. És ez nagyszerű bizonyítéka annak a csapatmunkának és nemzetközi együttműködésnek, amely általában a teleszkóp, és különösen a MIRI megépítésében történt.
Segíthet Ukrajnának az orosz megszállók elleni küzdelemben. Ennek legjobb módja, ha adományokat adományoz az ukrán fegyveres erőknek ezen keresztül Savelife vagy a hivatalos oldalon keresztül NBU.
Olvassa el még:
- Hubble észlelt egy pár Gerbig-Aro objektumot az Orion csillagképben
- A James Webb teleszkóp lakható exobolygókat fog vizsgálni