NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu. Kredi: NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi ve Northrup Grumman
<span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA’s James Webb Space Telescope is now experiencing all seasons – from hot to cold – as it undergoes the thermal stability test. Meanwhile, activities are underway for the final phase of commissioning: delving into the details of the science instruments, the heart of Webb. To complete commissioning, we will measure the detailed performance of the science instruments before we begin routine science operations in the summer.
Bugün, Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden (STScI) Webb’in devreye alma sorumlusu bilim adamı Scott Friedman, devreye almanın bu son aşamasıyla ilgili tüm ayrıntıları bize veriyor.
“Teleskop güzelce hizalanmış ve gözlemevi son kriyojenik sıcaklığına yakınken, bilim gözlemleri başlamadan önce son aktivite grubuna başlamaya hazırız: bilim aletlerinin devreye alınması. Burada bu faaliyetlerden sadece birkaçını anlatacağım.
“Enstrümanlar, Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam), Yakın Kızılötesi Spektrometre (NIRSpec), Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Yarıksız Spektrometre (NIRISS), Orta Kızılötesi Enstrüman (MIRI) ve Hassas Yönlendirme Sensörü (FGS) çalıştırıldı ve güvenli bir şekilde soğutuldu. Filtre tekerlekleri, ızgara tekerlekleri ve NIRSpec mikro deklanşör tertibatı dahil olmak üzere mekanizmalarını ve dedektörlerini çalıştırdık. Webb optik ekibi, gözlemevinin birincil ve ikincil aynalarını hizalamak için her bir aletle çekilmiş izole yıldızların görüntülerini kullandı. Ancak Webb, evrenin sırlarını ortaya çıkaracak iddialı bilim gözlemlerine başlamaya tamamen hazır olmadan önce yapacak daha çok işimiz var.
“Artık zengin çeşitlilikteki astronomik kaynakları kullanarak aletlerin kapsamlı bir kalibrasyon ve karakterizasyon paketine başlayacağız. Aletlerin verimini ölçeceğiz – teleskoba giren ışığın ne kadarının dedektörlere ulaştığını ve ne kadarının kaydedildiğini ölçeceğiz. Teleskopun aynalarından ve her enstrümandan gelen her yansımada her zaman bir miktar kayıp vardır ve hiçbir dedektör gelen her fotonu kaydetmez. Teorik hesaplamalarla birleştirilmiş diğer gözlemevlerinden elde edilen verilerden ışık yayılımı bilinen standart yıldızları gözlemleyerek, ışığın çoklu dalga boylarında bu verimi ölçeceğiz.
Teleskoptan gelen ışık huzmesi, enstrümanın üst kısmında bulunan toplama aynasından enstrümana giren ve periskop gibi davranan koyu mavi renkte gösterilir.
Ardından, bir dizi ayna, ışığı, bir dizi 4 spektroskopik modülün bulunduğu cihazların altına yönlendirir. Bir kez orada, ışık demeti, orta kızılötesi bölgenin farklı bölümlerine karşılık gelen 4 ışında dikroik adı verilen optik elemanlarla bölünür. Her ışın kendi entegre alan birimine girer; bu bileşenler ışığı tüm görüş alanından böler ve yeniden biçimlendirir, spektrumlara dağılmaya hazırdır. Bu, ışığın birçok kez katlanmasını, sektirilmesini ve bölünmesini gerektirir, bu da bunu muhtemelen Webb’in en karmaşık ışık yollarından biri haline getirir.
Bu muhteşem yolculuğu bitirmek için, her bir ışının ışığı ızgaralar tarafından dağıtılır ve ardından 2 MIRI dedektörüne (dedektör başına 2 ışın) yansıyan spektrumlar oluşturulur. Müthiş bir mühendislik başarısı! Kredi: ESA/ATG medialab
“Her bir cihazın astrometrik kalibrasyonu, her optik sistemde mevcut olan küçük ama kaçınılmaz optik bozulmaları düzeltmek için dedektörlerdeki pikselleri gökyüzündeki kesin konumlara eşler. Bunu, yakındaki bir galaksi olan Büyük Macellan Bulutu’ndaki küçük bir gökyüzü parçası olan Webb astrometrik alanını gözlemleyerek yapıyoruz. Bu alan tarafından gözlemlenen Hubble uzay teleskobu yaklaşık 200.000 yıldızın koordinatlarını bir kesinlik 1 mili-yay (bir derecenin 0,3 milyonda birinden daha az). Bilim hedeflerini aletlerin görüş alanına tam olarak yerleştirmek için bu bozulmayı kalibre etmek gerekir. Örneğin, NIRSpec mikro deklanşör tertibatını kullanarak aynı anda yüz galaksinin tayfını elde etmek için, teleskop, her galaksi uygun deklanşörde olacak ve çeyrek milyon deklanşör olacak şekilde yönlendirilmelidir!
“Gökbilimcilerin ‘nokta yayma işlevi’ dediği yıldız görüntülerinin keskinliğini de ölçeceğiz. Teleskopun araçlara lansman öncesi beklentilerimizi aşan görüntü kalitesi sunduğunu zaten biliyoruz, ancak her enstrümanın ek optikleri var. Bu optikler, astronomik hedef hakkında renk bilgisi elde etmek için ışığı filtrelerden geçirmek veya gelen ışığı kurucu renklere yaymak için bir kırınım ızgarası kullanmak gibi bir işlevi yerine getirir. Nokta yayılım fonksiyonunun her bir cihaz içinde farklı dalga boylarında ölçülmesi, verilerin yorumlanması için önemli bir kalibrasyon sağlar.
“Her enstrüman için hedef kazanımını test edeceğiz. Bazı gözlemler için, İnce Yönlendirme Sensöründeki bir kılavuz yıldızın konumunu kullanarak teleskobu doğrultmak ve bilim hedefinin o kılavuz yıldıza göre konumunu bilmek yeterlidir. Bu, bilim hedefini bir ark saniyenin birkaç onda biri kadar bir hassasiyete yerleştirir. Bununla birlikte, bazı durumlarda daha fazla hassasiyet, yaklaşık olarak bir yay saniyesinin yüzde biri gereklidir. Örneğin, koronografi için, yıldızın bir maskenin arkasına yerleştirilmesi gerekir, böylece ışığı engellenir ve yakındaki ötegezegen parlamak için. Zaman serisi gözlemlerinde, bir ötegezegenin atmosferinin, yıldızının önünden geçmek için geçen saatler boyunca yıldız ışığını nasıl emdiğini ölçerek, gezegenin atmosferinin özelliklerini ve bileşenlerini ölçmemizi sağlarız. Bu uygulamaların her ikisi de, bilim hedefini cihazın görüş alanı içinde tam olarak doğru konuma yerleştirmek için cihazın teleskop işaretleme kontrol sistemine düzeltmeler göndermesini gerektirir.
“Alet devreye alma faaliyetlerimizin son bir örneği, hareketli hedeflerin gözlemleridir. Çoğu astronomik nesne o kadar uzaktadır ki, gökyüzünde sabitmiş gibi görünürler. Ancak bu, kendi güneş sistemimizdeki gezegenler, uydular ve halkalar, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar için geçerli değildir. Bunları gözlemlemek, gözlemevinin gözlem sırasında arka plan kılavuz yıldızlara göre yön değiştirmesini gerektirir. Bu yeteneği, her bir enstrümanı kullanarak farklı görünen hızlardaki asteroitleri gözlemleyerek test edeceğiz.
“Webb’in bilimsel görevine tam olarak hazır olmadan hizmete girmesinin son iki ayındayız. Hala test etmek, ölçmek ve göstermek için araçların önemli özelliklerine ve yeteneklerine sahibiz. Bunlar tamamlandığında, hem astronomların hem de halkın heyecanla beklediği büyük bilim programlarına başlamaya hazır olacağız. Neredeyse geldik.”
– Scott Friedman, Webb, STScI için sorumlu bilim insanı
Tarafından yazılmıştır:
- Jonathan Gardner, Webb yardımcısı kıdemli proje bilimcisi, NASA Goddard
- Stefanie Milam, NASA Goddard gezegen bilimi için Webb yardımcısı proje bilimcisi