James Webb teleskopunun en soğuk aleti çalışma sıcaklığına ulaştı

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, Big Bang’den sonra oluşan ilk galaksileri görecek, ancak bunu yapmak için aletlerinin önce soğuması gerekiyor – gerçekten soğuk. 7 Nisan’da, NASA ve ESA (Avrupa Uzay Ajansı) tarafından ortaklaşa geliştirilen Webb’in Orta Kızılötesi Enstrümanı (MIRI) son çalışma sıcaklığına 7 kelvin’in (eksi 447 Fahrenheit veya eksi 266 santigrat derece) altına ulaştı.

Webb’in diğer üç enstrümanı ile birlikte, MIRI başlangıçta Webb’in tenis kortu büyüklüğündeki güneş kalkanının gölgesinde serinledi ve yaklaşık 90 kelvin’e (eksi 298 F veya eksi 183 C) düştü. Ancak 7 kelvin’in altına düşmek, elektrikle çalışan bir kriyo-soğutucu gerektiriyordu. Geçen hafta, alet 15 kelvin’den (eksi 433 F veya eksi 258 C) 6.4 kelvin’e (eksi 448 F veya eksi 267 C) çıktığında ekip “sıkıştırma noktası” olarak adlandırılan özellikle zorlu bir dönüm noktasını geçti.

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda MIRI proje yöneticisi Analyn Schneider, “MIRI soğutucu ekibi, sıkışma noktası prosedürünü geliştirmek için çok çalıştı” dedi. “Ekip kritik aktiviteye girerken hem heyecanlı hem de gergindi. Sonunda, prosedürün bir ders kitabı uygulamasıydı ve daha soğuk performans beklenenden daha iyi.”

Düşük sıcaklık gereklidir, çünkü Webb’in dört cihazı da kızılötesi ışığı algılar – insan gözünün görebildiğinden biraz daha uzun dalga boyları. Uzak galaksiler, toz kozalarında gizlenmiş yıldızlar ve güneş sistemimizin dışındaki gezegenlerin tümü kızılötesi ışık yayar. Ancak Webb’in kendi elektronik ve optik donanımı da dahil olmak üzere diğer sıcak nesneler de öyle. Dört cihazın dedektörlerini ve çevreleyen donanımı soğutmak, bu kızılötesi emisyonları bastırır. MIRI, diğer üç cihazdan daha uzun kızılötesi dalga boylarını algılar, bu da daha soğuk olması gerektiği anlamına gelir.

Webb’in dedektörlerinin soğuk olmasının bir başka nedeni de, karanlık akım veya dedektörlerdeki atomların titreşimi tarafından oluşturulan elektrik akımı denen bir şeyi bastırmaktır. Karanlık akım, dedektörlerde gerçek bir sinyali taklit ederek, harici bir kaynaktan gelen ışık tarafından vurulduklarına dair yanlış bir izlenim verir. Bu yanlış sinyaller, astronomların bulmak istediği gerçek sinyalleri bastırabilir. Sıcaklık, dedektördeki atomların ne kadar hızlı titrediğinin bir ölçüsü olduğundan, sıcaklığın düşürülmesi daha az titreşim anlamına gelir ve bu da daha az karanlık akım anlamına gelir.

MIRI’nin daha uzun kızılötesi dalga boylarını algılama yeteneği, onu karanlık akıma karşı daha duyarlı hale getirir, bu nedenle bu etkiyi tamamen ortadan kaldırmak için diğer cihazlardan daha soğuk olması gerekir. Cihaz sıcaklığının arttığı her derece için karanlık akım yaklaşık 10 kat artar.

MIRI soğuk 6.4 kelvin’e ulaştığında, bilim adamları dedektörlerin beklendiği gibi çalıştığından emin olmak için bir dizi kontrol başlattı. Herhangi bir hastalık belirtisi arayan bir doktor gibi, MIRI ekibi cihazın sağlığını tanımlayan verilere bakar ve ardından cihaza görevleri doğru bir şekilde yerine getirip getiremeyeceğini görmek için bir dizi komut verir. Bu dönüm noktası, kriyo soğutucuyu yapan Northrop Grumman ve MIRI ile soğutucunun gözlemevinin geri kalanına entegrasyonunu denetleyen NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi de dahil olmak üzere JPL’ye ek olarak birden fazla kurumdaki bilim adamları ve mühendislerin çalışmalarının doruk noktasıdır. .

JPL’de MIRI proje bilimcisi Mike Ressler, “O an için MIRI üzerinde yaptığımız komutları ve kontrolleri gözden geçirerek yıllarımızı harcadık” dedi. “Bir tür film senaryosu gibiydi: Yapmamız gereken her şey yazılıp prova edildi. Test verileri toplandığında, tam olarak beklendiği gibi göründüğünü ve sağlıklı bir enstrümanımız olduğunu görmek beni çok mutlu etti.”

MIRI bilimsel görevine başlamadan önce ekibin yüzleşmesi gereken daha fazla zorluk var. Cihaz çalışma sıcaklığında olduğuna göre, ekip üyeleri kalibrasyon için kullanılabilecek yıldızların ve diğer bilinen nesnelerin test görüntülerini alacak ve cihazın işlemlerini ve işlevselliğini kontrol edecek. Ekip, bu hazırlıkları diğer üç cihazın kalibrasyonuyla birlikte yürütecek ve bu yaz Webb’in ilk bilim görüntülerini sunacak.

İskoçya’nın Edinburgh kentindeki UK Astronomi Teknoloji Merkezi’nde (ATC) MIRI enstrüman bilimcisi olan Alistair Glasse, “Avrupa ve ABD’nin dört bir yanından gelen yüksek motivasyonlu, hevesli bilim adamları ve mühendislerden oluşan bu grubun bir parçası olmaktan son derece gurur duyuyorum” dedi. “Bu dönem bizim ‘ateşle imtihanımız’ ama benim için şimdiden çok açık ki, geçtiğimiz yıllarda inşa ettiğimiz kişisel bağlar ve karşılıklı saygı, önümüzdeki birkaç ay boyunca bize fantastik bir enstrüman teslim etmemizi sağlayacak. dünya çapında astronomi topluluğu.”