Die NASA verfeinert die Instrumente des James-Webb-Teleskops, um ihre Beobachtungen zu revolutionieren

Letzte Woche hat das James Webb-Weltraumteleskop seine Ausrichtungs- und Kalibrierungsphase seiner 18 Spiegel erfolgreich abgeschlossen und seine erste einheitliche Bild eines entfernten Sterns.

Diese Aktion war die erste Anpassung seiner Instrumente, bei der das Teleskop ab Juni nächsten Jahres voll aktiv war. Nachdem der wichtigste Meilenstein bei der Ausrichtung des Teleskops mit dem NirCam-Instrument, einer Nahinfrarotkamera, erreicht wurde, beginnt das Wissenschaftlerteam, das das Weltraumteleskop bedient, andere wichtige Instrumente zu stimmen, um zu sehen, was noch nie zuvor im Universum gesehen wurde.

Das Observatorium verfügt jedoch noch über vier weitere Instrumente, zwischen denen es mit perfekter Ausrichtung wechseln kann, um klare Bilder entfernter Objekte zu erhalten. Die Arbeit beginnt mit dem Führungsinstrument (Fine Guidance Sensor oder FGS genannt) und erstreckt sich dann auf die anderen drei Instrumente, heißt es in einer aktuellen NASA-Mitteilung. Webb-Ingenieure gehen davon aus, dass dieser Prozess, der als „Multi-Instrument, Multi-Field-Alignment (MIMF)“ bezeichnet wird, 6 Wochen in Anspruch nehmen wird.

Webb sollte seine Startphase um den Juni, sechs Monate nach seinem Start am 25. Dezember, abschließen, um das Universum aus dem Weltraum zu beobachten und Daten zu Objekten zu sammeln, die von Exoplaneten bis hin zu Galaxien reichen.

Kamera-Wechsel

Wenn ein terrestrisches Teleskop die Kamera wechselt, wird das Instrument manchmal physisch aus dem Teleskop entfernt und tagsüber, wenn das Teleskop nicht verwendet wird, ein neues installiert. Wenn sich das andere Instrument bereits im Teleskop befindet, gibt es Mechanismen, um einen Teil der Optik des Teleskops (bekannt als Sammelspiegel) in das Sichtfeld zu bewegen.

„In Weltraumteleskopen wie Webb sehen alle Kameras gleichzeitig den Himmel. Um ein Objektiv von einer Kamera zur anderen zu wechseln, richten Astronomen das Teleskop so aus, dass es im Sichtfeld des anderen Instruments platziert wird. Nach dem MIMF wird das Teleskop von Webb einen guten Fokus und scharfe Bilder auf allen Instrumenten liefern „, erklärte Jonathan Gardner, stellvertretender Chefwissenschaftler für das Webb-Projekt im Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland.

„Darüber hinaus müssen wir die relativen Positionen aller Sichtfelder genau kennen. Am vergangenen Wochenende kartierten wir die Positionen der drei Instrumente im nahen Infrarot relativ zur Führung und aktualisierten ihre Positionen in der Software, mit der wir das Teleskop ausgerichtet haben. An einem weiteren Meilenstein des Instruments erreichte FGS kürzlich zum ersten Mal den Feinführungsmodus und blockierte einen Leitstern mit seiner höchsten Genauigkeit. Wir haben auch dunkle Bilder aufgenommen, um die Reaktion des Referenzdetektors zu messen, wenn das Licht ihn nicht erreicht, ein wichtiger Teil der Instrumentenkalibrierung „, fügte der Experte hinzu.

Das Ziel der neuen Aufstellung, so Gardner, sei es, „einen guten Fokus und scharfe Bilder auf allen Instrumenten zu liefern“, während die relativen Positionen des Sichtfelds jedes Instruments bekannt sind. Das letzte auszurichtende Instrument ist das Mid-Infrarot-Instrument (MIRI), da es auf die Fähigkeit eines kryogenen Kühlers wartet, ihn auf seine Betriebstemperatur von minus 448 Grad Fahrenheit (minus 267 Grad Celsius) zu bringen. Durchsetzt mit den ersten Beobachtungen von MIMF werden die beiden Stufen des Kühlers eingeschaltet, um MIRI auf Betriebstemperatur zu bringen. In den letzten Phasen von MIMF wird das Teleskop für MIRI ausgerichtet.

Gardner erklärte auch, wie Instrumente zusammenarbeiten werden, um ein Ziel zu erreichen. „Bei parallelen wissenschaftlichen Ausstellungen können wir, wenn wir ein Instrument auf ein Ziel richten, gleichzeitig ein anderes Instrument lesen. Parallele Beobachtungen sehen nicht denselben Punkt am Himmel, sodass sie im Wesentlichen eine Zufallsstichprobe des Universums liefern. Parallele Daten ermöglichen es Wissenschaftlern, die statistischen Eigenschaften der erkannten Galaxien zu bestimmen „, schloss Gardner.

Wenn wir uns fragen, ob alle Instrumente gleichzeitig den Himmel sehen können, können wir sie gleichzeitig benutzen? Die Antwort lautet ja! Bei parallelen wissenschaftlichen Ausstellungen können wir, wenn wir ein Instrument auf ein Ziel zeigen, gleichzeitig ein anderes Instrument lesen, sagen NASA-Experten.

Parallele Beobachtungen sehen nicht denselben Punkt am Himmel, sodass sie im Wesentlichen eine Zufallsstichprobe des Universums liefern. Mit einer großen Menge paralleler Daten können Wissenschaftler die statistischen Eigenschaften der erkannten Galaxien bestimmen. Darüber hinaus überlappen sich bei Programmen, die ein großes Gebiet abbilden möchten, ein Großteil der parallelen Bilder, was die Effizienz des wertvollen Datensatzes von Webb erhöht.

Mit dem Höhepunkt am 11. der „kritischen“ Phase der Feinkalibrierung in der Teleskopausrichtung ist es dem Team gelungen, den Hauptbildgeber von Webb, die Kamera für das Nahinfrarot, vollständig auf die Spiegel des Observatoriums auszurichten.

Nach dem Erfolg dieser ersten Schlüsselphase ist das neue Weltraumobservatorium in der Lage, erfolgreich Licht von entfernten Objekten zu sammeln und nahtlos an seine Instrumente zu senden, so die NASA, die bei dieser Mission mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Canadian Space Agency zusammenarbeitet Canadian Space Agency. Ein Beispiel dafür ist ein von Webb gesendetes Bild, das einen Stern mit dem Namen 2MASS J17554042+6551277 zeigt.

Im vergangenen Februar hatte das Teleskop bereits seine ersten Bilder von geringerer Qualität und in diesem Fall HD 84406 erhalten, nachdem es am 25. Dezember von der Erde abgehoben und fast einen Monat später seine endgültige Position erreicht hatte. Die NASA veröffentlichte auch ein Foto eines „Selfies“ aus dem Teleskop, auf dem die 18 Segmente des Primärspiegels das Licht desselben Sterns gemeinsam aufnehmen. Das größte weltraumwissenschaftliche Observatorium der Welt ist noch einige Monate davon entfernt, bereit zu sein, wie Thomas Zurbuchen, NASA-Briefing betonte, um „das Universum so sehen zu können, wie wir es noch nie zuvor gesehen haben“.

Was James Webb von früheren Generationen von Teleskopen unterscheidet, ist, dass er das Universum im Infrarotspektrum beobachten wird, damit er die ersten Galaxien beobachten kann, die der Zeit des Urknalls am nächsten sind.

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