Quer saber sobre os seis raios de uma imagem de teste JWST? Eis por que isso acontece

No Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STSI) Em Baltimore, Maryland, os engenheiros da NASA estão ocupados alinhando os espelhos e instrumentos Telescópio Espacial James Webb (JWST). Enquanto isso, a equipe da expedição nos deu outro vislumbre do que considera este observatório – o sucessor do venerável observatório telescópio espacial Hubble – Você verá quando estiver totalmente ligado. A última piada é uma “Imagem de Avaliação do Alinhamento do Telescópio” de uma estrela distante que aparece vermelho e espetado!

Este marco marca a conclusão do quinto estágio de preparação, conhecido como “micro-estágios”, no qual os controladores da missão modificaram cada parte das seções de espelhos primários do Webb para produzir uma imagem uniforme usando apenas a câmera de infravermelho próximo (NIRCam). Esta imagem focou em uma estrela brilhante no centro do alinhamento JWST. Esta estrela é conhecida como 2MASS J17554042+6551277 Está localizado a cerca de 2.000 anos-luz da Terra.

A sensibilidade das ópticas Webb e NIRCam (e um filtro vermelho que melhora os contrastes visuais) significava que galáxias e estrelas de fundo também eram visíveis. Mas enquanto as estrelas e galáxias ao fundo estão a bilhões de anos de distância (e ligeiramente distorcidas), a estrela do primeiro plano está crescendo em aparência. Isso é conhecido como Picos de difração (ou “aranha”), que se refere a artefatos criados pelo espelho secundário ou abertura de um telescópio.

Imagem de uma estrela de avaliação de alinhamento, chamada 2MASS J17554042 + 6551277. Crédito: NASA/STScI

de acordo com Dr. Christopher S. PássaroProfessor Assistente de Física da Universidade A&M do Oeste do Texas:

Alguns telescópios têm um grande espelho primário que focaliza o feixe de luz de entrada em um espelho secundário ou sensor montado acima do espelho primário. O espelho secundário desvia a luz do telescópio para que possa ser vista ou processada. Ou, alternativamente, um sensor montado acima do espelho primário transforma a imagem em um sinal elétrico que é conectado a um computador.”

A chave para as alturas de difração, escreve Bird, é que o espelho secundário (ou sensor) é mantido no lugar acima do espelho primário por hastes de suporte (também conhecidas como suportes ou rotores), que bloqueiam a luz recebida. À medida que a luz das estrelas entra no telescópio e se dirige para o espelho primário, parte dela contorna as hastes de suporte e desvia ligeiramente. Esta difração eventualmente desloca a luz para a imagem final, formando uma “aranha” correspondente à posição das hastes de suporte (não a imagem original).

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“Para estrelas e outras fontes de luz de pontos brilhantes, esse padrão de luz variável assume a forma de picos radiais”, acrescenta Baird. “Quando as hastes de suporte do espelho secundário de um telescópio são construídas em um belo padrão cruzado simétrico, as alturas de difração na imagem da estrela assumem o mesmo padrão cruzado”.

Uma olhada no espelho secundário do JWST mostra que ele não corresponde a uma difração “aranha” cruzada ou de seis lados. No entanto, a difração também pode ocorrer devido à borda de abertura do telescópio, através da qual a luz incidente também deve passar. Como as aberturas das lentes na maioria dos telescópios e câmeras são circulares, elas normalmente criam anéis de difração em vez de picos geralmente muito fracos – conhecidos como “padrão de antena”.

O espelho Webb primário intercepta a luz vermelha e infravermelha que viaja pelo espaço e a reflete de volta em um espelho secundário menor. Fonte: IMAGEM: STScI, Andi James (@STScI)

Como Baird explicou, picos de difração também podem ocorrer devido a fendas hexagonais, o que é consistente com James Webb fatias de espelho:

“Se a abertura não for circular, mas tiver outra forma, tanto anéis quanto picos podem resultar apenas da abertura. Essas aberturas poligonais também causam picos de difração. Assim, as alturas de difração vistas em imagens capturadas por câmeras baseadas em lentes não são causadas por hastes O suporte, mas devido à abertura não circular. Em contraste, os telescópios geralmente têm aberturas circulares e assim criam imagens com picos de difração causados ​​pelas hastes de suporte.”

Isso é comum em espelhos primários segmentados, comuns em observatórios terrestres. Exemplos incluem Telescópios KikO grande telescópio canário (GTC), e Telescópio Hobby Eberle (tecnologia da informação), a grande telescópio sul-africano (SAL) e Telescópio Espectroscópico de Fibra Multiobjeto Grande Área do Céu (Lamost) na China. Com seu espelho primário de 6,5 m (21 pés 4 pol) (composto de 18 hexágonos de espelho de berílio), o Webb é o primeiro telescópio espacial a usar esse design.

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Embora haja meses antes disso rede Iniciando processos científicos e oferecendo novas visões do universo, esta imagem é um marco importante. Indica que o estágio 5 foi concluído e que o dispositivo de imagem primário e o sistema óptico do Webb estão operando conforme o esperado. Como o vice-diretor do Telescópio Óptico de Webb, Ritva Keski Koha, observou em um recente relatório da NASA Comunicado de imprensaIsso aumentou a confiança da equipe da missão no telescópio.

“Nós alinhamos o telescópio e o focamos inteiramente em uma estrela, e o desempenho foi acima das especificações”, disse ela. “Estamos entusiasmados com o que isso significa para a ciência. Agora sabemos que construímos o telescópio certo.” Nas próximas seis semanas, a equipe continuará com as etapas restantes de alinhamento antes de fazer os preparativos finais para o instrumento científico.

A equipe está atualmente na sexta etapa de preparação, onde fará medições em vários pontos de campo e estenderá o alinhamento para o restante dos dispositivos – espectrômetro infravermelho próximo (NIRSpec), instrumento infravermelho médio (Maria) e Perto do gerador de imagens infravermelhas e do espectrógrafo sem fenda (Nerys). Neste ponto, o algoritmo avaliará o desempenho de cada instrumento e, em seguida, calculará as correções finais necessárias para obter um telescópio bem coordenado em todos os instrumentos científicos.

Em seguida, a etapa final de alinhamento de Webb começará e a equipe ajustará quaisquer pequenos erros remanescentes na posição nos segmentos espelhados. disse Thomas Zurbuchen, diretor associado da Diretoria de Missões Científicas da NASA (SMD) em Washington, DC:

“Há mais de 20 anos, a equipe do Webb decidiu construir o telescópio mais poderoso que alguém já colocou no espaço e criou um projeto óptico ousado para atingir metas científicas exigentes. Hoje podemos dizer que o projeto será bem-sucedido.”

A equipe está no caminho certo para concluir todos os aspectos elemento de telescópio óptico (OTE) no início de maio antes de passar para os últimos dois meses de preparação de instrumentos científicos (Fase 7). Espera-se que os preparativos sejam concluídos até este verão, quando as primeiras imagens da web em alta resolução e dados científicos serão divulgados. Então prepare-se para mais fotos incríveis como essas!

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