Il James Webb Space Telescope della NASA sta iniziando le attività per la fase finale ed è ormai pronto per la prima messa in funzione (rif.). Serve sondare dettagliatamente gli strumenti scientifici, il vero cuore del dispositivo. Per completare la messa in servizio, gli scienziati misureranno le prestazioni di questi strumenti prima di iniziare le ricerche scientifiche di routine, si spera in estate.
Il team di ottica di James Webb ha utilizzato immagini di stelle isolate, riprese con ciascuno degli strumenti, per allineare gli specchi primari e secondari del telescopio. Ma c’è ancora molto lavoro da fare prima che quest’ultimo sia pronto per intraprendere le ambiziose osservazioni scientifiche che riveleranno i segreti dell’Universo.
Il capo della commissione per Webb, Scott Friedman dello Space Telescope Science Institute (STScI), ha fornito tutti i dettagli su questa fase prima della messa in servizio. “Con il telescopio magnificamente allineato e l’osservatorio vicino alla sua temperatura criogenica finale, siamo pronti per iniziare l’ultimo gruppo di attività prima dell’inizio delle osservazioni scientifiche: la messa in servizio degli strumenti scientifici. Gli strumenti, la Near-Infrared Camera (NIRCam), Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec), Near-Infrared Imager e Slitless Spectrometer (NIRISS), Mid-Infrared Instrument (MIRI) e Fine Guidance Sensor (FGS) sono stati alimentato e raffreddato in modo sicuro. Abbiamo azionato i loro meccanismi e rivelatori, tra cui ruote portafiltri, ruote a griglia e il gruppo microotturatore NIRSpec.”
Gli strumenti di James Webb
L’ampia serie di calibrazioni degli strumenti, utilizzerà una ricca varietà di sorgenti astronomiche e determinerà se James Webb è pronto per la messa in opera. Verranno misurati gli ingressi degli strumenti: la quantità di luce che entra nel telescopio e raggiunge i rivelatori prima di essere registrata. Capita, non di rado, qualche perdita nelle riflessione sugli specchi e all’interno degli strumenti, nessun rivelatore registra ogni fotone in ingresso. “Misureremo questo throughput a più lunghezze d’onda della luce osservando stelle standard la cui emissione di luce è nota dai dati ottenuti con altri osservatori combinato con calcoli teorici” ha aggiunto Scott Friedman.
Il campo astrometrico di riferimento è una piccola macchia di cielo in una galassia vicina, la Grande Nube di Magellano. Questo campo è stato scelto perché ampiamente osservato per decenni dal telescopio spaziale Hubble. Permetterà di stabilire le coordinate di circa 200.000 stelle con una precisione di 1 milli-arcsec. Gli scienziati misureranno anche la nitidezza delle immagini stellari. Il telescopio già offre agli strumenti una qualità dell’immagine che ha superato le aspettative pre-lancio.
Inoltre ogni strumento ha un’ottica aggiuntiva che svolge una funzione, come far passare la luce attraverso i filtri per ottenere informazioni sul colore del target astronomico. In altri casi si usa una diffrazione a reticolo per diffondere la luce in ingresso nei suoi colori costituenti. Entrambe queste applicazioni richiedono che lo strumento invii correzioni al sistema di controllo di puntamento del telescopio, per posizionare il bersaglio scientifico esattamente nella posizione corretta all’interno del campo visivo dello strumento.
Acquisizione del target
Per alcune osservazioni, è sufficiente puntare il telescopio utilizzando la posizione di una stella guida, nel Fine Guidance Sensor. Questo permette di conoscere la posizione del bersaglio scientifico rispetto alla stella guida. L’obiettivo scientifico in questione è farlo con una precisione di pochi decimi di secondo d’arco. Tuttavia, in alcuni casi è necessaria una maggiore precisione, circa un centesimo di secondo d’arco. Ad esempio, per le Coronagrafie, la stella deve essere posizionata dietro una maschera in modo che la sua luce sia bloccata, consentendo al vicino esopianeta di brillare. Nelle osservazioni temporali, si misura come l’atmosfera di un esopianeta assorbe la luce stellare durante le ore che impiegano a passare davanti alla sua stella, permettendo di misurare le proprietà e i costituenti dell’atmosfera del pianeta.
Un ultimo esempio delle attività di messa in servizio degli strumenti sono le osservazioni di bersagli in movimento. La maggior parte degli oggetti astronomici è così lontana da sembrare stazionaria nel cielo. L’osservazione di questi, richiede che l’osservatorio cambi la sua direzione di puntamento rispetto alle stelle guida sullo sfondo, durante l’osservazione. “Verranno testate questa capacità osservando asteroidi di diverse velocità apparenti utilizzando ciascuno strumento” ha affermato Scott Friedman.
Siamo finalmente entrati negli ultimi due mesi della messa in servizio di James Webb prima che sia pronto per le sue prime missioni scientifiche. Ci sono ancora importanti proprietà e capacità degli strumenti da testare e misurare. Quando questi saranno completi, il telescopio spaziale sarà pronto per iniziare i grandi programmi scientifici che gli astronomi e il pubblico attendevano con impazienza. Ci siamo quasi.
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