août 12, 2022

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Comment le télescope spatial James Webb a dépassé toutes les attentes

Le 25 décembre 2021, le télescope spatial James Webb a été lancé dans l’espace.

Le 25 décembre 2021, le télescope spatial James Webb a été lancé avec succès en orbite depuis une fusée Ariane 5. Les lancements de fusées étaient le seul moyen de propulser un vaisseau spatial sur de grandes distances dans l’espace.

(crédit: ESA-CNES-ArianeSpace / Optique Vidéo du CSG / NASA TV)

Le plan prévoyait six mois d’affichage, de refroidissement et d’étalonnage.

La séquence de diffusion du miroir secondaire est montrée dans cette image accélérée. Il doit être situé exactement à un peu moins de 24 pieds, soit un peu plus de 7 mètres du miroir primaire. C’était l’une des quelques centaines d’étapes qui devraient se dérouler comme prévu, sans faute, pour mettre en ligne un JWST entièrement fonctionnel.

(crédit: NASA/équipe du télescope spatial James Webb)

Après cela, les processus scientifiques commenceront, entraînant une espérance de vie de 5 à 10 ans.

Télescope spatial James Webb

Lorsque toutes les optiques sont déployées correctement et que le télescope est entièrement calibré, James Webb devrait être capable de voir n’importe quel objet extraterrestre dans l’univers avec une précision sans précédent, avec ses miroirs primaires et secondaires concentrant la lumière sur les instruments, où les données peuvent être prises, réduites , et retourna sur Terre.

(crédit: NASA/équipe du télescope spatial James Webb)

Cependant, le 28 avril 2022, Alignez chaque outil Il a été achevé, avec une durée de vie prévue allant jusqu’à 20 ans.

Cette image montre les 18 segments individuels qui composent le miroir principal de James Webb, et les trois ensembles de miroirs indépendants, étiquetés avec les lettres A, B et C et les numéros 1 à 6, qui correspondent à la position de chaque miroir est fixe à l’heure actuelle. télescope dispersé.

(crédit: NASA/équipe du télescope spatial James Webb)

Les performances du télescope et de l’équipe ont été incroyables, dépassant généralement les attentes.

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Cette image multi-panneaux montre les détails renvoyés par les deux instruments JWST dans le même pointage/champ de vision. Pour la première fois, tous les instruments à travers le champ de vision complet ont été correctement et complètement calibrés, ce qui rapproche le JWST d’être prêt à commencer les opérations scientifiques.

(crédit: NASA / STScI)

Premièrement : le carburant d’origine économisé lors du lancement et destiné à la correction de trajectoire.

Avec le panneau solaire déployé 29 minutes après le lancement et environ 4 minutes avant la date prévue, il est clair que le télescope spatial James Webb de la NASA est opérationnel, reçoit de l’énergie et est en route vers sa destination finale. Le lancement a été un succès sans précédent.

(crédit: NASATV / YouTube)

JWST est arrivé à destination, point L2 Lagrange, en avance sur le calendrier.

Chaque planète orbite autour d’une étoile qui a cinq positions autour d’elle, des points de Lagrange, cette orbite commune. Un objet situé précisément à L1, L2, L3, L4 ou L5 continuera à orbiter autour du Soleil pendant exactement la même période que les orbites terrestres, ce qui signifie que la distance entre la Terre et le vaisseau spatial sera constante. L1, L2 et L3 sont des points d’équilibre instables et nécessitent des corrections de trajectoire périodiques pour y maintenir la position de l’engin spatial, tandis que L4 et L5 sont stables. Webb s’est inséré avec succès en orbite autour de L2, et il doit toujours être éloigné du Soleil à des fins de refroidissement.

(crédit: NASA)

Chaque composant est déployé correctement et refroidi comme prévu.

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L’état actuel du JWST montre jusqu’où il est allé à chaque étape de son déploiement, y compris l’étalonnage de divers composants et la température de chaque appareil. Les opérations scientifiques sont sur le point de commencer.

(crédit: NASA / Équipe JWST / STScI)

début février, Alignement / mise en service en 7 étapes Le processus a commencé.

James Webb Hubble

Une partie du Hubble eXtreme Deep Field imagée pendant 23 jours au total, contrairement à la vue simulée prédite par JWST dans l’infrarouge. En choisissant judicieusement ses cibles, le télescope spatial James Webb devrait être en mesure de révéler des détails extraordinaires sur les objets les plus éloignés de l’univers qu’aucun autre observatoire ne peut espérer révéler. Une fois l’étalonnage terminé, ce type de travail scientifique peut commencer.

(crédit: Équipe NASA/ESA et Hubble/HUDF ; Collaboration JADES pour la simulation NIRCam)

Tout d’abord, les images produites par chaque clip miroir ont été déterminées.

Les ongles de James Webb

Cette image en mosaïque a été créée en pointant le télescope sur une étoile brillante et isolée de la constellation de la Grande Ourse connue sous le nom de HD 84406. Cette étoile a été choisie spécifiquement parce qu’elle est facile à identifier et qu’elle n’est pas encombrée d’autres étoiles de luminosité similaire, ce qui aide à réduire la Contexte. confusion. Chaque point de la mosaïque est marqué par le segment de miroir primaire correspondant qui l’a capturé. Ces résultats préliminaires correspondent étroitement aux attentes et aux simulations.

(crédit: NASA)

Deuxièmement, les images ont été alignées, puis les troisièmes ont été empilées.

Cette animation à trois panneaux montre la différence entre les 18 images individuelles non alignées, ces mêmes images après que chaque segment a été mieux composé, puis l’image finale où les images individuelles des 18 miroirs ont été empilées et additionnées. Le motif créé par cette étoile, connue sous le nom de « flocon de neige cauchemardesque », pourrait être amélioré avec un meilleur calibrage.

(crédits: NASA/STScI, Préparé par E. Siegel)

Quatrièmement, 18 petits télescopes ont été transformés en un seul grand télescope.

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Après l’empilement des images, où toute la lumière est placée au même endroit sur le détecteur, les sections doivent encore être alignées les unes avec les autres à une résolution inférieure à la longueur d’onde de la lumière. Il mesure la phase grossière et corrige le déplacement vertical (c’est-à-dire la différence de piston) des segments de miroir. De petites erreurs de piston entraînent moins de lignes « d’arbre de rasoir » dans cette simulation de la NASA.

(crédit: NASA)

Cinquièmement, le micro-gradient NIRCam s’est produit, entraînant la création de La première image entièrement focalisée.

Les ongles de James Webb

La première image en phase minute jamais publiée par le télescope spatial James Webb de la NASA montre une image unique d’une étoile, avec six diffractions notables (et deux moins importantes), avec un arrière-plan d’étoiles et de galaxies révélé derrière elle. Aussi cool que soit cette image, c’est probablement la pire image du télescope spatial James Webb que vous verrez jamais d’ici.

(crédit: NASA / STScI)

JWST Ensemble unique de clous Il découle de la conception optique du télescope.

Fonction de propagation ponctuelle pour le télescope spatial James Webb, comme prévu dans un document de 2007. Les quatre facteurs du miroir primaire hexagonal (non circulaire) consistent en un réseau de 18 hexagones en mosaïque, chacun avec des espaces d’environ 4 mm, et trois entretoises de support pour maintenir le miroir secondaire en place, ils créent tous une série inévitable de pointes qui apparaissent autour des sources de points lumineux imagés avec JWST.

(crédit: R.B. Makidon, S. Casertano, C. Cox & R. van der Marel, STScI/NASA/AURA)

Sixièmement, la couverture de l’alignement s’est étendue à la boîte à outils JWST et à l’ensemble du champ de vision.

Après optimisation des phases, le télescope est bien aligné en un seul point du champ de vision du NIRCam. En effectuant des mesures à plusieurs points de champ sur chaque instrument, les différences d’intensité peuvent être minimisées à la perfection, ce qui permet d’obtenir un télescope bien coordonné sur tous les instruments scientifiques.

(crédit: NASA)

Septièmement, les corrections itératives finales ont mis fin à l’alignement.

Des images géométriques d’étoiles très focalisées dans le champ de vision de chaque instrument montrent que le télescope est parfaitement aligné et net. Dans ce test, Webb a pointé une partie du Grand Nuage de Magellan, une petite galaxie satellite de la Voie lactée, fournissant un champ dense de centaines de milliers d’étoiles sur tous les capteurs de l’observatoire.

(crédit: NASA / STScI)

tout de suite NircamEt

À l’origine, lorsque les premières images de l’étonnante étoile « 8 pointes » de JWST ont été produites, cela indiquait que la caméra de la colonne vertébrale du vaisseau spatial, NIRCam, avait été calibrée à un moment donné. Désormais, cet étalonnage s’applique à l’ensemble du champ de vision du JWST, à l’ensemble du champ NIRCam ainsi qu’aux champs de tous les autres instruments.

(crédit: NASA / STScI)

capteur de direction de précision,

Le capteur JWST Precision Wisdom suivra les étoiles directrices pour orienter l’observatoire avec précision et précision, et prendra des images d’étalonnage au lieu des images utilisées pour extraire les données scientifiques.

(crédit: NASA / STScI)

NérisEt

Faisant partie du même instrument que le capteur d’orientation de précision, l’imagerie et le spectrographe dans le proche infrarouge sont conçus pour exceller dans la découverte, la caractérisation et la spectroscopie de transit des exoplanètes. S’il existe des indices vitaux sur les exoplanètes, l’instrument NIRISS devrait les trouver.

(crédit: NASA / STScI)

près de la pointe,

NIRSpec est un spectromètre et non un imageur, mais peut prendre des images, telles que l’image de 1,1 μm présentée ici, pour l’étalonnage et l’acquisition de cibles. Les zones sombres visibles dans certaines parties des données NIRSpec sont dues à leurs structures de réseau de micro-obturateurs, qui contiennent des centaines de milliers d’obturateurs contrôlables qui peuvent être ouverts ou fermés pour déterminer quelle lumière est envoyée au spectromètre.

(crédit: NASA / STScI)

Et Tous les outils MIRI sont alignés.

Bien que l’instrument MIRI (instrument infrarouge intermédiaire) du télescope spatial James Webb soit moins précis en raison des longues longueurs d’onde qu’il affecte, il est également l’instrument le plus puissant à bien des égards, capable de révéler les caractéristiques les plus éloignées de l’univers. .

(crédit: NASA / STScI)

Seulement Mise en service de l’instrument et étalonnages finaux Restes.

Il s’agit d’une mosaïque JWST/NIRCam simulée générée avec JAGUAR et Guitarra pour simuler des images NIRCam, à la profondeur projetée de JADES Deep. Il est très probable qu’au cours de sa première année d’opérations scientifiques, James Webb battra de nombreux records établis par Hubble au cours de 32 ans (et plus), y compris les records pour les galaxies les plus éloignées et l’étoile la plus éloignée.

(crédit: C. Williams et al., ApJ, 2018)

Avec des économies de carburant et un alignement rapide, ~Plus de 20 ans d’opérations scientifiques va bientôt commencer.

Mostly Mute Monday raconte une histoire astronomique avec des images, des visuels et pas plus de 200 mots. taciturne; souris plus.