Scritto: Venerdì, 29 Aprile 2022 06:25 Ultima modifica: Venerdì, 29 Aprile 2022 11:19

Webb, il ragno spalanca tutti i suoi occhi!


 Come un aracnide sulla sua ragnatela (Web), il telescopio spaziale ha allineato e focalizzato tutti i suoi strumenti riprendendo questa spettacolare immagine "ingegneristica" nella Grande Nube di Magellano. Un piacevole assaggio, in attesa delle osservazioni scientifiche vere e proprie che arriveranno tra un paio di mesi.

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Il campo di JWST con dettagli ingranditi sulle inquadrature dei singoli strumenti
Il campo di JWST con dettagli ingranditi sulle inquadrature dei singoli strumenti
Credit: NASA/STScI

 Il momento fatidico si avvicina e, realizzato il "cool-down" di tutti gli strumenti, ora si è ottenuta la perfetta focheggiatura del cielo su ciascuno di essi. Ora Webb entra nella ottava ed ultima fase preparatoria, quella di commissariamento o "messa a punto" finale dei suoi rivelatori, prima dell'attività scientifica vera e propria che inizierà verso fine giugno, a inizio estate.

 

Solo un piccolo assaggio....

 Le immagini ingegneristiche di stelle ben focalizzate nel campo visivo di ogni strumento dimostrano che il telescopio è completamente allineato ed a fuoco. Per questo test, Webb ha puntato su una porzione della Grande Nube di Magellano, la piccola galassia satellite della Via Lattea, che fornisce un campo denso con centinaia di migliaia di stelle su tutti i sensori dell'osservatorio. Le dimensioni e le posizioni delle immagini mostrate in apertura riflettono l'effettiva disposizione relativa di ciascuno degli strumenti di Webb sul piano focale del telescopio, ciascuno rivolto verso una direzione leggermente diversa del cielo. 

 I tre strumenti di imaging di Webb lavorano a diverse lunghezze d'onda, nell'infrarosso vicino e medio: esse sono NIRCam (a una lunghezza d'onda di 2 micron), NIRISS (1,5 micron) e MIRI che, lavorando a 7,7 micron, rivela anche l'emissione termica da nubi interstellari più fredde, come evidente nell'ingrandimento qui sotto, sulla destra.

detail

 NIRSpec, il primo strumento ad essere stato attivato sul Webb, è uno spettrografo piuttosto che un imager ma per operazioni di test può acquisire anche immagini, in questo caso ad una lunghezza d'onda di 1,1 μm. Le regioni scure visibili in alcune zone delle quattro porzioni del suo campo di vista sono dovute alle strutture del suo array di microshutter, che ha diverse centinaia di migliaia di otturatori controllabili che possono essere aperti o chiusi per selezionare quale luce inviare allo spettrografo. Infine, i due sensori di guida fine di Webb (in basso a sinistra nell'immagine di apertura) non sono generalmente utilizzati per l'imaging scientifico ma possono acquisire immagini di calibrazione come quelle mostrate qui. 

 Le prestazioni ottiche del telescopio continuano a essere migliori delle previsioni più ottimistiche del team di ingegneri. Gli specchi di Webb stanno ora dirigendo la luce degli oggetti astronomici completamente focalizzata sul rivelatore di ciascuno strumento. La qualità dell'immagine fornita a tutti gli strumenti è classificata come "limitata dalla diffrazione", il che significa che la finezza dei dettagli che può essere vista è la migliore otticamente possibile, date le dimensioni del telescopio. Da questo momento in poi le uniche modifiche agli specchi saranno regolazioni periodiche molto piccole sui segmenti dello specchio primario.

 "Con il completamento dell'allineamento del telescopio e uno sforzo che ha impegnato metà della mia vita, il mio ruolo nella missione del telescopio spaziale James Webb è giunto al termine", ha affermato Scott Acton, scienziato del rilevamento e dei controlli del fronte d'onda Webb, Ball Aerospace. “Queste immagini hanno cambiato profondamente il modo in cui vedo l'universo. Siamo circondati da una sinfonia della creazione; ci sono galassie ovunque! La mia speranza è che tutti nel mondo possano vederli".

 

Un raffreddamento completo da preservare...

 Ora che gli strumenti sono alle loro temperature operative, anche gli specchi del telescopio continueranno a raffreddarsi fino alle loro temperature finali, ma non sono ancora arrivati. I segmenti dello specchio primario e lo specchio secondario sono realizzati in berillio rivestito d'oro. A temperature criogeniche, il berillio ha una lunga costante di tempo termica, il che significa che impiega molto tempo per raffreddarsi o riscaldarsi, quindi i segmenti dello specchio primario si stanno ancora raffreddando, molto lentamente.

 Lo specchio secondario, posto dall'estremità della sua struttura di supporto e lontano da qualsiasi fonte di calore, è quello più freddo, attualmente poco oltre i 29 kelvin; invece i 18 segmenti dello specchio primario hanno una temperatura compresa tra 34 e 54 kelvin. Il grosso vantaggio degli specchi al berillio, però. è che non cambiano forma più di tanto con la temperatura, come invece farebbero gli specchi di vetro a queste temperature; quindi l'intervallo di temperatura non influisce sul processo di allineamento del telescopio.

Cooling 9

Il raffreddamento degli specchi e degli strumenti, riportati da NASA/Goddard - Processing: Marco Di Lorenzo

 Dal momento in cui tutte le temperature degli specchi sono divenute inferiori a 55 kelvin, lo strumento MIRI dovrebbe risultare sufficientemente sensibile per svolgere le indagini pianificate, ma qualsiasi ulteriore raffreddamento di questi specchi non farà che migliorare le sue prestazioni. Attualmente, quattro dei 18 segmenti speculari sono ancora leggermente al di sopra di 50 kelvin e quindi emettono una maggiore quantità "radiazione di corpo nero" nel medio infrarosso, ma il team Webb spera di vedere questi specchi raffreddarsi da altri 0,5÷2 kelvin nelle prossime settimane.

 Quando si punta il telescopio verso un obiettivo astronomico, il telescopio e il parasole si muovono insieme. L'angolo che il parasole presenta al Sole è chiamato "atteggiamento" di puntamento. La piccola quantità di calore residuo che si fa strada attraverso il parasole a cinque strati fino allo specchio primario dipende da questo atteggiamento e poiché le temperature del segmento dello specchio cambiano molto lentamente, le loro temperature dipendono dall'atteggiamento mediato su più giorni.

 Durante l'attuale fase di messa in servizio, Webb sta trascorrendo la maggior parte del suo tempo puntando presso i poli dell'eclittica, un assetto relativamente "caldo". Durante le operazioni scientifiche, a partire da questa estate, il telescopio avrà invece una distribuzione molto più uniforme dei puntamenti nel cielo; pertanto, l'apporto medio di calore sui segmenti di specchio più caldi dovrebbe diminuire leggermente, consentendo loro di raffreddarsi un po' più rapidamente.

 A breve si prevede di caratterizzare la dipendenza termica degli specchi dall'assetto, orientando Webb in un assetto caldo e poi freddo per diversi giorni, in un processo chiamato oscillazione termica. Questo permetterà di capire quanto tempo impiegano gli specchi a raffreddarsi o riscaldarsi quando l'osservatorio si trova in queste posizioni per un determinato periodo di tempo. Nel frattempo, ogni 2 giorni, si continuerà a monitorare comunque l'allineamento dei segmenti dello specchio, effettuando eventuali micro-aggiustamenti.

Letto: 197 volta/e Ultima modifica Venerdì, 29 Aprile 2022 11:19

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

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