L’instrument més fred de Webb arriba a la temperatura de funcionament


Ciència i exploració

13/04/2022
13 vistes
0 agrada

Amb l’ajuda d’un refrigerador criològic, Webb’s Instrument d’infrarojos mitjans ha caigut fins a uns pocs graus per sobre de la temperatura més baixa que pot assolir la matèria i està llest per al calibratge.

El telescopi espacial James Webb veurà les primeres galàxies que es formen després de la Big Gang, però per fer-ho els seus instruments primer s’han de refredar, molt freds. El 7 d’abril, l’instrument d’infrarojos mitjans (MIRI) de Webb, un desenvolupament conjunt de l’ESA i la NASA, va assolir la seva temperatura de funcionament final per sota dels 7 kelvins (menys 266 graus centígrads).

“Estic encantat que després de tants anys de dur treball per part de l’equip MIRI l’instrument estigui ara fred i preparat per als propers passos. Que el refrigerador funcionés tan bé és un èxit important per a la missió”, va dir Gillian Wright, investigadora principal europea de MIRI i directora del Centre de Tecnologia Astronòmica del Regne Unit (ATC).

Els instruments de Webb: coneix MIRI

Juntament amb els altres tres instruments de Webb, MIRI es va refredar inicialment a l’ombra del parasol de la mida d’una pista de tennis de Webb, baixant a uns 90 kelvins (menys 183 C). Però baixar a menys de 7 kelvins requeria un criorefrigerador elèctric. La setmana passada, l’equip va superar una fita especialment desafiant anomenada “punt de pessic”, quan l’instrument passa de 15 kelvins (menys 258 C) a 6,4 kelvins (menys 267 C).

“L’equip de refrigeració de MIRI ha treballat molt dur per desenvolupar el procediment per al punt de pessic”, va dir Analyn Schneider, directora de projecte de MIRI al Jet Propulsion Laboratory de la NASA al sud de Califòrnia, EUA. “L’equip estava emocionat i nerviós davant l’activitat crítica. Al final, va ser una execució del procediment de llibre de text, i el rendiment més fresc és fins i tot millor del que s’esperava”.

Per què estudiar l’Univers en infrarojos?

La baixa temperatura és necessària perquè tot quatre dels instruments de Webb detectar llum infraroja: longituds d’ona lleugerament més llargues que les que els ulls humans poden veure. Les galàxies llunyanes, les estrelles amagades en capolls de pols i els planetes fora del nostre Sistema Solar emeten llum infraroja. Però també ho fan altres objectes càlids, inclòs l’electrònica i el maquinari òptics propis de Webb. El refredament dels detectors dels quatre instruments i el maquinari circumdant suprimeix aquestes emissions d’infrarojos. MIRI detecta longituds d’ona infrarojes més llargues que els altres tres instruments, la qual cosa significa que ha de ser encara més fred.

Una altra raó per la qual els detectors de Webb han de ser freds és suprimir una cosa que s’anomena corrent fosc, o corrent elèctric creat per la vibració dels àtoms dels mateixos detectors. El corrent fosc imita un senyal real als detectors, donant la falsa impressió que han estat afectats per la llum d’una font externa. Aquests senyals falsos poden ofegar els senyals reals que volen trobar els astrònoms. Com que la temperatura és una mesura de la rapidesa amb què vibren els àtoms del detector, reduir la temperatura significa menys vibració, que al seu torn significa menys corrent fosc.

MIRI: l’instrument d’infrarojos mitjans

La capacitat de MIRI per detectar longituds d’ona infrarojes més llargues també la fa més sensible al corrent fosc, per la qual cosa ha de ser més fred que els altres instruments per eliminar completament aquest efecte. Per cada grau que augmenta la temperatura de l’instrument, el corrent fosc augmenta un factor d’uns 10.

Una vegada que MIRI va arribar als 6,4 kelvins freds, els científics van començar una sèrie de controls per assegurar-se que els detectors funcionaven com s’esperava. Com un metge que busca qualsevol signe de malaltia, l’equip de MIRI analitza les dades que descriuen la salut de l’instrument i després li dóna una sèrie d’ordres per veure si pot executar les tasques correctament.

Aquesta fita és la culminació del treball de científics i enginyers de diverses institucions a més de JPL, inclòs Northrop Grumman, que va construir el criorefrigerador, i el Goddard Space Flight Center de la NASA, que va supervisar la integració de MIRI i el refrigerador a la resta de l’observatori. .

Instrument Webb MIRI

“Vam passar anys practicant per a aquell moment, recorrent les ordres i les comprovacions que vam fer a MIRI”, va dir Mike Ressler, científic del projecte de MIRI a JPL. “Va ser com un guió de pel·lícula: tot el que havíem de fer estava escrit i assajat. Quan van arribar les dades de la prova, em vaig emocionar de veure que semblava exactament com s’esperava i que teníem un instrument saludable”.

Encara hi ha més reptes que l’equip haurà d’afrontar abans que MIRI pugui començar la seva missió científica. Ara que l’instrument està a la temperatura de funcionament, els membres de l’equip faran imatges de prova d’estrelles i altres objectes coneguts que es poden utilitzar per calibrar i comprovar el funcionament i la funcionalitat de l’instrument. L’equip realitzarà aquests preparatius juntament amb la calibració dels altres tres instruments, lliurant les primeres imatges de ciència de Webb aquest estiu.

“Estic immensament orgullós de formar part d’aquest grup de científics i enginyers altament motivats i entusiastes procedents d’Europa i dels EUA”, va dir Alistair Glasse, científic d’instruments MIRI a l’ATC d’Edimburg, Escòcia. “Aquest període és la nostra ‘prova de foc’, però ja tinc clar que els vincles personals i el respecte mutu que hem construït durant els darrers anys són els que ens permetran passar els propers mesos per oferir un instrument fantàstic a la comunitat astronòmica mundial”.

MIRI forma part de la contribució d’Europa a la missió del telescopi espacial James Webb (Webb). És una associació entre Europa i els EUA; els principals socis són l’ESA, un consorci d’instituts europeus amb finançament nacional, el Jet Propulsion Laboratory (JPL) i el Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA.

Webb és una associació internacional entre la NASA, l’ESA i l’Agència Espacial Canadenca (CSA).

Animació d’espectroscòpia Webb MIRI

Animació en mode d’imatge Webb MIRI



Publicació original

L’instrument més fred de Webb arriba a la temperatura de funcionament
A %d bloguers els agrada això: