Cum a fost îmbunătățită viziunea Telescopului James Webb de la un milion de mile distanță

După cina de Crăciun din 2021, familia noastră a urmărit cu sufletul la gură lansarea Telescopului Spațial James Webb al NASA, o investiție de 10 miliarde de dolari. Aceasta a reprezentat un salt tehnologic semnificativ în domeniul telescoapelor, nemaivăzut de la lansarea lui Hubble în 1990.

Pe parcursul drumului său către destinație, Webb a trebuit să navigheze cu succes printre 344 de potențiale puncte de eșec. Din fericire, lansarea a decurs mai bine decât ne așteptam, permițându-ne să respirăm ușurați.

La șase luni după aceea, primele imagini captate de Webb au fost dezvăluite, arătându-ne cele mai îndepărtate galaxii observate vreodată. Totuși, pentru echipa noastră din Australia, munca abia începea.

Am folosit modul de rezoluție maximă al lui Webb, cunoscut sub numele de interferometru cu mascare de diafragmă, sau AMI pe scurt. AMI este o mică piesă de metal, prelucrată cu precizie, care se montează într-una din camerele telescopului, îmbunătățindu-i rezoluția.

Rezultatele noastre, obținute prin testarea și îmbunătățirea meticuloasă a AMI, au fost publicate recent în arhiva de acces deschis arXiv, într-o pereche de articole. Acum putem prezenta primele observații de succes ale stelelor, planetelor, lunilor și chiar a jeturilor de la găurile negre.

Hubble a început să funcționeze cu o problemă de focalizare – oglinda sa fusese șlefuită precis, dar incorect. Analizând stele cunoscute și comparând imaginile ideale cu cele măsurate (exact cum procedează optometriștii), a fost posibil să se determine o „prescripție” pentru această eroare optică și să se proiecteze o lentilă compensatoare.

Corecția a necesitat intervenția a șapte astronauți, care au zburat cu naveta spațială Endeavor în 1993 pentru a instala noile optici. Hubble orbitează Pământul la doar câteva sute de mile deasupra suprafeței și poate fi accesat de astronauți.

În contrast, Webb se află la aproximativ un milion de mile (1,5 milioane de km) distanță – nu îl putem vizita sau repara, și trebuie să fim capabili să remediem problemele fără a schimba vreo componentă hardware.

Aici intervine AMI. Aceasta este singura componentă australiană la bord, proiectată de astronomul Peter Tuthill.

AMI a fost instalat pe Webb pentru a diagnostica și măsura orice neclaritate în imaginile sale. Chiar și nanometri de distorsiune în cele 18 oglinzi hexagonale primare ale lui Webb și multe suprafețe interne pot suficient de mult să estompeze imaginile, îngreunând studiul planetelor sau găurilor negre, unde sensibilitatea și rezoluția sunt esențiale.

AMI filtrează lumina cu un model structurat cu atenție de orificii într-o simplă placă metalică, facilitând astfel identificarea oricăror dezaliniamente optice.

Am dorit să folosim acest mod pentru a observa locurile de naștere ale planetelor, precum și materialul care este absorbit de găurile negre. Dar înainte de toate acestea, AMI a arătat că Webb nu funcționa complet conform așteptărilor.

La o rezoluție foarte fină — la nivelul pixelilor individuali — toate imaginile erau ușor neclare din cauza unui efect electronic: pixelii mai luminoși „se scurgeau” în vecinii lor mai întunecați.