بررسی قلب وب: مرحله نهایی راهاندازی
ایده هنری از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا. اعتبار: ناسا
تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا در حال حاضر تمام فصول – از گرم تا سرد – را تجربه میکند زیرا تحت آزمایش پایداری حرارتی قرار میگیرد. در همین حال، فعالیتهایی برای مرحله نهایی راهاندازی در حال انجام است: کاوش در جزئیات ابزارهای علمی، قلب وب. برای تکمیل راهاندازی، قبل از شروع عملیات معمول علمی در تابستان، عملکرد دقیق ابزارهای علمی را اندازهگیری میکنیم.
امروز، دانشمند اصلی راه اندازی وب، اسکات فریدمن از موسسه علمی تلسکوپ فضایی (STScI)، تمام جزئیات این مرحله نهایی راه اندازی را به ما میدهد.
با تراز زیبای تلسکوپ و نزدیک شدن دمای نهایی برودتی رصدخانه، ما آماده هستیم تا آخرین گروه از فعالیتها را قبل از شروع رصدهای علمی آغاز کنیم: راهاندازی ابزار علمی. در اینجا من فقط چند مورد از این فعالیتها را توضیح میدهم.
ابزارها، دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam)، طیف سنج مادون قرمز نزدیک (NIRSpec)، تصویرگر مادون قرمز نزدیک و طیف سنج بدون شکاف (NIRISS)، ابزار مادون قرمز میانی (MIRI) و حسگر هدایت دقیق (FGS) هستند.. ما مکانیسم ها و آشکارسازهای آنها، از جمله چرخهای فیلتر، چرخهای توری، و مجموعه ریزشاتر NIRSpec را به کار گرفتهایم. تیم اپتیک وب از تصاویر ستارهها که با هر یک از ابزارها گرفته شده است برای تراز کردن آینههای اولیه و ثانویه استفاده کرده است. اما قبل از اینکه وب کاملاً آماده انجام مشاهدات علمی بلندپروازانه باشد که اسرار جهان را فاش میکند، کارهای بیشتری باید انجام دهیم.
“اکنون مجموعه گستردهای از کالیبراسیون و خصوصیات ابزارها را با استفاده از منابع متنوع نجومی آغاز خواهیم کرد. توان عملیاتی ابزارها را اندازهگیری خواهیم کرد – اینکه چقدر از نوری که وارد تلسکوپ میشود به آشکارسازها رسیده و ثبت میشود. با هر انعکاس توسط آینههای تلسکوپ و درون هر ابزار، مقداری تلفات وجود دارد و هیچ آشکارسازی هر فوتونی ثبت نمیکند را که وارد تلسکوپ میشود.
“کالیبراسیون نجومی هر ابزار، پیکسلهای آشکارسازها را به مکانهای دقیق روی آسمان ترسیم میکند تا اعوجاجهای نوری کوچک اما اجتنابناپذیری را تصحیح کند که در هر سیستم نوری وجود دارد. ما این کار را با مشاهده میدان نجومی وب، یک قطعه کوچک آسمان در یک کهکشان نزدیک، ابر ماژلانی بزرگ انجام میدهیم. این محدوده توسط تلسکوپ فضایی هابل برای تعیین مختصات حدود 200000 ستاره با دقت 1 میلیقوس (کمتر از 0.3 میلیونم درجه) رصد شد. کالیبراسیون این اعوجاج برای قرار دادن دقیق اهداف علمی در میدان دید ابزار لازم است. برای مثال، برای به دست آوردن طیف صد کهکشان به طور همزمان با استفاده از مجموعه میکرو شاتر NIRSpec، تلسکوپ باید به گونهای باشد که هر کهکشان در شاتر مناسب قرار گیرد.
ما همچنین وضوح تصاویر ستارهای را اندازهگیری خواهیم کرد، چیزی که اخترشناسان آن را «تابع نقطهگستر» مینامند. ما قبلاً میدانیم که تلسکوپ کیفیت تصویری را به ابزار ارائه میدهد که فراتر از انتظارات قبل از پرتاب ما است، اما هر ابزار دارای اپتیک اضافی است. این اپتیکها عملکردی را انجام میدهند: مانند عبور نور از فیلترها برای دریافت اطلاعات رنگی در مورد هدف نجومی یا استفاده از پراش. اندازهگیری تابع نقطهگستر در هر دستگاه در طولموجهای مختلف، کالیبراسیون مهمی برای تفسیر دادهها فراهم میکند.
هر سیستم یک عکسالعمل و پاسخ در مقابل یک تابع ضربهای حقیقی (یعنی منبع نقطهای) دارد و با ترکیب (convolution) با آن، یک خروجی یا تصویر حاصل مینماید که تعیینکننده خصوصیات سیستم است. به عبارت دیگر، پاسخ سیستم به تابع نقطه گستر (PSF) نتیجه تأثیر یک سیستم بر روی یک تابع ضربهای یا منبع نقطهای است که به صورت سیگنال یا تصویر محو (بدون تیزی یا لبه) در بعد مکان یا زمان اتفاق میافتد.
ما هدفگیری را برای هر ابزار آزمایش خواهیم کرد. برای برخی از مشاهدات، کافی است تلسکوپ را با استفاده از موقعیت یک ستاره راهنما در حسگر هدایت نشانهگیری کنیم و مکان هدف علمی را نسبت به آن ستاره راهنما با دقت چند دهم ثانیه قوس بدانیم. با این حال، در برخی موارد دقت بیشتری لازم است، تقریباً یک صدم ثانیه قوس. برای مثال، برای تاجنگاری، ستاره باید پشت چیزی قرار گیرد تا نورش سد شود. در مشاهدات سری زمانی، ما اندازهگیری میکنیم که چگونه اتمسفر یک سیاره فراخورشیدی نور ستارهای را در ساعاتی جذب میکند که از مقابل ستاره خود عبور کند و به ما امکان میدهد خواص و اجزای تشکیل دهنده جو سیاره را اندازهگیری کنیم. هر دوی این کاربردها مستلزم آن است که ابزار اصلاحات را به سیستم کنترل اشاره تلسکوپ بفرستد تا هدف علمی را دقیقاً در مکان صحیح درون میدان دید ابزار قرار دهد.
آخرین نمونه از فعالیتهای راهاندازی ابزار ما، رصد اهداف متحرک است. بیشتر اجرام نجومی آنقدر دور هستند که به نظر میرسد در آسمان ساکن هستند. با این حال، این در مورد سیارات، ماهوارهها و حلقهها، سیارکها و دنبالهدارها صادق نیست. در منظومه شمسی خودمان رصد این موارد مستلزم این است که رصدخانه در طول رصد جهت خود را نسبت به ستارههای راهنمای پس زمینه تغییر دهد.
ما اکنون در دو ماه آخر راه اندازی وب هستیم (قبل از اینکه به طور کامل برای مأموریت علمی خود آماده شود). ما هنوز آزمایش ویژگیها و قابلیتهای مهم ابزارها را داریم. زمانی که این ها تکمیل شوند، ما برای شروع برنامههای علمی بزرگی آماده خواهیم بود که منجمان و عموم مردم مشتاقانه منتظر آن بودند. ما تقریباً به این مرحله رسیدهایم.”
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Examining the heart of Webb: The final phase of commissioning
by Scott Friedman, NASA MAY 6, 2022
https://phys.org/news/2022-05-heart-webb-phase-commissioning.html