Изучение сердца Webb: заключительный этап ввода в эксплуатацию

Ведущий специалист по вводу в эксплуатацию телескопа Джеймса Уэбба, Скотт Фридман из Научного института космического телескопа (STScI), рассказал все подробности о заключительном этапе ввода в эксплуатацию.

«С правильно настроенным телескопом и близкой к криогенной температуре обсерватории мы готовы начать последнюю настройки перед началом научных наблюдений: ввод в эксплуатацию научных инструментов».

«Камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam), спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec), устройство формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф (NIRISS), прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI) и датчик точного наведения (FGS) были подключены и безопасно охлаждены. Мы использовали их механизмы и детекторы, включая светофильтры, решетки и узел микрозатвора NIRSpec. Команда оптики Уэбба использовала изображения изолированных звезд, сделанные каждым из инструментов, для выравнивания главного и вторичного зеркал. Предстоит еще много работы, прежде чем Уэбб будет полностью готов приступить к масштабным научным наблюдениям, которые откроют тайны Вселенной».

«Теперь мы приступим к обширному набору калибровок и характеристик инструментов с использованием самых разнообразных астрономических источников. Мы измерим пропускную способность инструментов — сколько света, попадающего в телескоп, достигает детекторов и регистрируется. При каждом отражении от зеркал телескопа и внутри каждого инструмента всегда есть некоторая потеря, и ни один детектор не регистрирует каждый поступающий фотон. Мы измерим эту пропускную способность на нескольких длинах волн света, наблюдая за стандартными звездами, чье излучение света известно из данных, полученных другими обсерваториями, в сочетании с теоретическими расчетами».

«Астрометрическая калибровка каждого инструмента сопоставляет пиксели детекторов с точными точками на небе, чтобы исправить небольшие, но неизбежные оптические искажения, которые присутствуют в каждой оптической системе. Мы делаем это, наблюдая за астрометрическим полем Уэбба, небольшим участком неба в соседней галактике, Большом Магеллановом Облаке. Это поле наблюдалось космическим телескопом Хаббла, чтобы установить координаты около 200 000 звезд с точностью до 1 миллисекунды дуги (менее 0,3 миллионных долей градуса). Калибровка этого искажения требуется для точного размещения научных целей в поле зрения приборов. Например, чтобы получить спектры ста галактик одновременно с помощью узла микрозатвора NIRSpec, телескоп должен быть направлен так, чтобы каждая галактика находилась в соответствующем затворе, и там четверть миллиона ставней».

«Мы также измерим резкость звездных изображений, которую астрономы называют «функцией рассеяния точки». Мы уже знаем, что телескоп передает на приборы качество изображения, превосходящее наши предстартовые ожидания, но каждый инструмент имеет дополнительную оптику, которая выполняет определенную функцию, например, пропускает свет через фильтры для получения цветовой информации об астрономической цели или использует дифракционную решетку для разделения входящего света на составляющие его цвета. Измерение функции рассеяния точки в каждом приборе на разных длинах волн обеспечивает важную калибровку для интерпретации данных».

«Мы проверим захват цели для каждого инструмента. Для некоторых наблюдений достаточно навести телескоп, используя положение направляющей звезды в датчике точного наведения, и знать положение научной цели относительно направляющей звезды. Это захватывает научную цель с точностью до нескольких десятых угловой секунды. Но в некоторых случаях необходима большая точность, примерно до сотой угловой секунды. Например, для коронографии звезда должна быть помещена за маской, чтобы ее свет блокировался, позволяя близлежащей экзопланете просвечиваться. В наблюдениях за временными рядами мы измеряем, как атмосфера экзопланеты поглощает звездный свет в течение часов, необходимых для прохождения перед звездой, что позволяет измерять свойства и составляющие атмосферы планеты. Для этого требуется, чтобы инструмент отправлял поправки в систему управления наведением телескопа, чтобы точно поместить научную цель в правильное место в поле зрения инструмента».

«Последним примером нашей деятельности по вводу в эксплуатацию инструментов являются наблюдения за движущимися целями. Большинство астрономических объектов находятся так далеко, что кажутся неподвижными на небе. Но это не относится к планетам, спутникам и кольцам, астероидам и кометам в пределах нашей Солнечной системы. Для их наблюдения требуется, чтобы обсерватория изменила направление наведения относительно фоновых опорных звезд во время наблюдения. Мы проверим эту возможность, наблюдая за астероидами с различной видимой скоростью, используя каждый инструмент».

«Сейчас проходят последние два месяца после ввода в эксплуатацию Уэбба, прежде чем он будет полностью готов к научной миссии. У нас все еще есть важные свойства и возможности инструментов для тестирования, измерения и демонстрации. Когда они будут завершены, мы будем готовы к началу великих научных программ, которых с нетерпением ждали как астрономы, так и общественность. Мы почти у цели».