Publicado: 
11 de febrero de 2022

Fotones recibidos: Webb ve su primera estrella, 18 veces

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Créditos: NASA

El telescopio espacial James Webb está a punto de completar la primera fase de un proceso que llevará meses: el alineamiento del espejo principal del observatorio mediante el uso de la cámara para el infrarrojo cercano (NIRCam, por sus siglas en inglés).

El desafío del equipo fue doble: confirmar que NIRCam estaba lista para captar luz de objetos celestes y luego identificar la luz estelar proveniente de una misma estrella en cada uno de los 18 segmentos del espejo primario. El resultado es un mosaico de imágenes de 18 puntos de luz estelar organizados aleatoriamente, creado por los segmentos de espejo no alineados de Webb que reflejan la luz de la misma estrella en el espejo secundario de Webb y en los detectores de NIRCam.

Lo que aparece como una simple imagen borrosa de luz de estrellas conformará la base para alinear y enfocar el telescopio para que este verano boreal Webb pueda brindar vistas sin precedentes del universo. Durante el próximo mes, el equipo del telescopio ajustará gradualmente los segmentos del espejo hasta que las 18 imágenes se conviertan en una sola estrella.

"El equipo de Webb está eufórico con lo bien que se están dando los primeros pasos para tomar imágenes y alinear el telescopio. Nos alegró mucho ver que la luz llega a NIRCam", dijo Marcia Rieke, investigadora principal del instrumento NIRCam y catedrática regente de astronomía en la Universidad de Arizona.

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Este mosaico de imágenes se creó apuntando el telescopio a HD 84406, una estrella brillante y aislada en la constelación de la Osa Mayor. Esta estrella se eligió específicamente porque es fácilmente identificable y no tiene estrellas de brillo similar cercanas, lo que ayuda a reducir interferencias de fondo. Cada punto dentro del mosaico está etiquetado con el segmento de espejo primario que lo capturó. Estos resultados iniciales coinciden estrechamente con expectativas y simulaciones. Créditos de la imagen: NASA

Durante el proceso de recolección de imágenes que comenzó el 2 de febrero, Webb fue redirigido a 156 posiciones diferentes alrededor de la ubicación prevista de la estrella y generó 1.560 imágenes usando los 10 detectores de NIRCam, lo que equivale a 54 gigabytes de datos sin procesar. El proceso completo duró casi 25 horas, pero cabe destacar que el observatorio fue capaz de ubicar la estrella que tenía como objetivo en cada uno de sus segmentos de espejo en las primeras seis horas y 16 exposiciones. Más tarde, estas imágenes se juntaron para producir un solo mosaico grande que captura la marca de cada segmento del espejo primario en un encuadre. Las imágenes que se muestran aquí son solo la parte central de ese mosaico más grande, una imagen enorme con más de 2 mil millones de píxeles.

"Esta búsqueda inicial cubrió un área del tamaño de la Luna llena: los puntos del segmento podrían haber estado así de extendidos por el espacio", dijo Marshall Perrin, científico adjunto del telescopio Webb y astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial. “Tomar tantos datos correctamente el primer día requirió que, desde el principio, todas las operaciones científicas y los sistemas de procesamiento de datos de Webb aquí en la Tierra trabajaran sin problemas con el observatorio en el espacio. ¡Y encontramos luz de los 18 segmentos muy cerca del centro al principio de esa búsqueda! Este es un excelente punto de partida para la alineación de los espejos”.

Cada punto individual visible en el mosaico de la imagen es la misma estrella captada por cada uno de los 18 segmentos del espejo primario de Webb, proporcionando un botín de detalles que los ingenieros y expertos en óptica usarán para alinear el telescopio. Esta actividad determinó las posiciones de alineamiento de cada segmento del espejo después del despliegue, lo cual es el primer paso indispensable para que el observatorio obtenga una alineación funcional para sus operaciones científicas. 

NIRCam es el sensor de frente de onda del observatorio y su generador de imágenes principal. Fue seleccionado intencionalmente para utilizarse en los primeros pasos de la alineación de Webb debido a su amplio campo de visión y su capacidad única de operar a temperaturas más altas que los demás instrumentos. También está repleto de componentes específicamente diseñados para ayudar en este proceso. NIRCam se usará durante casi todo el proceso de alineación de los espejos del telescopio. Sin embargo, es importante destacar que NIRCam está operando muy por encima de su temperatura ideal mientras capta estas primeras imágenes de ingeniería, por lo que hay artefactos visuales en el mosaico. El impacto de estos artefactos disminuirá considerablemente a medida que Webb se acerque a las temperaturas criogénicas ideales para su operación.

“Enviar a Webb al espacio fue, por supuesto, un evento emocionante, pero para los científicos e ingenieros ópticos, este es un momento culminante, en el que la luz de una estrella se abre camino a través del sistema hasta un detector”, dijo Michael McElwain, científico de programa de Webb en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. 

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Esta “selfie” se hizo usando una lente pupila especializada en el interior del instrumento NIRCam quefue diseñada para obtener imágenesde los segmentos del espejo primario en vez de imágenes del espacio. Esta configuración no se utiliza durante las operaciones científicas y se usa estrictamente con fines de ingeniería y alineación. En este caso, el segmento se apuntóa una estrella brillante, mientras que los demás tienen la misma alineación. Esta imagen indicó al instrumento cuál es la alineación inicial del espejo primario. Créditos: NASA

De ahora en adelante, las imágenes de Webb serán más claras, más detalladas y complejas a medida que los otros tres instrumentos lleguen a la temperatura criogénica determinada para su operación y comiencen a recoger datos. Se espera que las primeras imágenes científicas se publiquen este verano boreal. Aunque este es un gran momento que confirma que el telescopio Webb es un telescopio funcional, aún hay mucho que hacer durante los próximos meses para preparar el observatorio para llevar a cabo operaciones científicas completas usando sus cuatro instrumentos.

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