NASA/ESA/CSA Džeimsa Veba kosmosa teleskops bieži tiek saukts par NASA/ESA Habla kosmiskā teleskopa pēcteci. Patiesībā tas ir pēctecis daudz kam citam. Iekļaujot vidējo infrasarkano staru instrumentu (MIRI), Vebs guva panākumus arī infrasarkanajos kosmosa teleskopos, piemēram, ESA Kosmosa infrasarkanajā observatorijā (ISO) un NASA Spicera kosmosa teleskopā.
Vidējā infrasarkanā diapazonā Visums ļoti atšķiras no tā, ko esam pieraduši redzēt ar savām acīm. Paplašinoties no 3 līdz 30 mikrometriem, vidējais infrasarkanais starojums nosaka debess objektus, kuru temperatūra ir no 30 līdz 700ºC. Šajā režīmā objekti, kas redzamās gaismas attēlos šķiet tumši, tagad spilgti spīd.
"Šis ir ļoti interesants viļņu garuma diapazons attiecībā uz ķīmiju, ko var veikt un kā jūs varat izprast zvaigžņu veidošanās procesu un to, kas notiek galaktiku kodolos," saka Džiliana Raita, Eiropas konsorcija, kas izstrādāja galaktiku, galvenā pētniece. MIRI instruments. - Mūsu pirmie reālie vidējā infrasarkanā starojuma ieskati kosmosā tika iegūti ar ISO, kas darbojās no 1995. gada novembra līdz 1998. gada oktobrim. Ierodoties orbītā 2003. gadā, Spitzers panāca turpmāku progresu līdzīgos viļņu garumos. Gan ISO, gan Spicera atklājumi ir uzsvēruši nepieciešamību pēc vidēja infrasarkanā starojuma iespējām ar lielākiem savākšanas laukumiem, lai nodrošinātu labāku jutību un leņķisko izšķirtspēju, lai risinātu daudzus svarīgus astronomijas jautājumus.
Džiliana un citi sāka sapņot par instrumentu, kas spilgtā detaļā varētu redzēt vidējo infrasarkano staru. Diemžēl viņiem ESA un NASA redzēja īsākos infrasarkano staru viļņu garumus kā Veba galveno mērķi. ESA vadīja gandrīz infrasarkanā spektrometra ar nosaukumu NIRSpec izstrādi, savukārt NASA mērķis bija termovizors ar nosaukumu NIRCam.
Kad ESA paziņoja par uzaicinājumu iesniegt pieteikumus, lai pētītu savu infrasarkano staru spektrometru, Džiliana un viņas kolēģi ieraudzīja iespēju. "Es vadīju komandu, kas nosūtīja diezgan drosmīgu atbildi. Tajā bija teikts, ka mēs pētīsim tuvu infrasarkano staru spektrogrāfu, bet mums būs arī papildu kanāls, kas nodarbosies ar visiem šiem vidējā infrasarkano staru zinātnes pētījumiem. Un mēs iepazīstinājām ar zinātnisku piemēru, kāpēc vidēja infrasarkanā starojuma astronomija būtu fantastiska Webbā, ”viņa saka.
Lai gan viņas komanda neuzvarēja šo konkrēto līgumu, drosmīgais solis palīdzēja palielināt vidējās infrasarkanās astronomijas atpazīstamību Eiropā, un viņa pati tika uzaicināta pārstāvēt šīs zinātniskās intereses citā ESA pētījumā, kurā tika pētīta Eiropas rūpniecības spēja būvēt infrasarkanos instrumentus. . Ar akadēmisko institūciju atbalstu no visas Eiropas daļa no šī pētījuma tika veltīta instrumentiem vidējā infrasarkanā diapazonā.
Rezultāti bija tik iepriecinoši, tāpat kā paralēlo pētījumu rezultāti, ko vadīja ASV, ka interese par šādu ierīci kļuva vēl lielāka. Sapulcinot starptautisku zinātnieku un inženieru grupu Eiropā, kas vēlas un spēj projektēt un būvēt instrumentu un, kas ir ļoti svarīgi, piesaistīt naudu, lai to paveiktu, Džiliana un viņas kolēģi mudināja un pakāpeniski pārliecināja ESA un NASA iekļaut to instrumentā. Webb programma.
Eiropas vadošās lomas paplašināšana šajā darba veidā starptautiskās sadarbības jomā ar ASV, NASA vadošajai misijai, kur instrumentu izgatavošanas kultūra ir tik atšķirīga, nebija garantēta panākumu recepte. "Lielākās bažas bija par to, ka šī sarežģītība būs lielākais apdraudējums instrumentam," saka Hosē Lorenco Alvaress, ESA MIRI instrumenta vadītājs. Bet risks atmaksājās.
Papildus pašu līdzekļu piesaistei konsorcijs saņēma vēl vienu brīdinājumu: instrumentam nevajadzētu ietekmēt Webb darba temperatūru un optiku. Citiem vārdiem sakot, teleskops paliks optimizēts gandrīz infrasarkanajiem instrumentiem, un MIRI veiks visu, ko tas var iegūt. Tas ierobežotu instrumenta veiktspēju, pārsniedzot desmit mikrometrus, taču Džiliānai tā bija neliela cena.
Viens no lielākajiem tehnoloģiskajiem šķēršļiem bija tas, ka MIRI bija jādarbojas zemākā temperatūrā nekā infrasarkanajiem instrumentiem. Tas tika paveikts, izmantojot NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas nodrošināto kriodzesētāja mehānismu. Lai būtu jutīgs pret vidējiem infrasarkanajiem viļņiem, MIRI darbojas aptuveni -267°C temperatūrā.
Tas ir zemāks par Plutona vidējo virsmas temperatūru, kas ir aptuveni 40 Kelvini (-233°C). Nejauši tā ir temperatūra, kurā darbojas citi instrumenti un teleskops. Abas temperatūras ir ārkārtīgi zemas, taču šīs atšķirības dēļ siltums no teleskopa joprojām iesūktos MIRI, tiklīdz tas būtu pievienots teleskopam, ja tie nebūtu termiski izolēti viens no otra.
Vēl viens izaicinājums bija ierobežotā vieta, kas pieejama instrumentam teleskopā. Tas bija vēl grūtāk, jo MIRI vajadzēja būt diviem instrumentiem vienā – attēlveidotājs un spektrometrs. Tam bija vajadzīgs gudrs projektēšanas darbs.
Pat pēc tam, kad instruments tika pabeigts un piegādāts NASA integrācijai ar pārējo teleskopu, komanda saskārās ar vēl vairāk izaicinājumu.
Īpaši sarežģītā teleskopa izveide prasīja ilgāku laiku, nekā kāds varēja iedomāties, kas nozīmē, ka MIRI un citiem instrumentiem uz Zemes būs jāpaliek daudz ilgāk, nekā sākotnēji plānots.
Pēc tam 2021. gada Ziemassvētkos ESA nesējraķete Ariane 5 nogādāja kosmosa kuģi orbītā perfektā palaišanā. Nākamo nedēļu un mēnešu laikā zemes komandas sagatavoja teleskopu un tā instrumentus un nodeva tos zinātniekiem. Kopā ar citiem instrumentiem MIRI tagad sūta datus, par kuriem zinātnieki ir tikai sapņojuši.
MIRI dati tika plaši atspoguļoti senākajos Webb attēlos, tostarp Karīnas miglāja "kalnos" un "ielejās", mijiedarbojošās galaktiku grupas Stefana kvintetā un Dienvidu gredzena miglājā. Sekojošie attēli turpināja celt latiņu gan skaistuma, gan zinātnes ziņā. Tomēr, tā kā MIRI ir tik liels solis uz priekšu salīdzinājumā ar jebkuru iepriekšējo vidējas infrasarkano staru instrumentu, latiņa tiek pacelta arī attēlu interpretācijas iespēju ziņā.
Taču tā ir progresīvās zinātnes būtība, un astronomi jau steidz izstrādāt detalizētākus datormodeļus, kas varētu viņiem pastāstīt vairāk par dažādiem fizikālajiem procesiem, kuru dēļ dati parādās vidējā infrasarkanā diapazonā.
MIRI kopā ar citiem rīkiem tīmeklī var uzlabot visas astronomijas jomas. Šī ir pārveidojošā zinātne, kas kļūst iespējama, tikai ievērojami paplašinot iespējas. Un tas ir lielisks apliecinājums komandas darbam un starptautiskajai sadarbībai, kas tika veikta teleskopa izveidē kopumā un jo īpaši MIRI.
Jūs varat palīdzēt Ukrainai cīnīties pret krievu iebrucējiem. Labākais veids, kā to izdarīt, ir ziedot līdzekļus Ukrainas bruņotajiem spēkiem Savelife vai izmantojot oficiālo lapu NBU.
Lasi arī:
- Habls pamanīja pāris Gerbig-Aro objektus Oriona zvaigznājā
- Džeimsa Veba teleskops pētīs apdzīvojamas eksoplanētas