Bemutatták az első képet, amit a 11 milliárd dolláros űrtávcső készített
2022. február 11. – 16:38
Másfél hónappal a fellövése után már be is mutatták a 11 milliárd dollárból készült űrtávcső, a James Webb Space Telescope (JWST) által készített első képet, amit egy, a Göncölszekér közelében látható csillagról készített. Mivel még a Földtől 1,5 millió kilométerre található űreszköz kalibrálása zajlik, nem valami hiperlátványos képet adott ki a NASA – kicsit homályos, 18-as látás eredménye, de mégis történelmi jelentőségű.
A NASA csapata előtt két kihívás állt: megerősíteni, hogy a NIRCam készen áll az égi objektumok fényének gyűjtésére, majd azonosítani az ugyanarról a csillagról származó csillagfényt a 18 tükörszegmens mindegyikében. Az eredmény egy 18, véletlenszerűen elrendezett csillagfénypontból álló képmozaik, amely a Webb még nem összehangolt tükörszegmenseinek eredménye, ahogy mindegyik szegmens ugyanarról a csillagról visszatükrözi a fényt a Webb másodlagos tükrén keresztül a NIRCam detektoraira.
Az elmosódott csillagfény egyszerű képének tűnő kép most a teleszkóp igazításának és fókuszálásának alapjává válik, hogy a Webb idén nyáron példátlan látványt nyújthasson a világegyetemről. A következő körülbelül egy hónap során a csapat fokozatosan beállítja a tükörszegmenseket, amíg a 18 kép egyetlen csillagot nem alkot.
„Az egész Webb-csapat el van ragadtatva attól, hogy milyen jól haladnak a képek készítésének és a teleszkóp beállításának első lépései. Nagyon örültünk, hogy a fény utat tör magának a NIRCambe” – mondta Marcia Rieke, a NIRCam műszer vezető kutatója és az Arizonai Egyetem csillagászati professzora.
A február 2-án kezdődött képfelvételi folyamat során a Webbet 156 különböző pozícióba állították a csillag előre jelzett helye körül, és a NIRCam 10 detektorával összesen 1560 képet készítettek, ami 54 gigabájt nyers adatot jelent. Az egész folyamat közel 25 órán át tartott. Az így kapott képeket ezután összeillesztették, hogy egyetlen nagy mozaikot készítsenek, amely minden egyes főtükörszegmens által rögzített képet egy képkockán rögzíti. Az itt látható képek csak egy középső része ennek a nagyobb mozaiknak, egy hatalmas, több mint 2 milliárd pixeles képnek.
A kép mellé bónuszt is adott a NASA, egy szelfit a Webbtől, amin a főtükröt fotózta le:
A NASA tudósai már a képek beharangozásánál előre figyelmeztettek mindenkit, hogy ne valami varázslatos képre számítsanak, mert még bőven a kalibrálás közepén járnak. Előzetesen úgy írták le, mire lehet számítani az első képek esetén, hogy azok várhatóan homályosak és ismétlődők lesznek a Webb 6,5 méter átmérőjű főtükrének 18 szegmense miatt. Ezeket a képeket a teleszkóp fő kamerája, az úgynevezett közeli-infravörös kamera, a NIRCam gyűjtötte, és a teleszkóp finomhangolásának részét képezik. A NIRCam a látható fény és a közeli infravörös tartományában (0,6–5 mikrométer) mér, és elsősorban a közeli galaxisok és a Tejútrendszeren belüli csillagok fényét fogja vizsgálni. Emellett olyan csillagok és galaxisok fényét is keresi majd, amelyek az univerzum életének korai szakaszában keletkeztek.
Profiljába vág, hogy elsőként egy csillagot tekintett meg, a Naphoz hasonló HD 84406-ot, ami a Nagy Medve csillagképben, a Göncölszekér mellett található, tőlünk nagyjából 260 fényévre. Ezt a csillagot kifejezetten azért választották, mert könnyen azonosítható, nincs bezsúfolva más, hasonló fényességű csillagok közé, ami segít csökkenteni a zavart a háttérben. A kalibrálás mostani szakaszában az úgynevezett „szegmenskép-azonosítás” több mint 1000 képet illeszt össze, hogy egyetlen csillag 18 fókuszálatlan változatát alkossák, írta a NASA csütörtökön, a pénteki képbemutatót beharangozó írásában.
Ahhoz, hogy egyetlen tükörként működjön együtt, a teleszkóp 18 főtükör-szegmensének a fény hullámhosszának egy töredékére – körülbelül 50 nanométerre – kell illeszkednie egymáshoz. Hogy ezt perspektívába helyezzük, ha a Webb főtükre akkora lenne, mint az Egyesült Államok, akkor az egyes szegmensek akkorák lennének, mint Texas, és a csapatnak körülbelül 3 centiméter pontossággal kellene a Texas méretű szegmensek magasságát egymáshoz igazítania, ecsetelte a munka precizitását a NASA.
A gyakorlatban ez annyit tesz, hogy a Webbet továbbra is a HD 84406-ra irányítva tartják, a kapott képek alapján pedig elkezdik az egyes szegmenseket állítgatni, amíg a most kapott 18 apró pont a végén egy pontba nem kerül – ekkor lesz tökéletes a beállítás, és munkaképes az űrtávcső.
A teljes kalibrálási folyamat egyébként úgy három hónapig tart majd, és összesen hét fázisból áll, ezekről itt lehet olvasni.
Fontos kiemelni, hogy nem olyan kezdeti, nem várt hibáról van szó, mint három évtizeddel ezelőtt a Hubble űrtávcső esetében. A szintén rettentő drága, nagyon sokáig fejlesztett űreszköz által küldött első képek homályosak voltak – legelsőként 1990. május 20-án az NGC 3532 nyílthalmazról készített kép futott be. Kiderült, hogy félrecsiszolták a tükröt, így a főtükör közepétől és a szélétől visszaverődő, valamint a beérkező fény nem ugyanott fókuszálódott, hanem kicsit előtte vagy mögötte. A hiba 2,2 mikrométer volt a 2,4 méter átmérőjű tükör esetében, tehát még a hajszálnál is kisebb. A hibát csak három évvel később, az első szervizküldetés során javították meg.
Ilyenre ugye a Földtől 1,5 millió kilométerre parkoló James Webb esetén nem is lenne lehetőség, ezért mindent atombiztosra kellett csinálni. A JWST tükreiről az űrtávcső jelentőségét, működését és eszközeit bemutató óriáscikkünkben ezt írtuk: „olyan precízen kellett csiszolni, hogy az egészen új értelmet adott a tükörsima kifejezésnek. Hogy miről is beszélünk, azt a tipikus hajszálpontosság-hasonlattal is nehéz érzékeltetni. Ugyanis a hajszál tízezred részének precizitását a csiszolásnál kevesen tudják elképzelni. Ezért inkább képzeljük el, hogy a Webb tükre akkora, mint egy teljes kontinens, de annyira simára lett csiszolva, hogy a teljes kontinens felületén a legnagyobb domb vagy mélyedés sem érne a bokánkig. A szobahőmérsékleten lecsiszolt tükrön -230 Celsius-fokra hűtve, a hajszál ezredét jelentő pontossággal mérték ki a torzulást, hogy aztán újra szobahőmérsékleten ezeknek a mért hibáknak az inverzét csiszolják a tükör paneljeibe, hogy az lehűtött állapotban tökéletes legyen. Vagyis szobahőmérsékleten szabad szemmel még jó, de csillagászati szempontból használhatatlan tükröt kell létrehozni.”
A Webb tükörszegmenseinek összehangolása várhatóan három hónapig tart, hogy a 18 szegmens egyetlen összefüggő tükörként működjön. Ha a Webb elkészül, készen áll majd a küldetésére, hogy minden eddiginél mélyebbre lásson az univerzumba. De miért van szükség ilyen kalibrálásra, miért nem lehetett ezt előre megcsinálni? Mert a december 25-i fellövés során akkora erőhatás érte az akkor még akkurátusan összecsomagolt űrtávcsövet a rakétában, hogy szétrázódtak a tükörszegmensek, amiket most aprólékosan a helyükre kell rakni.
Mivel a James Webb infratartományban vizsgál majd, egészen más jellegű képekre kell tőle számítani, mint amit a Hubble-től megszoktunk. A különbséget a NASA alábbi képe tökéletesen érzékelteti, mindkettőn ugyanúgy a Teremtés oszlopai látszanak, balra, ahogy a Hubble látja, jobbra, ahogy a James Webb érzékelné.
A 14 év csúszással fellőtt, végül közel 11 milliárd dollárba kerülő James Webb űrtávcső (JWST) a Hubble kvázi utódjaként felbecsülhetetlen tudományos munkát végez majd a Földtől 1,5 millió km-re található úgynevezett L2 Lagrange-pontban. A Hubble-től eltérő módon infravörös tartományban kutató JWST a világegyetem legkorábbi korszakait, a galaxis születését, a friss csillagok létrejöttét és az exobolygókat kutatja majd.