ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、サイクル 1 でユニバーサル赤外線イメージングの新時代に突入

Feb 24, 2024

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の軌道上での最初の年は、6 か月にわたる校正プロセス、鏡を粉砕する微小隕石の衝突、および宇宙誕生から推定 3 億 5,000 万年後に捕らえられた最も初期の銀河の 1 つである GLASS-z12 の赤外線画像撮影を特集しました。 このような観測のこれまでの記録は、2016年にハッブル宇宙望遠鏡によって捉えられたGN-z11のビッグバンから4億年後だった。

ウェッブは、その他の試運転活動の中でも6か月に及ぶ計器類のクールダウン、校正、ミラー調整を行った後、7月11日に本格的な科学的運用を開始した。 アメリカ航空宇宙局（NASA）関係者は7月12日、46億年前に出現した銀河団SMACS 0723を示すJWSTの最初の画像「ウェッブのファースト・ディープ・フィールド」の公開を行った。

NASAによると、「ウェッブズ・ファースト・ディープ・フィールド」は膨張する宇宙の小さな断片で、大きさは腕を伸ばしたところにある砂粒ほどの大きさだという。 これは、JWST の近赤外線カメラ (NIRCam) を使用して 12.5 時間にわたってさまざまな赤外線波長で撮影された画像を編集したものです。 比較すると、ハッブル宇宙望遠鏡の象徴的な 1995 年の深視野画像では、10 日間の軌道上露光時間で合計 100 時間以上の露光時間が必要でした。

Webb を開発した 20,000 人を超えるエンジニアのチームは当初、ミッション期間を 5 ～ 10 年と想定していました。 しかし、アリアン 5 からの完璧な分離の後、NASA はウェッブが軌道上で 20 年間使用できる十分なジェット推進剤を搭載していることを確認しました。

ウェブが2021年12月25日の打ち上げから7月に正式な科学活動を開始するまでに6か月以上かかったのはなぜですか? 地球から 150 万キロメートル (km) 離れた 2 番目のラグランジュ点 (L2) への JWST の展開は 1 か月続き、軌道上での展開プロセスには 344 件の潜在的な単一点障害が含まれていました。

これらの失敗のほとんどは、Webb の金メッキ主鏡の 18 個の個別の六角形セグメントが展開される展開の最初の 2 週間以内に克服されました。 これらのセグメントの背面に取り付けられた 155 個のモーターを使用して、鏡は、太陽、月、太陽によって生成される光と熱に面する望遠鏡の側面からウェッブの日よけによって隔てられた、宇宙の初期の領域を外側に覗くように調整されました。地球と太陽系の他の惑星。

展開とミラーの調整プロセスに続いて、1 月から 4 月にかけて、JWST を運営する宇宙望遠鏡宇宙研究所 (STScI) チームは、赤外線機器を動作温度まで冷却することに重点を置きました。 この期間は、Webb の 4 つの赤外線機器 (NIRCam、近赤外線分光器 (NIRSpec)、中赤外線機器 (MIRI)、ファイン ガイダンス センサー) の全体的な光学画像の品質と性能を校正および確認するためにも使用されました。近赤外イメージャおよびスリットレス分光器 (FGS/NIRISS)。

MIRI は、宇宙の最も暗い部分と最も遠い部分を中赤外線の 5000 ～ 28000 nm の波長範囲で観察する任務を負っているため、4 つの機器の中で最も低い動作温度を必要とします。 NASA によると、中赤外線カメラ/分光器は 4 月 7 日に最終動作温度 7K (~-447°F、-230°C) に達しました。

近赤外線機器 - NIRCam、NIRSpec、FGS/NIRISS - は、受動的冷却システムによって可能になる約 39 K (~ -389°F、-234°C) のより暖かい温度で動作します。 他の 3 つの機器はそれぞれ、MIRI が 7K に達する数週間前に目標温度に到達しました。

Webb には合計 17 の楽器モードがあります。 7 月に試運転プロセス全体を完了した後、JWST チームは、17 モードすべてから収集した性能データを、科学機器の性能に関するモード固有の準備基準と照らし合わせてレビューしました。

このプロセスは 7 月 10 日に完了しましたが、STScI チームは、JDox に収集された校正、パフォーマンス、解像度データの更新を続けています。JDox は、望遠鏡上のすべてのシステム コンポーネントおよびアプリケーションのすべてのユーザー関連の更新を追跡するオンライン JWST ユーザー ドキュメント システムです。 JWST科学パフォーマンス報告書に掲載されている最終試運転データに基づくと、JWSTの鏡は要件よりもきれいで、全体的な光学系の位置はより良く調整されており、精密な誘導システムは「必要とされるよりも数倍正確かつ正確に」天文台を指していると報告書は述べている。 。