El telescopio espacial James Webb ha obtenido su primeras imágenes apuntando a una estrella aislada y brillante en la constelación de la Osa Mayor, conocida como HD 84406, para calibrar su instrumental.
A punto de completar la primera fase del proceso de meses de duración de alinear el espejo principal del observatorio utilizando el instrumento de cámara de infrarrojo cercano (NIRCam), el desafío del equipo era doble: confirmar que NIRCam estaba listo para recolectar luz de los objetos celestes y luego identificar la luz estelar de la 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 al azar, el producto de 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.
Los responsables del telescopio eligieron esta estrella específicamente porque es fácilmente identificable y no está llena de otras estrellas de brillo similar, lo que ayuda a reducir la confusión de fondo. Cada punto dentro del mosaico está etiquetado por el segmento de espejo primario correspondiente que lo capturó. Estos resultados iniciales coinciden estrechamente con las expectativas y simulaciones.
Lo que parece una simple imagen de la luz de las estrellas borrosa ahora se convierte en la base para alinear y enfocar el telescopio a fin de que Webb brinde vistas sin precedentes del universo este verano. Durante el próximo mes, el equipo ajustará gradualmente los segmentos del espejo hasta que las 18 imágenes se conviertan en una sola estrella.
“Todo el equipo de Webb está extasiado por lo bien que se están dando los primeros pasos para tomar imágenes y alinear el telescopio. Estábamos tan felices de ver que la luz llegaba a NIRCam”, dijo Marcia Rieke, investigadora principal del instrumento NIRCam y profesora regente de astronomía de la Universidad de Arizona.
Durante el proceso de captura de imágenes que comenzó el 2 de febrero, Webb fue redireccionado a 156 posiciones diferentes alrededor de la ubicación prevista de la estrella y generó 1.560 imágenes utilizando los 10 detectores de NIRCam, lo que equivale a 54 gigabytes de datos sin procesar. Todo el proceso duró casi 25 horas, pero notablemente el observatorio pudo ubicar la estrella objetivo en cada uno de sus segmentos de espejo dentro de las primeras seis horas y 16 exposiciones. Luego, estas imágenes se unieron para producir un solo mosaico grande que captura la firma de cada segmento del espejo primario en un cuadro. Las imágenes que se muestran aquí son solo una 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 porque los puntos del segmento podrían haber sido los que se extendieron por el cielo”, dijo Marshall Perrin, científico adjunto del telescopio de Webb y astrónomo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial.
“Tomar tantos datos correctamente el primer día requirió que todas las operaciones científicas y los sistemas de procesamiento de datos de Webb aquí en la Tierra funcionaran sin problemas con el observatorio en el espacio desde el principio. ¡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”, añade.
Cada punto único visible en el mosaico de imágenes es la misma estrella que aparece en la imagen de cada uno de los 18 segmentos del espejo primario de Webb, un tesoro oculto de detalles que los expertos en óptica y los ingenieros utilizarán para alinear todo el telescopio. Esta actividad determinó las posiciones de alineación posteriores al despliegue de cada segmento del espejo, que es el primer paso crítico para llevar todo el observatorio a una alineación funcional para las operaciones científicas.
NIRCam es el sensor de frente de onda del observatorio y un generador de imágenes clave. Fue seleccionado intencionalmente para usarse en los pasos iniciales de alineación de Webb porque tiene un amplio campo de visión y la capacidad única de operar de manera segura a temperaturas más altas que los otros instrumentos. También está repleto de componentes personalizados que fueron diseñados para ayudar específicamente en el proceso.
NIRCam se utilizará durante casi toda la alineación de los espejos del telescopio. Sin embargo, es importante tener en cuenta que NIRCam está funcionando muy por encima de su temperatura ideal mientras captura estas imágenes de ingeniería iniciales, y se pueden ver artefactos visuales en el mosaico. El impacto de estos artefactos disminuirá significativamente a medida que Webb se acerque a sus temperaturas operativas criogénicas ideales.
En el futuro, las imágenes de Webb solo se volverán más claras, más detalladas y más complejas a medida que sus otros tres instrumentos alcancen las temperaturas de funcionamiento criogénicas previstas y comiencen a capturar datos. Se espera que las primeras imágenes científicas se entreguen al mundo en el verano.
Lanzado el día de Navidad de 2021 y dotado con un espejo primario de 6,5 metros, el telescopio espacial James Webb (en inglés, James Webb Space Telescope (JWST)) es un observatorio espacial desarrollado a través de la colaboración de veinte países, construido y operado conjuntamente por la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense, para sustituir a los telescopios Hubble y Spitzer. Está desplegado 1,5 millones de kilómetros de la Tierra.
