詹姆斯·韦伯太空望远镜即将完成使用近红外相机(NIRCam)仪器对准天文台主镜长达数月的第一阶段。
该团队面临的挑战有两个:确认NIRCam已准备好收集来自天体的光线,然后在18个主镜段中的每一个中识别来自同一恒星的星光。结果是一幅由18个随机排列的星光点组成的图像拼接图,这些星光点是韦布未对齐的镜段的产物,所有这些镜段将来自同一颗恒星的光反射回韦布的次镜,并进入尼尔坎的探测器。
看起来像一个模糊的星光的简单图像现在成为望远镜对准和聚焦的基础,以便Webb能够在今夏传递宇宙的史无前例的观点。在接下来的一个月左右的时间里,研究小组将逐步调整镜像片段,直到18幅图像变成一颗星星。
“整个Webb团队欣喜若狂地观察着拍摄和对准望远镜的第一步是如何进行的。我们很高兴看到光进入NICAM,”NICAM仪器的首席调查员Marcia Rieke和亚利桑那大学天文学教授说。
在2月2日开始的图像捕获过程中,韦伯被重新打印到了恒星预测位置周围的156个不同位置,并使用NIRCam的10个探测器生成了1560张图像,相当于54G的原始数据。整个过程持续了近25个小时,但值得注意的是,在最初的6个小时和16次曝光中,天文台能够在每个镜像段找到目标恒星。然后将这些图像缝合在一起,形成一个大马赛克,在一帧中捕捉每个主镜段的特征。这里显示的图像只是更大马赛克的中心部分,这是一幅超过20亿像素的巨大图像。
韦布的副望远镜科学家、太空望远镜科学研究所的天文学家马歇尔·佩林说:“最初的搜索覆盖了一个与满月差不多大的区域,因为这些圆点可能分布在天空中。”。“在第一天就获得如此多的数据,需要韦伯在地球上的所有科学操作和数据处理系统从一开始就与太空天文台顺利工作。在那次搜索的早期,我们发现了非常靠近中心的所有18个部分的光!这是镜子对准的一个很好的起点。”
美国宇航局戈达德航天飞行中心韦伯光学望远镜元件经理李·范伯格(Lee Feinberg)解释了镜子对准过程的早期阶段。
图像马赛克中每个独特的可见点都是韦布18个主镜段中每个主镜段所拍摄的同一颗恒星,光学专家和工程师将利用这一细节宝库来校准整个望远镜。这项活动确定了每个反射镜段的部署后对准位置,这是将整个天文台纳入科学运行功能对准的关键第一步。
NIRCam是天文台的波前传感器和关键成像仪。它被有意选择用于韦伯的初始校准步骤,因为它具有广阔的视野,并且比其他仪器具有在更高温度下安全运行的独特能力。它还配有定制组件,专门设计用于辅助该过程。NIRCam将在望远镜镜子的几乎整个对准过程中使用。然而,重要的是要注意,NIRCam在捕捉这些初始工程图像时的工作温度远高于其理想温度,并且可以在马赛克中看到视觉伪影。随着韦伯接近其理想的低温工作温度,这些伪影的影响将显著减少。
“将韦伯发射到太空当然是一件激动人心的事情,但对于科学家和光学工程师来说,这是一个巅峰时刻,当一颗恒星发出的光成功地通过系统到达探测器时,”美国宇航局戈达德航天飞行中心韦伯天文台项目科学家迈克尔·麦克尔文说。
展望未来,随着其他三台仪器达到预期的低温工作温度并开始采集数据,韦伯的图像只会变得更清晰、更详细、更复杂。首批科学图像预计将于今年夏天发布到世界各地。虽然这是一个重要的时刻,证实了韦伯是一个功能性望远镜,但在未来几个月里,还有很多工作要做,以便为天文台使用其所有四种仪器进行全面的科学操作做好准备。