詹姆斯·韋伯太空望遠鏡( James Webb Space Telescope ,簡稱 Webb )使用近紅外相機( NIRCam )儀器校準天文臺主鏡這一耗時數月的過程的第一階段已接近完成。 的光線,反射到韋伯的次級鏡上,並進入NIRCam的探測器。

該團隊面臨的挑戰有兩個:確認 NIRCam 已經準備好收集來自天體的光,然後在18個主鏡片段的每一個中識別來自同一顆恆星的星光。 結果是由18個隨機組織的星光點組成的圖像拼接,這是 Webb 非對齊鏡面部分的產物,所有來自同一顆恆星的光都反射回韋伯的副鏡並進入 NIRCam 的探測器。

這張看起來像模糊星光的簡單圖像,現在成為了校準和聚焦望遠鏡的基礎,以便Webb今年夏天能夠提供前所未有的宇宙視圖。 在接下來的一個月左右,研究小組將逐步調整鏡面部分,直到這18張照片變成一顆恆星。

「整個韋伯團隊都對拍攝圖像和校準望遠鏡的第一步進展情況感到欣喜若狂。 我們很高興看到光線進入了 NIRCam 」瑪西婭·瑞克( Marcia Rieke )說,她是 NIRCam 儀器的首席研究員,也是亞利桑那大學的天文學會教授。

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這幅拼接圖像是通過將望遠鏡對準大熊座中一顆被稱為 HD 84406 的明亮、孤立的恆星創造出來的。 之所以特別選擇這顆恆星,是因為它很容易識別,而且不會與其他亮度相似的恆星擠在一起,這有助於減少背景混淆。 拼接圖中的每個點都由捕獲它的對應的主鏡段標記。 這些初步結果與預期和模擬結果非常吻合。

在2月2日開始的圖像採集過程中,Webb 被重新指向恆星預測位置周圍的156個不同位置,並使用NIRCam的10個探測器生成了1560張圖像,總計54GB的原始數據。 整個過程持續了近25個小時,但值得注意的是,在前6個小時和16次曝光中,天文臺能夠在每個鏡面部分定位目標恆星。 然後,這些圖像被拼接在一起,形成一個單獨的、大的拼接圖像,該圖像在一幀中捕捉每一個主鏡部分的特徵。 這裡展示的圖片只是那個更大的圖像的中心部分,這是一個超過20億像素的巨大圖像。

「最初的搜索範圍涵蓋了一個大約滿月大小的區域,因為這些分段的點可能是散佈在天空中的。」太空望遠鏡科學研究所( Space Telescope Science Institute )負責 Webb 的副科學家、天文學家馬歇爾 · 佩林( Marshall Perrin )說,「在第一天就獲得如此多的數據,需要 Webb 在地球上的所有科學操作和數據處理系統從一開始就與太空天文臺順利合作。 在搜索的早期,我們發現來自所有18個區段的光線非常接近中心! 這是一個對準鏡子的好起點。 」

圖像拼接中可見的每一個獨特的點,都是 Webb 的18個主鏡片段所拍攝到的同一顆恆星,這是光學專家和工程師將用來校準整個望遠鏡的細節寶藏。 這項活動確定了每個鏡段部署后的校準位置,這是將整個天文臺帶入科學操作功能校準的關鍵第一步。

NIRCam 是天文臺的波前感測器和關鍵成像儀。 之所以有意選擇它作為 Webb 的初始對準儀器,是因為它擁有廣闊的視野和獨特的能力,能夠在比其他儀器更高的溫度下安全地工作。 它還包含定製元件,旨在專門幫助該過程。 NIRCam 幾乎將用於望遠鏡鏡片的整個校準過程。 然而,重要的是要注意到 NIRCam 在捕捉這些初始工程圖像時的工作溫度遠遠高於其理想溫度,並且在拼接圖像中可以看到視覺偽影。 隨著 Webb 接近理想的低溫工作溫度,這些偽影的影響將顯著減弱。

「將 Webb 發射到太空當然是一件令人興奮的事,尤其對於科學家和光學工程師來說,這是一個巔峰時刻,當來自恆星的光線成功地穿過系統進入探測器時。」Webb 天文臺專案科學家,NASA 戈達德太空飛行中心的邁克爾麥克爾韋恩( Michael McElwain )說。

這張「自拍照」是使用NIRCam儀器內部的專用瞳孔成像鏡頭創建的,該鏡頭旨在拍攝主鏡段的圖像,而不是太空圖像。 此配置在科學操作期間不使用,嚴格用於工程和對準目的。 在這種情況下,明亮的部分指向一顆明亮的恆星,而其他部分目前不在同一直線上。 該圖像提供了主鏡與儀器對齊的早期指示。

展望未來,隨著 Webb 的其他三台儀器達到預定的低溫工作溫度並開始收集數據,它提供的圖像只會變得更清晰、更詳細、更複雜。 第一批科學圖像預計將在今年夏天向全世界公佈。 雖然這是一個重要的時刻——證實 Webb 是一個功能性望遠鏡,但在未來的幾個月里,要讓天文臺使用其所有四個儀器進行全面的科學操作,還有很多工作要做。

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Tan Jinge
Tan Jinge, Editor of sbestimes.com

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    1 Comment

    1. 太棒啦

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