O Telescópio Espacial James Webb da NASA verá as primeiras galáxias a se formarem após o Big Bang, mas para fazer isso, seus instrumentos primeiro precisam esfriar. Em 7 de abril, o Mid-Infrared Instrument (MIRI) de Webb – um desenvolvimento conjunto da NASA e da ESA (Agência Espacial Européia) – atingiu sua temperatura operacional final abaixo de -266°C.
Junto com os outros três instrumentos de Webb, o MIRI inicialmente esfriou na sombra do protetor solar do tamanho de uma quadra de tênis de Webb, caindo para cerca de menos 183°C. Mas cair para menos de -266°C exigia um criorefrigerador elétrico. Na semana passada, a equipe passou por um marco particularmente desafiador chamado “ponto de pinça”, quando o instrumento passa de -258°C para menos de -267°C.
“A equipe do cooler do MIRI trabalhou muito no desenvolvimento do procedimento para o ponto de aperto”, disse Analyn Schneider, gerente de projeto do MIRI no Jet Propulsion Laboratory da NASA no sul da Califórnia. “A equipe estava animada e nervosa ao entrar na atividade crítica. No final, foi uma execução manual do procedimento, e o desempenho mais frio é ainda melhor do que o esperado.”
A baixa temperatura é necessária porque todos os quatro instrumentos do Webb detectam luz infravermelha – comprimentos de onda ligeiramente maiores do que aqueles que os olhos humanos podem ver. Galáxias distantes, estrelas escondidas em casulos de poeira e planetas fora do nosso sistema solar emitem luz infravermelha. Mas o mesmo acontece com outros objetos quentes, incluindo o próprio hardware eletrônico e óptico de Webb. O resfriamento dos detectores dos quatro instrumentos e do hardware ao redor suprime essas emissões infravermelhas. O MIRI detecta comprimentos de onda infravermelhos mais longos do que os outros três instrumentos, o que significa que precisa ser ainda mais frio.
Outra razão pela qual os detectores do Webb precisam ser frios é suprimir algo chamado corrente escura, ou corrente elétrica criada pela vibração dos átomos nos próprios detectores. A corrente escura imita um sinal verdadeiro nos detectores, dando a falsa impressão de que eles foram atingidos pela luz de uma fonte externa. Esses sinais falsos podem abafar os sinais reais que os astrônomos querem encontrar. Como a temperatura é uma medida de quão rápido os átomos no detector estão vibrando, reduzir a temperatura significa menos vibração, o que, por sua vez, significa menos corrente escura.
A capacidade do MIRI de detectar comprimentos de onda infravermelhos mais longos também o torna mais sensível à corrente escura, por isso precisa ser mais frio do que os outros instrumentos para remover totalmente esse efeito. Para cada grau que a temperatura do instrumento aumenta, a corrente escura aumenta por um fator de cerca de 10.
Assim que o MIRI atingiu tal temperatura, os cientistas iniciaram uma série de verificações para garantir que os detectores estivessem operando conforme o esperado. Como um médico procurando por qualquer sinal de doença, a equipe do MIRI analisa os dados que descrevem a saúde do instrumento e, em seguida, dá ao instrumento uma série de comandos para ver se ele pode executar as tarefas corretamente. Este marco é o culminar do trabalho de cientistas e engenheiros em várias instituições além do JPL, incluindo Northrop Grumman, que construiu o criocooler, e Goddard Space Flight Center da NASA, que supervisionou a integração do MIRI e do cooler ao resto do observatório. .
“Passamos anos praticando para aquele momento, executando os comandos e as verificações que fizemos no MIRI”, disse Mike Ressler, cientista do projeto do MIRI no JPL. “Foi como um roteiro de filme: tudo o que deveríamos fazer foi escrito e ensaiado. Quando os dados do teste chegaram, fiquei em êxtase ao ver que parecia exatamente como esperado e que temos um instrumento saudável.”
Ainda há mais desafios que a equipe terá que enfrentar antes que o MIRI possa iniciar sua missão científica. Agora que o instrumento está na temperatura de operação, os membros da equipe farão imagens de teste de estrelas e outros objetos conhecidos que podem ser usados para calibração e para verificar as operações e a funcionalidade do instrumento. A equipe conduzirá esses preparativos juntamente com a calibração dos outros três instrumentos, entregando as primeiras imagens científicas de Webb neste verão.
“Estou imensamente orgulhoso de fazer parte deste grupo de cientistas e engenheiros altamente motivados e entusiasmados vindos de toda a Europa e dos EUA”, disse Alistair Glasse, cientista de instrumentos do MIRI no Centro de Tecnologia de Astronomia do Reino Unido (ATC) em Edimburgo, Escócia. “Este período é a nossa ‘prova de fogo’, mas já está claro para mim que os laços pessoais e o respeito mútuo que construímos nos últimos anos é o que nos fará passar os próximos meses para entregar um instrumento fantástico ao comunidade mundial de astronomia.”
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