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EL INSTRUMENTO MÁS FRÍO DEL TELESCOPIO WEBB ALCANZA LA TEMPERATURA DE
FUNCIONAMIENTO


Telescopios Espaciales
13/4/2022
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Image Credit: NASA

El Telescopio Espacial James Webb de la NASA verá las primeras galaxias que se
formaron después del Big Bang, pero para hacer eso, sus instrumentos primero
deben enfriarse. El 7 de abril, el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de
Webb, un desarrollo conjunto de la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea),
alcanzó su temperatura operativa final por debajo de los 7 kelvin (menos 447
grados Fahrenheit, o menos 266 grados Celsius).

Junto con los otros tres instrumentos de Webb, MIRI inicialmente se enfrió a la
sombra del parasol del tamaño de una cancha de tenis de Webb, cayendo a unos 90
Kelvin (menos 298 F, o menos 183 C). Pero bajar a menos de 7 Kelvin requería un
refrigerador criogénico alimentado eléctricamente. La semana pasada, el equipo
superó un hito particularmente desafiante, cuando el instrumento pasó de 15
kelvins (menos 433 F, o menos 258 C) a 6,4 kelvins (menos 448 F, o menos 267 C).

La baja temperatura es necesaria porque los cuatro instrumentos de Webb detectan
luz infrarroja, longitudes de onda ligeramente más largas que las que pueden ver
los ojos humanos. Las galaxias distantes, las estrellas escondidas en capullos
de polvo y los planetas fuera de nuestro sistema solar emiten luz infrarroja.
Pero también lo hacen otros objetos cálidos, incluido el propio hardware
electrónico y óptico de Webb. Enfriar los detectores de los cuatro instrumentos
y el hardware circundante suprime esas emisiones infrarrojas. MIRI detecta
longitudes de onda infrarrojas más largas que los otros tres instrumentos, lo
que significa que debe estar aún más frío.

Otra razón por la que los detectores de Webb deben estar fríos es para suprimir
algo llamado corriente oscura o corriente eléctrica creada por la vibración de
los átomos en los propios detectores. La corriente oscura imita una señal real
en los detectores, dando la falsa impresión de que han sido alcanzados por la
luz de una fuente externa. Esas señales falsas pueden ahogar las señales reales
que los astrónomos quieren encontrar. Dado que la temperatura es una medida de
qué tan rápido vibran los átomos en el detector, reducir la temperatura
significa menos vibración, lo que a su vez significa menos corriente oscura.

La capacidad de MIRI para detectar longitudes de onda infrarrojas más largas
también lo hace más sensible a la corriente oscura, por lo que debe estar más
frío que los otros instrumentos para eliminar por completo ese efecto. Por cada
grado que aumenta la temperatura del instrumento, la corriente oscura aumenta en
un factor de aproximadamente 10.

Una vez que MIRI alcanzó los gélidos 6,4 Kelvin, los científicos comenzaron una
serie de comprobaciones para asegurarse de que los detectores funcionaran como
se esperaba. Como un médico que busca cualquier signo de enfermedad, el equipo
de MIRI analiza los datos que describen el estado del instrumento y luego le da
al instrumento una serie de comandos para ver si puede ejecutar las tareas
correctamente. Este hito es la culminación del trabajo de científicos e
ingenieros en múltiples instituciones además del JPL, incluido Northrop Grumman,
que construyó el enfriador criogénico, y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de
la NASA, que supervisó la integración de MIRI y el enfriador con el resto del
observatorio.

“Pasamos años practicando para ese momento, ejecutando los comandos y las
comprobaciones que hicimos en MIRI”, dijo Mike Ressler, científico del proyecto
MIRI en JPL. “Era como el guión de una película: todo lo que se suponía que
debíamos hacer estaba escrito y ensayado. Cuando llegaron los datos de la
prueba, me emocionó ver que se veía exactamente como se esperaba y que teníamos
un instrumento en buen estado”.

Todavía hay más desafíos a los que el equipo deberá enfrentar antes de que MIRI
pueda comenzar su misión científica. Ahora que el instrumento está a la
temperatura de funcionamiento, los miembros del equipo tomarán imágenes de
prueba de estrellas y otros objetos conocidos que se pueden usar para calibrar y
verificar las operaciones y la funcionalidad del instrumento. El equipo
realizará estos preparativos junto con la calibración de los otros tres
instrumentos, entregando las primeras imágenes científicas de Webb este verano.



Actualizado: 13/4/2022
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