Estamos a menos de una semana de la publicación de las primeras imágenes a todo color del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, pero ¿cómo encuentra y se fija el observatorio en sus objetivos? El sensor de guía fina (FGS) de Webb, desarrollado por la Agencia Espacial Canadiense, fue diseñado teniendo en cuenta esta pregunta en particular. Recientemente capturó una vista de estrellas y galaxias que proporciona una visión tentadora de lo que los instrumentos científicos del telescopio revelarán en las próximas semanas, meses y años.
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FGS siempre ha sido capaz de capturar imágenes, pero su propósito principal es permitir mediciones científicas precisas e imágenes con apuntamiento de precisión. Cuando captura imágenes, las imágenes generalmente no se guardan: dado el ancho de banda de comunicaciones limitado entre L2 y la Tierra, Webb solo envía datos de hasta dos instrumentos científicos a la vez. Pero durante una prueba de estabilidad de una semana en mayo, se le ocurrió al equipo que podían mantener las imágenes que se estaban capturando porque había ancho de banda de transferencia de datos disponible.
La imagen de prueba de ingeniería resultante tiene algunas cualidades ásperas alrededor de los bordes. No fue optimizado para ser una observación científica; más bien, los datos se tomaron para probar qué tan bien el telescopio podría permanecer bloqueado en un objetivo, pero insinúa el poder del telescopio. Lleva algunas características de las opiniones que Webb ha producido durante sus preparativos posteriores al lanzamiento. Las estrellas brillantes se destacan con sus seis picos de difracción largos y nítidamente definidos, un efecto debido a los segmentos de espejo de seis lados de Webb. Más allá de las estrellas, las galaxias llenan casi todo el fondo.
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El resultado, utilizando 72 exposiciones durante 32 horas, se encuentra entre las imágenes más profundas del universo jamás tomadas, según los científicos de Webb. Cuando la apertura de FGS está abierta, no está utilizando filtros de color como los otros instrumentos científicos, lo que significa que es imposible estudiar la edad de las galaxias en esta imagen con el rigor necesario para el análisis científico. Pero incluso cuando se capturan imágenes no planificadas durante una prueba, FGS es capaz de producir impresionantes vistas del cosmos.
Esta imagen de prueba del sensor de guía fina se adquirió en paralelo con la imagen NIRCam de la estrella HD147980 durante un período de ocho días a principios de mayo. Esta imagen de ingeniería representa un total de 32 horas de tiempo de exposición en varios puntos superpuestos del canal Guider 2. Las observaciones no fueron optimizadas para la detección de objetos débiles, pero sin embargo la imagen captura objetos extremadamente débiles y es, por ahora, la imagen más profunda del cielo infrarrojo. La respuesta de longitud de onda sin filtrar del guía, de 0,6 a 5 micrómetros, ayuda a proporcionar esta sensibilidad extrema. La imagen es monocromática y se muestra en color falso con blanco-amarillo-naranja-rojo que representa la progresión de más brillante a más tenue. La estrella brillante (de magnitud 9,3) en el borde derecho es 2MASS 16235798 + 2826079. Solo hay un puñado de estrellas en esta imagen, que se distinguen por sus picos de difracción. El resto de los objetos son miles de galaxias débiles, algunas en el universo cercano, pero muchas, muchas más en el universo distante. Crédito: NASA, CSA y equipo de FGS.
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“Con el telescopio Webb logrando una calidad de imagen mejor de lo esperado, al principio de la puesta en marcha desenfocamos intencionalmente a los guías en una pequeña cantidad para ayudar a garantizar que cumplieran con sus requisitos de rendimiento. Cuando se tomó esta imagen, me emocionó ver claramente toda la estructura detallada en estas débiles galaxias. Dado lo que ahora sabemos que es posible con imágenes de guía de banda ancha profunda, tal vez tales imágenes, tomadas en paralelo con otras observaciones cuando sea factible, podrían resultar científicamente útiles en el futuro”, dijo Neil Rowlands, científico del programa para el Sensor de Guía Fina de Webb, en Honeywell Aerospace.Debido a que esta imagen no fue creada con un resultado científico en mente, hay algunas características que son bastante diferentes a las imágenes de resolución completa que se lanzarán el 12 de julio. Esas imágenes incluirán lo que será, al menos por un corto tiempo, la imagen más profunda del universo jamás capturada, como anunció el administrador de la NASA, Bill Nelson, el 29 de junio.
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La imagen FGS se colorea utilizando el mismo esquema de color rojizo que se ha aplicado a las otras imágenes de ingeniería de Webb a lo largo de la puesta en marcha. Además, no hubo “tramado” durante estas exposiciones. El tramado es cuando el telescopio se reposiciona ligeramente entre cada exposición. Además, los centros de estrellas brillantes parecen negros porque saturan los detectores de Webb, y el apuntamiento del telescopio no cambió a lo largo de las exposiciones para capturar el centro desde diferentes píxeles dentro de los detectores de la cámara. Los fotogramas superpuestos de las diferentes exposiciones también se pueden ver en los bordes y esquinas de la imagen.
En esta prueba de ingeniería, el propósito era bloquear una estrella y probar qué tan bien Webb podía controlar su “balanceo”, literalmente, la capacidad de Webb para rodar hacia un lado como un avión en vuelo. Esa prueba se realizó con éxito, además de producir una imagen que despierta la imaginación de los científicos que analizarán los datos científicos de Webb, dijo Jane Rigby, científica de operaciones de Webb en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.
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“Las manchas más débiles en esta imagen son exactamente los tipos de galaxias débiles que Webb estudiará en su primer año de operaciones científicas”, dijo Rigby.
Si bien los cuatro instrumentos científicos de Webb revelarán en última instancia la nueva visión del universo del telescopio, el sensor de guía fina es el único instrumento que se utilizará en cada observación de Webb a lo largo de la vida útil de la misión. FGS ya ha desempeñado un papel crucial en la alineación de la óptica de Webb. Ahora, durante las primeras observaciones científicas reales realizadas en junio y una vez que comiencen las operaciones científicas a mediados de julio, guiará cada observación de Webb a su objetivo y mantendrá la precisión necesaria para que Webb produzca descubrimientos innovadores sobre estrellas, exoplanetas, galaxias e incluso objetivos en movimiento dentro de nuestro sistema solar.
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