La prima stella del James Webb Space Telescope

Nel mezzo del processo di raffreddamento degli strumenti che fa seguito al completo dispiegamento dell’osservatorio spaziale, il JWST ha iniziato anche il lungo processo di allineamento dei segmenti che costituiscono il suo colossale specchio primario.

Come target visivo per questa complessa operazione è stata scelta una stella situata in direzione dell’Orsa maggiore a quasi 260 anni luce di distanza il cui nome di catalogo è HD 84406. La scelta è ricaduta su di essa sia perché la stella si trova visivamente isolata da altri corpi di luminosità simile (i quali si sarebbero evidenziati nelle immagini di calibrazione aggiungendo confusione) che per il fatto che è in una regione attualmente in visibilità. Infatti, non è banale considerarlo, ma le regioni di cielo in cui il JWST può essere puntato sono limitate dalla posizione del telescopio rispetto al Sole. Si hanno dei vincoli legati all’angolo di puntamento ammesso che danno luogo al cosiddetto FOR – field of regard. Per maggiori informazioni a riguardo vi rimando al link nelle fonti.

Bene, una volta scelta la stellina…come procediamo?

JWST è stato programmato per scattare la bellezza di 1560 immagini verso 156 differenti posizioni in cielo, tutte centrate nell’intorno della posizione di HD 84406. L’operazione è iniziata il 2 febbraio ed è durata 25 ore. La camera impiegata per l’operazione è stata la NIRCam con i suoi 10 rivelatori, che hanno prodotto 54 Gigabyte di dati. Non si sapeva esattamente quanto gli specchi sarebbe stati scollimati, quindi l’indagine preliminare ha coperto una regione di cielo grande circa quanto la Luna. L’immagine risultante è un mosaico da oltre 2 miliardi di pixel. Quello che ci si aspettava di vedere erano 18 punti, uno per ciascun segmento dello specchio primario, che rappresentano il riflesso “disordinato” della stella target.

Con grande piacere da parte degli scienziati, i punti non sono risultati troppo sparpagliati rispetto alla croce rossa centrale che rappresenta la posizione attesa di HD 84406, avvicinandosi così molto alle simulazioni.
Un dettaglio dell’area di interesse ci permette di individuare gli agognati 18 punti.

È stato ovviamente possibile far corrispondere ciascun punto all’esatto specchio che l’ha generato, mappando l’intera superficie del primario del JWST. In particolare, nell’immagine qui sopra, sono stati marcati i 6 punti dovuti ai segmenti laterali, le cosiddette ali che nelle scorse settimane si sono aperte per completare l’assemblamento dello specchio principale.
A partire da questa immagine è ora possibile procedere con i primi spostamenti di precisione dei singoli specchi, che dovranno portare ciascun riflesso a coincidere al centro del campo inquadrato. L’intero allineamento dovrebbe richiedere circa un mese, durante il quale numerose altre immagini simili dovrebbero venir programmate.

Come detto, lo strumento scelto per queste operazioni di ripresa è la camera per il vicino infrarosso, NIRCam. La scelta è dovuta al fatto che essa ha un grande campo visivo nonché la possibilità di lavorare alle attuali temperature del telescopio. Infatti il raffreddamento non è ancora completato, e tutti gli altri strumenti di ripresa non sono progettati per essere già messi in funzione. Inoltre è da segnalare che neanche NIRCam è ancora nel suo intervallo di temperature ideale, e per questa ragione la qualità delle immagini restituite è scadente e afflitta da artefatti. Questi problemi scompariranno appena JWST raggiungerà le temperature criogeniche d’esercizio.

Dulcis in fundo, la NASA ci ha regalato un’immagine iconica: la visuale dello stesso specchio primario, anch’essa offerta dalla fantastica NIRCam.

Per realizzare questa immagine si è fatto uso di uno dei numerosi filtri di cui lo strumento è dotato, in particolare una delle weak lens. Questi filtri sono usati per sfocare intenzionalmente le immagini nel caso di ripresa di corpi particolarmente luminosi che andrebbero a saturare i pixel dei rivelatori. “Sparpagliando” la luce su un’area maggiore si risolve l’inconveniente. L’uso di questi filtri era già previsto anche in fase di calibrazione e allineamento.

E quell’esagono particolarmente luminoso? È investito in pieno dalla luce della stella HD 84406, risultando qui orientato favorevolmente rispetto alla camera!

Fonti:
https://blogs.nasa.gov/webb/2022/02/11/photons-received-webb-sees-its-first-star-18-times/
https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-characteristics/jwst-observatory-coordinate-system-and-field-of-regard/jwst-target-viewing-constraints
https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-NEAR-infrared-camera#JWSTNearInfraredCamera-Opticalelements