影像来源:NASA

詹姆斯·韦伯太空望远镜使用近红外相机(NIRCam)校准天文台的主镜,这一耗时数月的过程的第一阶段已接近完成。

该团队面临的挑战有两个:确认NIRCam已经准备好收集来自天体的光,然后在18个主镜段的每个部分中识别来自同一颗恒星的星光。结果是由18个随机组织的星点组成的图像拼接,这是韦伯的非对齐镜面部分的产物,所有来自同一颗恒星的光都反射回韦伯的副镜并进入NIRCam。

该团队的挑战是双重的:确认NIRCam已经准备好收集天体的光线,然后在18个主镜段中的每一个中识别来自同一恒星的星光。结果是一幅由18个随机排列的星光点组成的图像拼图,韦伯望远镜的未对齐镜面将所有来自同一颗恒星的光反射回韦伯望远镜的副镜,并反射到NIRCam的产物。

这张看起来像模糊星光的简单图像,现在成为了校准和聚焦望远镜的基础,以便韦伯今年夏天提供前所未有的宇宙景象。在接下来的一个多月里,研究团队将逐步调整镜段,直到这18颗恒星变成一颗。

“整个韦伯团队对拍摄图像和调整望远镜的第一步进行得如此顺利感到欣喜若狂。我们很高兴看到光进入NICAM。”亚利桑那大学NICAM仪器首席调查员兼天文学教授玛西娅·瑞克说。

这幅拼图是通过将望远镜对准大熊座中一颗明亮的孤立恒星HD 84406拍摄的。之所以选择这颗恒星,是因为它很容易识别,而且没有被其他类似亮度的恒星所挤占,这有助于减少背景混淆。拼图中的每个点都由拍摄到它的相应主镜段标记。这些初步结果与预期和模拟结果非常吻合。
影像来源:NASA

在2月2日开始的图像采集过程中,韦伯被重新指向恒星预测位置周围的156个不同位置,并使用NIRCam的10个探测器生成了1560张图像,总计54GB的原始数据。整个过程持续了近25个小时,但值得注意的是,在最初的6个小时和16次曝光中,天文台能够在其每个镜段中找到目标星。然后,这些图像被拼接在一起,产生一个单一的大型拼图,在一帧中捕捉每个主镜段的特征。这里展示的图片只是那个更大的拼图的中心部分,这是一个超过20亿像素的巨大图像。

“最初的搜索覆盖了一个满月大小的区域,因为这些片段点可能在天空中分散开来。”韦伯的副望远镜科学家、太空望远镜科学研究所的天文学家马歇尔·佩林说。“在第一天就获得如此多的数据,需要韦伯在地球上的所有科学操作和数据处理系统从一开始就与太空中的天文台顺利合作。在搜索初期,我们发现了所有18个非常靠近中心的部分发出的光!这是一个很好的镜子校准的起点。”

“最初的搜索覆盖了一个与满月差不多大的区域,因为这些镜段点可能分布在天空中。”韦布的副望远镜科学家、太空望远镜科学研究所的天文学家马歇尔·佩林说:“在第一天就获得如此多的数据,需要韦伯在地球上的所有科学操作和数据处理系统从一开始就与太空天文台顺利工作。在那次搜索的早期,我们发现了非常靠近中心的所有18个部分的光!这是镜面校准的一个很好的起点。”

NASA戈达德太空飞行中心的韦伯光学望远镜元件经理李·范伯格解释了镜面校准过程的早期阶段。

拼接图中可见的每一个独特的点,都是韦伯的18个主镜段所拍摄到的同一颗恒星,这是光学专家和工程师将用来校准整个望远镜的细节宝藏。这一活动决定了每个镜段部署后的校准位置,这是将整个天文台带入科学操作的功能对准的关键的第一步。

NIRCam是天文台的波前传感器和关键成像仪。它被有意选择用于韦伯的初始校准步骤,因为它具有广阔的视野和比其他仪器在更高温度下安全运行的独特能力。它还配有定制的组件,专门设计用于辅助改过程。NNIRCam将在望远镜镜面校准的几乎整个过程中使用。然而,需要注意的是,NIRCam在拍摄这些初始工程图像时,其工作温度远高于理想温度,并且可以在拼图中看到视觉伪影。随着韦伯接近理想的低温工作温度,这些伪影的影响将显著减少。

“将韦伯发射到太空当然是一件激动人心的事情,但对于科学家和光学工程师来说,这当来自恒星的光成功地通过系统进入探测器时,这是一个巅峰时刻。”NASA戈达德航天飞行中心韦伯天文台项目科学家迈克尔·麦克尔文说。

这张“自拍”是用NIRCam仪器内部的一个专门的瞳孔成像透镜制作的,该仪器的设计目的是拍摄主镜部分的图像,而不是太空图像。这项配置在科学操作中不使用,严格用于工程和校准目的。在这种情况下,明亮的部分指向了一颗明亮的恒星,而其他的部分目前还没有处于相同的排列状态。这幅图像显示了主镜对准仪器的早期迹象。
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今后,随着其他三个仪器达到预定的低温工作温度并开始采集数据,韦伯的图像将变得更加清晰,细节更多,也更复杂。第一批科学图像预计将于今年夏天向全世界公布。尽管这是一个重要的时刻,确认韦伯是一个功能性的望远镜,但在未来的几个月里,还有许多工作要做,以使该天文台为使用所有四种仪器进行全面的科学操作做好准备。

参考来源:

https://blogs.nasa.gov/webb/2022/02/11/photons-received-webb-sees-its-first-star-18-times/

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