제임스 웹 우주 망원경, 사이클 1에서 우주 적외선 이미징의 새로운 시대 진입

Feb 24, 2024

제임스 웹 우주 망원경의 궤도 진입 첫해에는 6개월 간의 보정 과정, 거울이 부서지는 미세 유성체 충돌, 우주가 시작된 지 약 3억 5천만 년 후인 지금까지 포착된 가장 초기 은하 중 하나인 GLASS-z12의 적외선 영상이 포함되었습니다. 이전 관측 기록은 2016년 허블 우주망원경이 포착한 GN-z11의 빅뱅 이후 4억년 만이다.

Webb은 6개월 간의 장비 냉각, 교정, 거울 정렬 및 기타 시운전 활동을 거쳐 7월 11일부터 완전한 과학 작업을 시작했습니다. 미국 항공우주국(NASA) 관계자는 7월 12일 JWST의 첫 번째 이미지인 '웹의 첫 번째 심층장(Webb's First Deep Field)'을 공개 공개했는데, 이는 은하단 SMACS 0723이 46억년 전에 나타난 모습을 보여줍니다.

NASA에 따르면 "웹의 첫 번째 딥 필드(Webb's First Deep Field)"는 팽창하는 우주의 작은 조각으로, 팔 길이로 잡은 모래알 크기 정도입니다. 이는 JWST의 근적외선 카메라(NIRCam)를 사용하여 12.5시간 동안 다양한 적외선 파장에서 촬영한 이미지를 편집한 것입니다. 이에 비해 허블 우주 망원경의 상징적인 1995년 딥 필드 이미지는 10일간의 궤도 노출 시간에 걸쳐 100시간 이상의 총 노출 시간이 필요했습니다.

Webb을 개발한 20,000명 이상의 엔지니어로 구성된 팀은 원래 임무 기간을 5~10년으로 예상했습니다. 그러나 NASA는 Ariane 5에서 완벽하게 분리된 후 Webb이 궤도에서 20년 동안 지속될 수 있는 충분한 제트 추진제를 탑재하고 있음을 확인했습니다.

Webb이 2021년 12월 25일 출시부터 7월에 공식 과학 운영을 시작하는 데 6개월 이상 걸린 이유는 무엇입니까? 지구에서 150만 킬로미터 떨어진 두 번째 라그랑주 지점(L2)에 JWST를 배포하는 작업은 344개의 잠재적인 단일 지점 오류가 포함된 궤도상 배포 프로세스를 통해 한 달 동안 지속되었습니다.

이러한 실패의 대부분은 Webb의 금도금 주 거울의 18개 개별 육각형 세그먼트가 펼쳐지는 배포 첫 2주 이내에 극복되었습니다. 해당 부분의 뒷면에 부착된 155개의 모터를 사용하여 거울은 태양, 달, 태양에서 생성되는 빛과 열을 향하는 망원경 측면과 Webb의 선실드에 의해 분리된 우주의 가장 초기 영역을 바깥쪽으로 볼 수 있도록 정렬되었습니다. 태양계의 지구와 다른 행성.

전개 및 거울 정렬 과정에 이어 1월과 4월 사이에 JWST를 운영하는 우주 망원경 우주 연구소(STScI) 팀은 적외선 장비를 작동 온도까지 냉각하는 데 중점을 두었습니다. 이 기간은 Webb의 4개 적외선 장비인 NIRCam, 근적외선 분광기(NIRSpec), 중적외선 장비(MIRI) 및 미세 유도 센서의 종합적인 광학 이미지 품질과 성능을 교정하고 확인하는 데에도 사용되었습니다. 근적외선 이미저 및 무슬릿 분광기(FGS/NIRISS).

MIRI는 중적외선 5000~28000nm 파장 범위에서 우주의 가장 어둡고 가장 먼 부분을 관찰하는 임무를 수행하기 때문에 4개 장비 중 가장 낮은 작동 온도가 필요합니다. NASA에 따르면 중적외선 카메라/분광기는 4월 7일에 최종 작동 온도인 7K(~ -447°F, -230°C)에 도달했습니다.

근적외선 장비인 NIRCam, NIRSpec, FGS/NIRISS는 수동 냉각 시스템을 통해 약 39K(~ -389°F, -234°C)의 더 따뜻한 온도에서 작동합니다. 다른 세 가지 장비 각각은 MIRI가 7K에 도달하기 몇 주 전에 목표 온도에 도달했습니다.

Webb에는 총 17개의 계측기 모드가 있습니다. 7월에 전체 시운전 프로세스를 완료한 후 JWST 팀은 과학 기기 성능에 대한 모드별 준비 기준과 비교하여 17개 모드 모두에서 수집된 성능 데이터를 검토했습니다.

이 프로세스는 7월 10일에 완료되었지만 STScI 팀은 망원경의 모든 시스템 구성 요소 및 응용 프로그램에 대한 모든 사용자 관련 업데이트를 추적하는 온라인 JWST 사용자 문서 시스템인 JDox에 수집된 교정, 성능 및 해상도 데이터를 계속 업데이트하고 있습니다. 보고서에 따르면 JWST 과학 성과 보고서에 포함된 최종 시운전 데이터를 기반으로 JWST의 거울은 요구 사항보다 깨끗하고 전반적인 광학 장치가 더 잘 정렬되어 있으며 미세한 안내 시스템이 관측소를 "필요한 것보다 몇 배 더 정확하고 정확하게" 가리킵니다. .