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 pasado día 7, el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de Webb, un desarrollo conjunto de la Nasa y la ESA, alcanzó su temperatura operativa final por debajo de los 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 menos 183 grados Celsius. Pero bajar a menos 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 a qué velocidad 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.
