I controllori dei veicoli spaziali hanno iniziato ad alimentare i quattro strumenti all'avanguardia del telescopio spaziale James Webb della NASA mentre si preparano per i primi scorci dell'osservazione di una stella bersaglio, chiamata HD 84406, si trova a 241 anni luce dalla Terra e fa parte della costellazione dell'Orsa Maggiore, il Grande Orso. Le immagini non saranno utilizzate per la scienza, ma aiuteranno i team di terra ad allineare i 18 segmenti dorati dello specchio principale di Webb largo 6,5 metri. Le immagini saranno scattate dalla Near Infrared Camera (NIRCam) di Webb, che deve prima raffreddarsi fino alla sua temperatura operativa di meno 153 gradi Celsius.
"All'inizio, avremo 18 singole immagini sfocate", ha spiegato a Space.com Mark McCaughrean, scienziato del JWST Science Working Group e consulente senior presso l'Agenzia Spaziale Europea (ESA), che ha familiarità con il processo. "Alla fine, avremo una bella immagine nitida". NIRCam continuerà a fissare HD 84406 mentre gli esperti di ottica di Webb spostano i segmenti dello specchio in gradini su scala nanometrica per creare una superficie perfettamente liscia.
Questo lavoro dovrebbe durare fino alla fine di aprile. Solo dopo i singoli strumenti scientifici inizieranno ad allenare completamente i loro occhi sugli oggetti nell'universo vicino e lontano. Le prime immagini vere e proprie dovrebbero essere rivelate al pubblico a fine giugno o all'inizio di luglio.
McCaughrean ha spiegato che nessuno degli altri tre strumenti potrebbe assumere il compito di NIRCam nell'aiutare ad allineare lo specchio. Il successo del telescopio dipende da NIRCam e semplicemente non è permesso che fallisca. "Se NIRCam fallisse, non saremmo in grado di allineare lo specchio", ha dichiarato McCaughrean. "Ecco perché si tratta essenzialmente di due telecamere in una. C'è una ridondanza completa. Se uno fallisce, abbiamo ancora l'altro".
Dei restanti tre strumenti, il Mid-Infrared Instrument (MIRI) è già stato parzialmente acceso durante la crociera di un mese del telescopio verso la sua destinazione. Nel caso degli altri due, il Near Infrared Spectrograph (NIRSPec) e il Fine Guidance Sensor/Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (FGS/NIRiss), i team di controllo hanno ora spento i riscaldatori che li tenevano caldi durante la fase di crociera. Questi riscaldatori hanno permesso agli strumenti di rilasciare gradualmente l'aria intrappolata al loro interno e prevenire la condensazione dell'acqua e l'accumulo di ghiaccio.
Ci vorranno settimane prima che gli strumenti raggiungano le loro temperature operative. Per MIRI, questa temperatura è di soli 5,5 gradi Celsius sopra lo zero assoluto (meno 273 gradi C), la temperatura più fredda possibile alla quale si ferma il movimento degli atomi (che sono la fonte di calore nell'universo). Gli spettrografi possono funzionare a temperature leggermente più calde di meno 236 gradi C.
Queste temperature estremamente basse sono fondamentali per Webb per essere in grado di svolgere i suoi compiti scientifici. Il telescopio è stato progettato per fotografare le stelle e le galassie più antiche che si sono formate nell'universo nelle prime centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Ma a causa dell'espansione dell'universo, la luce emessa da queste galassie è visibile solo nelle lunghezze d'onda infrarosse (un risultato del cosiddetto redshift). Poiché la luce infrarossa è essenzialmente calore, il segnale debole non sarebbe evidente se il telescopio stesso irradiasse calore.
Mentre le telecamere, come NIRCam e MIRI, produrranno immagini mozzafiato di stelle e galassie, gli spettrografi forniranno informazioni dettagliate sulla composizione chimica di quegli oggetti distanti, ha spiegato McCaughrean. Il James Webb Space Telescope è arrivato a destinazione, il Lagrangian Point 2 (L2), il 24 gennaio. L2 è un punto sull'asse sole-Terra situato ad una distanza di 1,5 milioni di chilometri dalla Terra lontano dal sole.
L'interazione gravitazionale dei due corpi crea condizioni stabili a L2, il che lo rende un luogo popolare per le missioni astronomiche. Un veicolo spaziale in questo punto orbita attorno al sole in sincronia con la Terra (in pratica il James Webb Space Telescope non si trova direttamente a L2 ma fa cerchi intorno ad esso mentre accompagna la Terra intorno al sole).
Il James Webb Space Telescope è stato lanciato il 25 dicembre dopo un decennio di ritardi. La missione da 10 miliardi di dollari, ideata dagli astronomi nei primi anni 1990, ha spinto i limiti di ciò che è tecnicamente possibile. Una volta allineati i suoi specchi e calibrati gli strumenti, Webb dovrebbe rivoluzionare molte aree dell'astronomia. Oltre alle prime stelle e galassie, Webb contribuirà allo studio degli esopianeti, della formazione stellare, della materia oscura e persino del sistema solare e dei suoi asteroidi.