Es quizás la definición misma de genial. El instrumento de infrarrojo medio del telescopio espacial James Webb se encuentra ahora en su temperatura de funcionamiento súper baja.
El instrumento ensamblado en el Reino Unido ha alcanzado una temperatura decididamente fría de -267 ° C, o solo seis grados por encima del «cero absoluto».
Esta temperatura inimaginablemente baja no está muy lejos del punto en el que se supone que todos los átomos dejan de moverse.
El estado gélido de MIRI permitirá que el observatorio Webb vea el Universo distante con un detalle sin precedentes.
El hito de la temperatura, confirmado por la agencia espacial estadounidense Nasa el miércoles, fue aclamado por la co-investigadora principal británica del instrumento, la profesora Gillian Wright.
«El proceso de enfriamiento ha sido una validación de nuestro diseño térmico», le dijo a BBC News.
«Cuando planeas estas cosas, siempre tienes contingencias. Hay ‘¿y si?’; ¿cómo reaccionarías si sucede esto o aquello? Pero se ha hecho de una sola vez. Es un logro realmente fantástico».
MIRI es uno de los cuatro instrumentos en Webb, que es el sucesor del venerable Telescopio Espacial Hubble y se espera que no sea menos revolucionario.
Sin embargo, una diferencia clave es que Webb estará sintonizado para ver el Universo en longitudes de onda más largas, en el infrarrojo.
Esto significa que debe protegerse de todas las fuentes de calor, incluido su propio hardware, que de lo contrario brillaría en la misma porción del espectro de luz que desea detectar.
Con este fin, Webb desplegó un parasol gigante poco después de su lanzamiento el 25 de diciembre.
Esta membrana del tamaño de una cancha de tenis ocultó todas las partes importantes del telescopio.
Esto fue suficiente en el entorno del espacio para enfriar pasivamente tres de los instrumentos en Webb a sus temperaturas objetivo de poco menos de -233 ° C, o para usar la escala de temperatura más científica: 40 kelvin.
Pero esto no es lo suficientemente frío para MIRI, que funcionará con las longitudes de onda infrarrojas más largas en el rango de sensibilidad de Webb.
«Nuestros detectores tienen que estar a menos de 7K, o se inundan con lo que llamamos ‘corriente oscura'», dijo el profesor Wright.
«Si estamos por encima de esta temperatura, los movimientos inherentes de los átomos dentro de los detectores crean una carga y eso es lo que estarían midiendo por encima de 7K. La óptica, o los espejos, dentro de MIRI deben tener menos de 12K», dijo el director de explicó el Centro de Tecnología de Astronomía del Reino Unido en Edimburgo.
Lograr un régimen aún más frío ha requerido una unidad de refrigeración activa, o enfriador criogénico, desarrollado y construido por ingenieros del fabricante aeroespacial estadounidense Northrop Grumman.
La unidad es una red de bombas, válvulas y tuberías que impulsa el gas helio a varias presiones a través del telescopio para absorber el exceso de calor dentro de MIRI y luego descargarlo lejos del instrumento.
Una vez alcanzada la temperatura de funcionamiento, el equipo MIRI puede continuar con la preparación de las observaciones.
Esto implica primero garantizar que el enfoque del enorme espejo de 6,5 m de ancho de Webb funcione para MIRI tan bien como lo hace para los otros instrumentos del telescopio.
Luego está el trabajo de calibración: confirmar que MIRI está entregando los datos de su cámara y espectrógrafos de una manera esperada y entendida.
Es probable que todo esto tarde un par de meses.
La cámara de MIRI eventualmente nos dará grandes vistas del cosmos, como lo ha hecho el Hubble; los espectrógrafos revelarán la química, la temperatura, la densidad y la velocidad de muchos de los objetos a la vista.
James Webb tiene una serie de objetivos que incluyen la búsqueda de las primeras estrellas que brillan en el Universo y estudiar en detalle la formación y evolución de las galaxias.
MIRI estará involucrada en todo esto.
Entre sus tecnologías inteligentes se encuentran cuatro coronógrafos. Estos son pequeños discos colocados en el campo de visión para su uso en imágenes de alto contraste. Permitirán que Webb bloquee el resplandor de una estrella para estudiar solo los planetas que la orbitan.
Los coronógrafos están en una rueda de diferentes filtros de imágenes desarrollados por el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) en Heidelberg, Alemania.
Este mecanismo, al igual que los detectores y la óptica en MIRI, tendrá que seguir funcionando en las condiciones de frío extremo dentro del instrumento durante lo que podrían ser los próximos 20 años.
MIRI se produjo en una asociación entre un consorcio europeo, liderado desde el Reino Unido, y la NASA. Se trajeron componentes de toda Europa y América para ensamblarlos y probarlos en el Reino Unido antes de enviarlos a los EE. UU. para su integración en el telescopio.
Los estudios conceptuales sobre lo que se convertiría en MIRI comenzaron a fines de la década de 1990. Ahora está casi listo para comenzar a fotografiar y analizar el Universo.
