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O Telescópio Espacial James Webb da NASA verá as primeiras galáxias a se formarem após o big bang, mas para isso seus instrumentos precisam primeiro esfriar – muito frios. Em 7 de abril, o Mid-Infrared Instrument (MIRI) de Webb – um desenvolvimento conjunto da NASA e da ESA (Agência Espacial Européia) – atingiu sua temperatura operacional final abaixo de 7 kelvins (menos 447 graus Fahrenheit, ou menos 266 graus Celsius).
Junto com os outros três instrumentos de Webb, o MIRI inicialmente esfriou à sombra do protetor solar do tamanho de uma quadra de tênis de Webb, caindo para cerca de 90 kelvins (menos 298 F, ou menos 183 C). Mas cair para menos de 7 kelvins exigia um criorefrigerador elétrico . Na semana passada, a equipe passou por um marco particularmente desafiador chamado de “ ponto de aperto ”, quando o instrumento passa de 15 kelvins (menos 433 F, ou menos 258 C) para 6,4 kelvins (menos 448 F, ou menos 267 C).
“A equipe do cooler do MIRI trabalhou muito no desenvolvimento do procedimento para o ponto de aperto”, disse Analyn Schneider, gerente de projeto do MIRI no Jet Propulsion Laboratory da NASA no sul da Califórnia. “A equipe estava animada e nervosa ao entrar na atividade crítica. No final, foi uma execução manual do procedimento, e o desempenho do cooler é ainda melhor do que o esperado.”
A baixa temperatura é necessária porque todos os quatro instrumentos do Webb detectam luz infravermelha – comprimentos de onda ligeiramente maiores do que aqueles que os olhos humanos podem ver. Galáxias distantes, estrelas escondidas em casulos de poeira e planetas fora do nosso sistema solar emitem luz infravermelha. Mas o mesmo acontece com outros objetos quentes, incluindo o próprio hardware eletrônico e óptico de Webb. O resfriamento dos detectores dos quatro instrumentos e do hardware ao redor suprime essas emissões infravermelhas. O MIRI detecta comprimentos de onda infravermelhos mais longos do que os outros três instrumentos, o que significa que precisa ser ainda mais frio .
Outra razão pela qual os detectores do Webb precisam ser frios é suprimir algo chamado corrente escura, ou corrente elétrica criada pela vibração dos átomos nos próprios detectores. A corrente escura imita um sinal verdadeiro nos detectores, dando a falsa impressão de que eles foram atingidos pela luz de uma fonte externa. Esses sinais falsos podem abafar os sinais reais que os astrônomos querem encontrar. Como a temperatura é uma medida de quão rápido os átomos no detector estão vibrando, reduzir a temperatura significa menos vibração, o que, por sua vez, significa menos corrente escura.
A capacidade do MIRI de detectar comprimentos de onda infravermelhos mais longos também o torna mais sensível à corrente escura, por isso precisa ser mais frio do que os outros instrumentos para remover totalmente esse efeito. Para cada grau que a temperatura do instrumento aumenta, a corrente escura aumenta por um fator de cerca de 10.
Assim que o MIRI atingiu os gélidos 6,4 kelvins, os cientistas iniciaram uma série de verificações para garantir que os detectores estivessem operando conforme o esperado. Como um médico procurando por qualquer sinal de doença, a equipe do MIRI analisa os dados que descrevem a saúde do instrumento e, em seguida, dá ao instrumento uma série de comandos para ver se ele pode executar as tarefas corretamente. Este marco é o culminar do trabalho de cientistas e engenheiros em várias instituições, além do JPL, incluindo Northrop Grumman, que construiu o criocooler, e Goddard Space Flight Center da NASA, que supervisionou a integração do MIRI e do cooler ao resto do observatório. .
FONTES:
https://www.nasa.gov/feature/jpl/webb-telescope-s-coldest-instrument-reaches-operating-temperature
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