NIRCam es un instrumento a bordo del telescopio espacial James Webb que se lanzará . Tiene dos tareas principales, como un generador de imágenes de 0,6 a 5 micrones de longitud de onda y como un sensor de frente de onda para mantener los espejos de 18 secciones funcionando como uno solo. [1] [2] En otras palabras, es una cámara y también se utiliza para proporcionar información para alinear los 18 segmentos del espejo primario. [3] Es una cámara infrarroja con diez matrices de detectores de telururo de mercurio-cadmio (HgCdTe), y cada matriz tiene una matriz de 2048x2048 píxeles. [1] [2] La cámara tiene un campo de visión de 2.2x2.2 minutos de arco con una resolución angular de 0.07 segundos de arco a 2 micrones. [1]NIRCam también está equipado con coronógrafos, que ayudan a recopilar datos sobre exoplanetas cercanos a las estrellas. Ayuda a obtener imágenes de cualquier cosa que esté cerca de un objeto mucho más brillante, porque el coronógrafo bloquea esa luz. [2] NIRCam está alojado en el Módulo de Instrumentos de Ciencias Integradas , al cual está unido físicamente por puntales. [3] [4] [5] [6] Está diseñado para funcionar a 37 Kelvin (aproximadamente menos 400 grados Fahrenheit), por lo que puede detectar radiación infrarroja en esta longitud de onda. [3] [7] Está conectado al ISIM mediante puntales y correas térmicas que se conectan a los radiadores de calor, lo que ayuda a mantener su temperatura. [3] El Focal Plane Electronics operó a 290 kelvin. [3]
NIRCam debería poder observar una magnitud tan tenue como +29 con una exposición de 10000 segundos (aproximadamente 2,8 horas). [8] Hace estas observaciones en luz de 0,6 (600 nm) a 5 micrones (5000 nm) de longitud de onda. [4] Puede observar en dos campos de visión, y cualquiera de los lados puede tomar imágenes o, a partir de las capacidades del equipo de detección de frente de onda , la espectroscopia. [9] La detección del frente de onda es mucho más fina que el grosor de un cabello humano promedio. [10] Debe funcionar con una precisión de al menos 93 nanómetros y en las pruebas incluso ha alcanzado entre 32 y 52 nm. [10] Un cabello humano tiene miles de nanómetros de diámetro. [10]
Principal
Componentes
Los componentes del sensor de frente de onda incluyen: [9]
- Sensores Hartmann dispersos
- Grisms
- Lentes débiles
Partes de NIRCam: [11]
- Espejo pick-off
- Coronógrafo
- Espejo de primer pliegue
- Lentes colimadores
- Divisor de haz dicroico
- Rueda de filtro de onda larga
- Grupo de lentes de cámara de onda larga
- Plano focal de onda larga
- Conjunto de rueda de filtro de onda corta
- Grupo de lentes de cámara de onda corta
- Espejo plegable de onda corta
- Lente de imagen de la pupila
- Plano focal de onda corta
Descripción general
NIRCam tiene dos sistemas ópticos completos para redundancia. [3] Los dos lados pueden operar al mismo tiempo y ver dos parches de cielo separados; los dos lados se denominan lado A y lado B. [3] Las lentes utilizadas en la óptica interna son refractores triples . [3] Los materiales de las lentes son fluoruro de litio (LiF), fluoruro de bario (BaF 2 ) y seleniuro de zinc (ZnSe). [3] Las lentes triplete son ópticas de colimación . [12] La lente más grande tiene 90 mm de apertura clara. [12]
El rango de longitud de onda observado se divide en una banda de longitud de onda corta y una de longitud de onda larga. [13] La banda de longitud de onda corta va de 0,6 a 2,3 micrones y la banda de longitud de onda larga va de 2,4 a 5 micrones; ambos tienen el mismo campo de visión y acceso a un coronógrafo. [13] Cada lado de la NIRCam visualiza un parche de cielo de 2,2 minutos de arco por 2,2 minutos de arco en las longitudes de onda corta y larga; sin embargo, el brazo de longitud de onda corta tiene el doble de resolución. [12] El brazo de longitud de onda larga tiene una matriz por lado (dos en total) y el brazo de longitud de onda corta tiene cuatro matrices por lado, u 8 en total. [12] El lado A y el lado B tienen un campo de visión único, pero están adyacentes entre sí. [12] En otras palabras, la cámara mira dos campos de visión de 2,2 minutos de arco de ancho que están uno al lado del otro, y cada una de estas vistas se observa en longitudes de onda cortas y largas simultáneamente con el brazo de longitud de onda corta que tiene el doble de resolución que el más largo. brazo de longitud de onda. [12]
Los constructores de NIRCam son la Universidad de Arizona y la empresa Lockheed Martin , en cooperación con la agencia espacial estadounidense NASA. [2] NIRCam se completó en julio de 2013 y se envió al Goddard Spaceflight Center, que es el centro de la NASA que gestiona el proyecto JWST. [7]
Los cuatro principales objetivos científicos de NIRCam incluyen:
1. Explorar la formación y evolución de los primeros objetos luminosos y revelar la historia de reionización del Universo.
2. Determinar cómo los objetos vistos en la actualidad (galaxias, galaxias activas y cúmulos de galaxias) se ensamblaron y evolucionaron a partir del gas, las estrellas y los metales presentes en el Universo temprano.
3. Mejorar nuestra comprensión del nacimiento de estrellas y sistemas planetarios.4. Estudiar las condiciones físicas y químicas de los objetos de nuestro sistema solar con el objetivo de comprender el origen de los componentes básicos de la vida en la Tierra.
- Oportunidades científicas con la cámara de infrarrojos cercanos (NIRCam) en el telescopio espacial James Webb (JWST) Biechman, et al. [14]
Electrónica
Los datos de los sensores de imagen (matrices de plano focal) son recopilados por Focal Plane Electronics y enviados a la computadora ISIM. [3] Los datos entre el FPE y la computadora ISIM se transfieren mediante la conexión SpaceWire . [3] También hay electrónica de control de instrumentos (ICE). [3] Las matrices de plano focal contienen 40 millones de píxeles. [7]
El FPE proporciona o supervisa lo siguiente para el FPA: [7]
- Potencia regulada
- Sincronización de datos de salida
- Control de temperatura
- Controles de modo operativo
- Acondicionamiento de datos de imagen
- Amplificación de datos de imagen
- Digitalización de datos de imágenes
Filtros
NIRcam incluye ruedas de filtro que permiten que la luz proveniente de la óptica se envíe a través de un filtro antes de que sea registrada por los sensores. [14] Los filtros tienen un cierto rango en el que dejan pasar la luz, bloqueando las otras frecuencias; esto permite a los operadores de NIRCam cierto control sobre las frecuencias que se observan al realizar una observación con el telescopio. [14]
Mediante el uso de múltiples filtros, el corrimiento al rojo de las galaxias distantes se puede estimar mediante fotometría. [14]
Filtros NIRcam: [15] Filtros de longitud de onda corta (por debajo de la banda muerta dicroica)
- F070W
- F090W
- F115W
- F140M
- F150W
- F150W2
- F162M - en rueda de pupila, usado en serie con F150W2
- F164N - en rueda de pupila, usado en serie con F150W2
- F182M
- F187N
- F200W
- F210M
- F212N
Filtros de longitud de onda larga (por encima de la banda muerta dicroica)
- F250M
- F277W
- F300M
- F322W2
- F323N - en rueda de pupila, usado en serie con F322W2
- F335M
- F356W
- F360M
- F405N - en rueda de pupila, usado en serie con F444W
- F410M
- F430M
- F444W
- F460M
- F466N - en rueda de pupila, usado en serie con F444W
- F470N - en rueda de pupila, usado en serie con F444W
- F480M
Diagrama etiquetado
Ver también
- Elemento de telescopio óptico
- Cronología del telescopio espacial James Webb
- Cámara de infrarrojos cercanos y espectrómetro multiobjeto (extinto instrumento NIR Hubble)
- Cámara de campo amplio 3 (instrumento NIR Hubble actual)
- MIRI (instrumento de infrarrojos medios) (cámara / espectrógrafo de 5-28 micrones de JWST)
- Cámara de matriz de infrarrojos ( cámara Spitzer de infrarrojo cercano a medio)
Referencias
- ^ a b c "NIRCAM" . Consultado el 5 de diciembre de 2016 .
- ^ a b c d "El telescopio espacial James Webb" . Consultado el 5 de diciembre de 2016 .
- ^ a b c d e f g h i j k l Descripción general del instrumento NIRCam
- ^ a b "NIRCAM" . Consultado el 6 de diciembre de 2016 .
- ^ "El telescopio espacial James Webb" . Consultado el 6 de diciembre de 2016 .
- ^ [1]
- ^ a b c d "NirCam" . www.lockheedmartin.com . Consultado el 21 de enero de 2017 .
- ^ [2]
- ^ a b [3]
- ^ a b c "Lockheed Martin prepara uno de los instrumentos de infrarrojos más sensibles jamás fabricados para el telescopio de la NASA" . www.lockheedmartin.com . Consultado el 21 de enero de 2017 .
- ^ "NIRCam para JWST" . Consultado el 5 de diciembre de 2016 .
- ^ a b c d e f [4]
- ^ a b [5]
- ^ a b c d [6]
- ^ "NIRCam" .
enlaces externos
- Sitio web de JWST NASA - NIRCam
- NIRCam
- Galería de NIRCam en Flickr
- Guía de bolsillo NIRCam (2 páginas .pdf)
- Espectroscopía sin rendija con la cámara de infrarrojo cercano del telescopio espacial James Webb (JWST NIRCam)