Augusztus végén közleményt adott ki a NASA, a James Webb Űrteleszkóp április óta vizsgált kisebb műszaki problémájáról. A MIRI-, vagyis a távcső közép-infravörös tudományos műszerének egyik detektora a szükségesnél kevesebb beérkező fényt érzékel, de a NASA eddig lefolytatott elemzése szerint ez nem jelent veszélyt a James Webb küldetésére. Kővágó Angéla beszélgetett Detre Örssel.
A probléma a MIRI (Medium Resolution Spectroscopy) közepes felbontású spektroszkópjában (MRS) lépett fel, amely infravörös adatokat szolgáltat a kozmosz távoli régióiból. A NASA közleménye szerint a jelcsökkenés csakis ezt a műszert érinti, és van megoldás a problémára. Arról, hogy ez mit is jelent pontosan, Detre Örs Hunort kérdeztük, aki a távcső építése idején a MIRI európai elektronikai vezetője volt.
Detre Örs Hunor:
– Az MRS (medium resolution spectrometer), a legjobban használt része a MIRI-nek, ami a tudományos mérések kb. 80 százalékát jelenti. Az MRS egyszerre tud spektrumot és képet is alkotni. Noha a képalkotása nem annyira erős, de amíg egy spektrográffal a legtöbb esetben nincs térbeli felbontás – addig az MRS két dimenzióban teljesen le tud képezni egy galaxist. Igaz, ezt csak néhány tucatszor néhány tucatos felbontással tudja megtenni, de az éppen elég arra, hogy két dimenzióban a spektrális különbségeket látni lehessen egy-egy objektumnál.
– Ezzel például az objektum összetételére lehet következtetéseket levonni?
– Mindenre is. A csillagászok a legtöbb információt egy objektum spektrumából szerzik. A spektrum az objektum kémiai összetételét adja meg, de még a fizikai tulajdonságairól is sok mindent elárul. A képnél a különböző színek a spektrum különböző részeit reprezentálják. De a fizikai tulajdonságait, a spektrumanalízisből fogod megtudni. Minél jobb felbontású a spektrumod, annál inkább el tudod különíteni a különböző anyagokat, de ultrafinom spektrumvonalakból azt is meg lehet mondani, hogy milyen mágneses tér van az adott területen
– Mi lehet az MRS-ben tapasztalható hiba oka?
– Nem a mechanikai résszel van gond, mert engem nem értesítettek. A hosszú hullámhosszú részével már eleinte is voltak problémák, mert nem a világ legjobb német cége készítette a diffrakciós rácsot, hanem egy amerikai cég. Itt arról van szó, hogy egy fém felületbe centiméterenként több ezer vonalat kell belekarcolni egy gyémántdarabbal. Ezt a folyamatot még egy mikroföldrengés is megzavarja -ami mondjuk akkora mintha a közeledben elmenne egy villamos. Ilyenekből még Németország közepén is naponta tucatnyi van. Hónapokig is készülhet egy ilyen elem, hihetetlen precizitást igénylő munka. Azért adták ki az amerikai cégnek, hogy meggyorsítsák a JWST készítését, de végül aztán nem ezen múlt, és a német cégnek is lett volna rá ideje. Már akkor láttuk, hogy kicsit mattabb a felület, mint vártuk, amikor megkaptuk az elkészült rácsot.
– Hogyan működik alapesetben a diffrakciós rács?
– Gyakorlatilag ez a prizma helyett van, -angol nyelven grating-nek hívják. Ez egy olyan tükörfelület, ami mikronos távolságokban „lépcsős” kialakítású. Ez a cikcakkosan barázdált rács, különböző irányokba téríti el a fényt, így azt felbontva interferenciát hoz létre. A különböző irányokba ez a távolság, amivel a fény eltolódik, más és más lesz, így alakul ki a prizmahatás. Ebből az elemből összesen tizenkét darab van a MIRI-ben, két mechanikán. Azért van két mechanika, és két detektor, mert így a rövid és a hosszú hullámhosszakat egyszerre tudjuk mérni. Ezt még segíti egy dikroikus kristály ami kettéválasztja a fényt hosszú és rövid hullámhosszra, ezért tudjuk egy időben elvégezni a méréseket mindkét komponensre. Tehát ugye azt mondtam előbb, hogy a MIRI-ben három detektor van, kettő ez, amiről most beszéltem, és a harmadik az Imager (a képalkotó detektor) amin eredetileg áprilisban észlelték ezt a hibát.
– Mi lehet a probléma megoldása?
– Jelenleg a hiba csökkentésén dolgozik a csapat, az expozíciós idő meghosszabbításával. Ez azt jelenti, hogy még az eddiginél is lassabban készülnek a felvételek, ami azért probléma, mert kevesebb tudományos eredmény születik egységnyi idő alatt, hiszen a távcsőidő is precízen be van osztva. A hosszú hullámhosszú mérések eddig is négyszer hosszabbak voltak, mint amennyi idő alatt normálisan meg lehet csinálni.
– Ez mit jelent? Órákat, napokat?
– Az MRS-nél akár órákat is jelenthet, de ez nagyon függ a megfigyelt objektumtól. Ha nagyon fényes, akkor percek alatt megvan. Ha az ember mindhárom csatornán végig méri az kb. 20-30 perc, de a legfényesebb objektumnál is háromszor kell váltani a mechanikával, ez minimum 15 perc.
– Ha minden rendben megy, mi mindent lehet vizsgálni a MIRI ezen részével?
– Ez a hullámhossz a legnagyobb értéke az egész James Webbnek. Így tudjuk a legtávolabbi galaxisokat vizsgálni, ezért baj, ha éppen ebből vesztünk kutatási időt. A detektor képes spektrumot felvenni 5-től egészen 28,5 mikronig. Itt lehet pl. keletkező csillagokat, vagy az azok körül lévő hideg port megfigyelni. Ezen a hullámhosszon, ilyen felbontásra csak a Webb képes. A Hubble max. 2 mikronig látott, a MIRI LRS (Low Resolution Spectroscopy) része 14 mikronig lát, úgyhogy sajnos hiába érvelnek azzal, hogy a képalkotó rész jól működik, a legérdekesebb új információ megszerzéséhez erre a spektrális részre van szükség.
– A megjelent sajtóközleményben azt írják, hogy jelenleg még vizsgálják a koronográf részt is. Ennek mi a feladata?
– A koronográf mód az LRS-el és az Imager-el a harmadik detektoron van. (Korábban beszéltünk róla hogy az MRS rész két másik detektort tartalmaz) Erről azt kell tudni, hogy ez kicsit „techdemo”, mert ez a típus most repül először és több munkánk volt vele mint gondoltuk. Alapvetően jól működik, csak nem olyan teljesítményű, amit vártunk. Itt tulajdonképpen négy koronográf dolgozik együtt. Az egyik, a LYOT típusú, 25 mikronon működik, és a közepén van egy kis kör, ami fizikailag kitakarja például egy erős csillag fényét, így láthatóvá válik, ami körülötte történik. A másik három úgy segíti a képalkotást, hogy interferometrikusan oltják ki, a középen lévő objektumot.
Ezzel nagyon nagy kontrasztú égitesteket lehet megfigyelni, pl. ha van egy csillag körül néhány bolygó, amelyeknek nagyságrendekkel gyengébb a fényük, azt csak ezzel a koronográffal lehet vizsgálni. Sokszor használják születő bolygók akkréciós korongjának megfigyelésére, így látható, hogy hol vannak sűrűbb részek, mert akkor ott jön létre a bolygó. Kettős csillagokat is tanulmányozhatnak vele, ilyenkor az egyiket kitakarják, hogy a másikról gyűjthessenek információkat.
– Mekkora fennakadást okozhat ez a probléma a James Webb működésében és mi ilyenkor a hivatalos protokoll?
– Egy kis probléma okainak kinyomozása maximum egy hét, de ez nem annyira kicsi, ha már tavasz óta ezzel foglalkoznak. Azt is hozzá kell tenni, ha már nyilvánosságra hozták, akkor kezdenek egyenesbe jönni, és dolgoznak a megoldáson. Most a közlemény szerint az adatokat átnézik egészen a földi tesztekig visszamenőleg, – ami több száz Terabyte-nyi adatot jelent – hogy felmérjék, milyen ütemben romlik a képalkotás. Amikor tavaly a mechanikai hibát nyomoztuk, akkor abban a teamben, a végén már 80-100 ember dolgozott, mert ilyenkor behívnak mindenféle szakértőt, aki elérhető. Minden egyes gondolatot, vagy szálat, ami felmerülhet arra nézve, hogy hogyan tovább, meg kell beszélni. Az ilyen vizsgálatoknak mindig az az alapvető kérdése, hogy felmérjék a tendenciát, ami alapján becslést lehet tenni, hogy mit várhatunk a jövőben. Ez a folyamat még nem zárult le, ha lesznek további publikus információk, azt természetesen megosztjuk az érdeklődőkkel.
