Takzvané inženýrské fotografie z Teleskopu Jamese Webba jsme už v minulých měsících viděli. Sloužily totiž ke kalibraci optických členů teleskopu. S tím, jak se blíží zveřejnění prvních vědeckých snímků a spekter, přišel čas pochlubit se také takzvanými inženýrskými spektrálními měřeními. A co víc, bude to rovnou z vědecky jedinečného přístroje MIRI, který jako jediný na palubě JWST dokáže sledovat vesmír na delších vlnách střední infračervené oblasti. Průvodci, kteří nám představí režim spektroskopie se středním rozlišením, budou v tomto případě experti na slovo vzatí. Tento text je překladem článku z blogu JWST, který v originále sepsali David Law ze STScI (Space Telescope Science Institute) a Alvaro Labiano z CAB (Centro de Astrobiologίa).

Jedním z nejkomplexnějších přístrojových režimů na JWST je MRS – spektroskopie přístroje MIRI se středním rozlišením. Jedná se v podstatě o spektrograf kompletního pole (integral-field spectrograph), který současně poskytuje spektrální a prostorové informace o celém zorném poli. Spektrograf v podstatě vytváří trojrozměrné „datové krychle“, ve kterých každý pixel je obrázkem obsahujícím jedinečné spektrum. Takové spektrografy jsou mimořádně výkonnými nástroji ke studiu složení a kinematiky astronomických objektů. Kombinují totiž výhody jak tradičních snímkovacích, tak i spektroskopických metod.

Spektrální rozlišovací schopnost (pozorovaná vlnová délka děleno nejmenším detekovatelným rozdílem vlnových délek) v režimu MRS v celém zorném poli.
Zdroj: https://jwst-docs.stsci.edu/

Režim MRS je navržen tak, aby měl spektrální rozlišovací schopnost (pozorovaná vlnová délka děleno nejmenším detekovatelným rozdílem vlnových délek) přibližně 3 000. Tato hodnota je dostatečně vysoká, aby bylo možné rozlišit klíčové atomární a molekulární vlastnosti v širokém spektru prostředí. Na nejvyšší úrovni červeného posuvu bude režim MRS schopen studovat emise vodíku z prvních galaxií. Na nižší úrovni červeného posuvu bude analyzovat molekulární stopy uhlovodíků v blízkých prachových galaxiích, nebo detekovat jasné spektrální stopy prvků, jako je kyslík, argon a neon, které nám mohou prozradit mnoho věcí o vlastnostech ionizovaného plynu v mezihvězdném prostředí. MRS ale najde uplatnění i u bližších cílů. S jeho pomocí mají vzniknout spektrální mapy zaměřené na stopy vodního ledu a jednoduchých organických látek v obřích planetách naší soustavy, ale i v discích kolem jiných hvězd, kde se planety teprve formují.

Pokrytí vlnových délek kanálů režimu MRS přístroje MIRI. Jediná expozice v režimu MRS získá současně data v jedné třetině kanálů 1, 2, 3 a 4 (buď v rozsahu KRÁTKÝCH, STŘEDNÍCH, nebo DLOUHÝCH vlnových délek daného kanálu).
Zdroj: https://jwst-docs.stsci.edu/

Abychom co možná nejefektivněji pokryli rozpětí vlnových délek 5 – 28 mikrometrů, jsou kompletní pole režimu MRS rozdělena do 12 individuálních svazků vlnových délek, z nichž každý se musí kalibrovat individuálně. Během uplynulých týdnů se tým kolem přístroje MIRI (velká mezinárodní skupina astronomů z USA a Evropy) zaměřila primárně na kalibraci komponentů režimu MRS. Jejich cílem bylo ujistit se, že všech 12 pásem je prostorově správně zarovnáno nejen vůči sobě, ale i vůči snímači MIRI, aby bylo možné jej použít k přesnému umístění cílů do menšího zorného pole MRS.

A nyní již přichází čas na to, co jsme slibovali na začátku článku. Experti z NASA zveřejnili výsledky rané fáze testů tohoto zarovnávacího procesu. Cílem těchto zveřejněných obrázků má být ilustrace, jaké kvality se dá ve dvanácti pásmech dosáhnout. Snímkovaným objektem je ve všech případech jasná obří hvězda HD 37122, kterou můžeme vidět na jižní obloze ve Velkém Magellanově mračnu.

Jedná se o první inženýrské „kostky dat“ pro každý z dvanácti spektrálních pásem režimu MRS, které ilustrují astrometrickou registraci a kvalitu obrazu při pozorování hvězdy HD 37122. V každém panelu je čárkovaným azurovým kruhem vyznačena oblast o poloměru 1 úhlové vteřiny kolem předpokládané polohy hvězdy podle nebeských souřadnic. Zatímco hvězda je jasná na krátkých vlnových délkách, slábne směrem k delším vlnovým délkám, kde režim MRS detekoval také tepelnou emisi z primárního zrcadla Webbova teleskopu.
Zdroj: https://blogs.nasa.gov/

Jakmile jsou prostorové zarovnání a kvalita snímků v několika pásmech dobře charakterizovány, začíná tým kolem MIRI přesouvat svou pozornost ke kalibraci spektroskopické odezvy přístroje. Tento krok bude zahrnovat řešení vlnových délek a spektrálního rozlišení v každém z dvanácti zorných polí pomocí pozorování emisních čar objektů a difúzních planetárních mlhovin vyvržených umírajícími hvězdami.

Tato část vlnového rozsahu režimu MRS přístroje MIRI ukazuje technická kalibrační data získaná snímkováním Seyfertovy galaxii NGC 6552 (červená čára) v souhvězdí Draka. Silná emisní stopa je způsobena molekulárním vodíkem, přičemž v jeho blízkosti se nachází další slabší stopa. Modrá čára ukazuje pro srovnání spektrum podobné galaxie s nižším spektrálním rozlišením z přístroje IRS na Spitzerově teleskopu. Webbova testovací pozorování byla získána za účelem kalibrace vlnových délek spektrografu.
Zdroj: https://blogs.nasa.gov/

Chtěli bychom také ukázat mimořádnou spektrální rozlišovací schopnost režimu MRS. Tu si demonstrujeme na malém úseku spektra získaného z nedávných technických pozorování aktivního galaktického jádra v jádře Seyfertovy galaxie NGC 6552. Jakmile budou stanoveny základní charakteristiky přístroje, bude možné zkalibrovat režim MRS, aby byl připraven na zapojení do bohatého vědeckého programu takzvaného prvního pozorovacího cyklu, který začne už za pár dní.

Závěrem se sluší poznamenat, že originální článek vyšel na blogu věnovaném Teleskopu Jamese Webba už 16. června. Nyní tedy můžeme s radostí konstatovat, že kalibrace režimu MRS byla úspěšně dokončena 24. června. Ze 17 celkových pozorovacích režimů Webbova teleskopu, tedy zbývá dokončit kalibraci už pouze posledního.

Průběh kalibrace 17 pozorovacích režimů JWST platný k 3. červenci 2022.
Zdroj: https://webb.nasa.gov/

Přeloženo z:
https://blogs.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/23528685-1-eng-GB/MIRI_the_Mid-InfraRed_Instrument.jpg
https://jwst-docs.stsci.edu/files/97977538/97977543/1/1596073097103/resolving_mrs.png
https://jwst-docs.stsci.edu/files/97977538/97977551/1/1596073097421/MIRI_MRS2.png
https://blogs.nasa.gov/webb/wp-content/uploads/sites/326/2022/06/MIRI_MRS-1024×315.png
https://blogs.nasa.gov/…/uploads/sites/326/2022/06/MIRI_Spectrum-1024×679.png
https://webb.nasa.gov/…/mirrorAlignment/InstrumentsTracking2.014-1100px.png