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NIRCam (Near-InfraRed Camera) es un instrumento a bordo del telescopio espacial James Webb . Tiene dos tareas principales, como generador de imágenes de longitud de onda de 0,6 a 5 μm , y como 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 2048×2048 píxeles. [1] [2] La cámara tiene un campo de visión de 2,2×2,2 minutos de arco con una resolución angular de 0,07 segundos de arco a 2 μm. [1] NIRCam también está equipada con coronógrafos, lo que ayuda 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 Científicos Integrados (ISIM), al que está unido mediante puntales. [3] [4] [5] [6] Está diseñado para funcionar a 37 K (−236,2 °C; −393,1 °F), por lo que puede detectar radiación infrarroja en esta longitud de onda. [3] [7] Está conectado al ISIM mediante puntales y correas térmicas se conectan a radiadores de calor, lo que ayuda a mantener su temperatura. [3] La Electrónica del Plano Focal funcionaba a 290 K. [3]
NIRCam debería ser capaz de observar objetos tan débiles como magnitud +29 con una exposición de 10.000 segundos (aproximadamente 2,8 horas). [8] Hace estas observaciones en luz de 0,6 a 5 μm (600 a 5000 nm ) de longitud de onda. [4] Puede observar en dos campos de visión, y cada lado puede hacer imágenes, o a partir de las capacidades del equipo de detección de frente de onda , espectroscopia. [9] La detección de 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 logrado entre 32 y 52 nm. [10] Un cabello humano tiene miles de nanómetros de ancho. [10]
Los componentes del sensor de frente de onda incluyen: [9]
Partes de NIRCam: [11]
NIRCam tiene dos sistemas ópticos completos para redundancia. [3] Los dos lados pueden operar al mismo tiempo y ver dos parches separados del cielo; los dos lados se llaman lado A y lado B. [3] Las lentes utilizadas en la óptica interna son refractores triplete . [3] Los materiales de las lentes son fluoruro de litio (LiF), un fluoruro de bario (BaF 2 ) y seleniuro de zinc (ZnSe). [3] Las lentes triplete son ópticas colimadoras . [12] La lente más grande tiene 90 mm de apertura libre. [12]
El rango de longitud de onda observado se divide en una banda de longitud de onda corta y una banda de longitud de onda larga. [13] La banda de longitud de onda corta va de 0,6 a 2,3 μm y la banda de longitud de onda larga va de 2,4 a 5 μm; ambas tienen el mismo campo de visión y acceso a un coronógrafo. [13] Cada lado de la NIRCam ve un parche de cielo de 2,2 minutos de arco por 2,2 minutos de arco tanto en las longitudes de onda cortas como largas; 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 son 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 brazo de longitud de onda más larga. [12]
Los constructores de NIRCam son la Universidad de Arizona, la empresa Lockheed Martin y Teledyne Technologies , en cooperación con la agencia espacial estadounidense, NASA. [2] Lockheed Martin probó y ensambló el dispositivo. [11] Teledyne Technologies diseñó y fabricó los diez conjuntos de detectores de telururo de mercurio y cadmio (HgCdTe). [14] NIRCam se completó en julio de 2013 y se envió al Centro de Vuelos Espaciales Goddard, que es el centro de la NASA que administra el proyecto JWST. [7]
Los cuatro principales objetivos científicos de NIRCam incluyen:
- Explorando la formación y evolución de los primeros objetos luminosos y revelando la historia de la reionización del Universo.
- Determinar cómo los objetos que observamos 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 primitivo.
- Mejorar nuestra comprensión del nacimiento de las estrellas y los sistemas planetarios.
- 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 infrarrojo cercano (NIRCam) en el telescopio espacial James Webb (JWST) , Biechman, et al. [15]
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Los datos de los sensores de imagen (Focal Plane Arrays) son recopilados por la Electrónica del Plano Focal y enviados al ordenador ISIM. [3] Los datos entre el FPE y el ordenador ISIM se transfieren mediante una conexión SpaceWire . [3] También existen los Instrument Control Electronics (ICE). [3] Los Focal Plane Arrays contienen 40 millones de píxeles. [7]
La FPE proporciona o supervisa lo siguiente para la FPA: [7]
NIRcam incluye ruedas de filtros que permiten que la luz que entra desde la óptica pase a través de un filtro antes de que sea registrada por los sensores. [15] Los filtros tienen un cierto rango en el que permiten que pase la luz, bloqueando las otras frecuencias; esto permite a los operadores de NIRCam cierto control sobre qué frecuencias se observan al hacer una observación con el telescopio. [15]
Mediante el uso de múltiples filtros se puede estimar el corrimiento al rojo de galaxias distantes mediante fotometría. [15]
Filtros NIRcam: [16] [17]
