Die niedrige Temperatur ist notwendig, weil alle vier Instrumente von Webb Infrarotlicht erkennen – Wellenlängen,
die etwas länger sind als die, die das menschliche Auge sehen kann.
Entfernte Galaxien, in Staubkokons verborgene Sterne und Planeten
außerhalb unseres Sonnensystems strahlen Infrarotlicht aus.
Aber auch andere warme Objekte, einschließlich Webbs eigener Elektronik- und Optikhardware.
Das Abkühlen der Detektoren der vier Instrumente und der umgebenden Hardware unterdrückt diese Infrarotemissionen.
MIRI erkennt längere Infrarotwellenlängen als die anderen
drei Instrumente, was bedeutet, dass es noch kälter sein muss.
Ein weiterer Grund, warum Webbs Detektoren kalt sein müssen, ist die Unterdrückung von sogenanntem Dunkelstrom oder
elektrischem Strom, der durch die Vibration von Atomen in den Detektoren selbst erzeugt wird.
Dunkelstrom ahmt ein echtes Signal in den Detektoren nach und erweckt den falschen Eindruck, dass sie von Licht einer
externen Quelle getroffen wurden.
Diese falschen Signale können die echten Signale übertönen, die Astronomen finden wollen.
Da die Temperatur ein Maß dafür ist, wie schnell die Atome im Detektor vibrieren,
bedeutet eine Verringerung der Temperatur weniger Vibration, was wiederum weniger Dunkelstrom bedeutet.
Die Fähigkeit von MIRI, längere Infrarotwellenlängen zu
erkennen, macht es auch empfindlicher für Dunkelstrom,
sodass es kälter sein muss als die anderen Instrumente, um diesen Effekt vollständig zu beseitigen.
Mit jedem Grad, an dem die Instrumententemperatur steigt, steigt der Dunkelstrom um etwa den Faktor 10 an.
Als
MIRI frostige 6,4 Kelvin erreichte, begannen die Wissenschaftler mit
einer Reihe von Überprüfungen, um sicherzustellen,
dass die Detektoren wie erwartet funktionierten. Wie ein Arzt, der nach
Anzeichen einer Krankheit sucht, sieht sich das MIRI-Team Daten an,
die den Zustand des Instruments beschreiben, und gibt dem Instrument dann eine Reihe von Befehlen, um zu sehen,
ob es Aufgaben korrekt ausführen kann.
Dieser Meilenstein ist der Höhepunkt der Arbeit von
Wissenschaftlern und Ingenieuren an mehreren Institutionen
zusätzlich zum JPL,
darunter Northrop Grumman, das den Kryokühler gebaut hat, und das Goddard Space Flight Center der NASA,
das die Integration von MIRI und dem Kühler in den Rest des Observatoriums beaufsichtigte .
„Wir haben jahrelang für diesen Moment geübt, indem wir
die Befehle und Prüfungen durchgegangen sind, die wir an MIRI
durchgeführt haben“,
sagte Mike Ressler, Projektwissenschaftler für MIRI am JPL
„Es war wie ein Drehbuch für einen Film: Alles, was wir tun sollten, wurde aufgeschrieben und geprobt.
Als die Testdaten eintrafen, war ich begeistert zu sehen, dass sie
genau wie erwartet aussahen und dass wir ein gesundes Instrument
haben.“
Es gibt noch weitere Herausforderungen, denen sich das Team stellen
muss, bevor MIRI seine wissenschaftliche Mission beginnen kann.
Jetzt, da das Instrument auf Betriebstemperatur ist, werden die
Teammitglieder Testbilder von Sternen und anderen bekannten Objekten
aufnehmen,
die zur Kalibrierung und zur Überprüfung des Betriebs und der
Funktionalität des Instruments verwendet werden können.
Das Team wird diese Vorbereitungen zusammen mit der Kalibrierung der anderen drei Instrumente durchführen und in
diesem Sommer Webbs erste wissenschaftliche Bilder liefern.
„Ich bin sehr stolz darauf, Teil
dieser Gruppe hochmotivierter, enthusiastischer Wissenschaftler und
Ingenieure aus ganz Europa und den USA zu sein“,
sagte Alistair Glasse, MIRI-Instrumentenwissenschaftler am UK Astronomy Technology Centre (ATC) in Edinburgh, Schottland.
„Diese Zeit ist unsere ‚Feuerprobe', aber mir ist bereits
klar, dass die persönlichen Bindungen und der gegenseitige Respekt,
die wir in den letzten Jahren aufgebaut haben, uns durch die nächsten Monate bringen werden,
um ein fantastisches Instrument für die zu liefern weltweite Astronomie-Community.“
