¿Cuál es exactamente el riesgo para cualquier instrumentación JWST al mirar objetos que son "demasiado brillantes"?

Esta respuesta de pela a la pregunta # 48317 en un punto dice

La estrella debe ser brillante, pero probablemente no demasiado brillante (como Betelgeuse), ya que no queremos quemar MIRI desde el principio.

Un comentario de Carl Kevinson señala esta declaración y hace una pregunta razonable:

"pero probablemente no demasiado brillante (como Betelgeuse), ya que no queremos quemar MIRI" ¿Hay riesgo de dañar el instrumento al observar una estrella brillante?

En general, soy consciente del parasol colocado para protegerlo de la radiación relativamente cercana y alta del Sol. Parece que mantener la temperatura es el tema clave que nos preocupa. Toda la nave está destinada a ser como máximo 40 K; MIRI tiene dos sistemas más que lo reducen en concreto hasta 7 K.

Presumiblemente, esta es una estrategia de reducción de ruido, dado que los instrumentos generalmente intentan generar imágenes en el espectro IR, y cualquier exceso de calor se emitirá principalmente como IR. MIRI puede ser más susceptible a dicho ruido, dada su capacidad para ver longitudes de onda más largas (es decir, menor energía y más prominente en cosas más frías que longitudes de onda más cortas, según tengo entendido).

Sin embargo, no parece que una estrella distante pueda afectar mucho a los instrumentos de la misma manera que el calor del Sol; de lo contrario, también habría un escudo adicional en el "exterior" de la nave (que podría anular en gran medida el propósito).

¿Qué riesgos existen para la instrumentación JWST, que provienen específicamente de mirar una estrella que es "demasiado brillante" en oposición a los riesgos de estar sin protección contra el Sol y/o de calentarse demasiado?

¿Qué tipo(s) de estrellas se considerarían "demasiado brillantes"? Los ejemplos serían útiles (aunque no incluya el Sol).

Aquí se hace una pregunta similar . Como comenté allí, definitivamente puede dañar el detector temporalmente , de modo que vea una "imagen fantasma" de la estrella en las exposiciones posteriores (lo hice yo mismo con un telescopio de 1,5 m basado en la Tierra, y el área de JWST es ~ 20 más grande y tiene una resolución ~ 10 veces mayor, del orden de 1000 fotones más por píxel para fuentes puntuales). Sin embargo, dañar MIRI de forma permanente probablemente no sea algo por lo que deba preocuparse (según mi colega, cuya experiencia es en detectores y electrónica).

Respuestas (1)

El MIRI usa detectores dopados Si:As que creo que son casi a prueba de destrucción. La dispersión espectral se hace con material de Ge y ZnS, también cosas duras. Aquí hay una gran cantidad de información sobre el sistema de enfriamiento , lo que sugiere que los únicos mecanismos de falla son las fugas de He o el desgaste mecánico.
Un "manual de usuario" detallado señala específicamente que hay subarreglos dedicados a objetivos (más) brillantes, evitando la saturación al acortar los tiempos de cuadro.
Dado eso, mi interpretación es que una fuente brillante (en el IR) podría causar una carga de calor en MIRI que excede la capacidad de enfriamiento, lo que hace que el sensor deje de funcionar hasta que pueda volver a alcanzar las temperaturas criogénicas necesarias. No parece haber ningún elemento que pueda sufrir daño físico (no reversible) de una fuente brillante.