Soos lig deur die ruimte beweeg, word dit uitgerek deur die uitbreiding van die heelal.Dit is hoekom baie van die mees afgeleë voorwerpe in die infrarooi gloei, wat 'n langer golflengte as sigbare lig het.Ons kan nie hierdie antieke lig met die blote oog sien nie, maar die James Webb-ruimteteleskoop (JWST) is ontwerp om dit vas te vang, en onthul van die vroegste sterrestelsels wat ooit gevorm is.
Diafragmamaskering: 'n Geperforeerdemetaalplaat blokkeer sommige van die lig wat die teleskoop binnegaan, wat dit toelaat om 'n interferometer na te boots wat data van verskeie teleskope kombineer om 'n hoër resolusie as 'n enkele lens te bereik.Hierdie metode bring meer detail na vore in baie helder voorwerpe in die nabyheid, soos twee nabygeleë sterre in die lug.
Mikrohek-skikking: ’n Rooster van 248 000 klein hekke kan oop- of toegemaak word om die spektrum – die voortplanting van lig tot by sy samestellende golflengtes – by 100 punte in een raam te meet.
Spektrometer: 'n Raster of prisma skei invallende lig in 'n spektrum om die intensiteit van individuele golflengtes te vertoon.
Kameras: JWST het drie kameras – twee wat lig in die nabye infrarooi golflengtes vasvang en een wat lig in die middel infrarooi golflengtes vasvang.
Integrale veldeenheid: Die gekombineerde kamera en spektrometer neem 'n beeld saam met die spektrum van elke pixel vas, wat wys hoe lig in die gesigsveld verander.
Koronagrawe: Glans van helder sterre kan dowwe lig van planete en puinskywe wat om daardie sterre wentel, blokkeer.Koronografieë is ondeursigtige sirkels wat helder sterlig blokkeer en swakker seine toelaat om deur te gaan.
Fyngeleidingsensor (FGS)/naby-infrarooi-beelder en spleetlose spektrometer (NIRISS): Die FGS is 'n wysende kamera wat help om die teleskoop in die regte rigting te wys.Dit is verpak met NIRISS wat 'n kamera en 'n spektrometer het wat naby infrarooi beelde en spektra kan vasvang.
Naby-infrarooi spektrometer (NIRSpec): Hierdie gespesialiseerde spektrometer kan gelyktydig 100 spektra verkry deur 'n verskeidenheid mikroluike.Dit is die eerste ruimte-instrument wat in staat is om spektrale analise van soveel voorwerpe gelyktydig uit te voer.
Naby-infrarooikamera (NIRCam): Die enigste naby-infrarooi-instrument met 'n koronagraaf, NIRCam sal 'n sleutelinstrument wees om eksoplanete te bestudeer wie se lig andersins deur die glans van nabygeleë sterre verduister sou word.Dit sal hoë-resolusie naby-infrarooi beelde en spektra opneem.
Mid-infrarooi instrument (MIRI): Hierdie kamera/spektrograaf-kombinasie is die enigste instrument in die JWST wat middel-infrarooi lig kan sien wat deur koeler voorwerpe soos puinskywe rondom sterre en baie verre sterrestelsels uitgestraal word.
Wetenskaplikes moes aanpassings maak om JWST se rou data te omskep in iets wat die menslike oog kan waardeer, maar die beelde daarvan is "werklik", het Alyssa Pagan, 'n wetenskaplike visie-ingenieur by die Space Telescope Science Institute, gesê.“Is dit regtig wat ons sou sien as ons daar was?Die antwoord is nee, want ons oë is nie ontwerp om in die infrarooi te sien nie, en teleskope is baie meer sensitief vir lig as ons oë.”Die teleskoop se uitgebreide gesigsveld stel ons in staat om hierdie kosmiese voorwerpe meer realisties te sien as wat ons relatief beperkte oë kan.JWST kan foto's neem met tot 27 filters wat verskillende reekse van die infrarooi spektrum vasvang.Wetenskaplikes isoleer eers die nuttigste dinamiese reeks vir 'n gegewe beeld en skaal die helderheidswaardes om soveel detail as moontlik te openbaar.Hulle het toe aan elke infrarooi filter 'n kleur in die sigbare spektrum toegeken – die kortste golflengtes het blou geword, terwyl die langer golflengtes groen en rooi geword het.Sit dit saam en jy sit met die normale witbalans, kontras en kleurinstellings wat enige fotograaf waarskynlik sal maak.
Terwyl volkleurbeelde betowerend is, word baie opwindende ontdekkings een golflengte op 'n slag gemaak.Hier toon die NIRSpec-instrument verskeie kenmerke van die Tarantula-newel deur verskeiefilters.Atoomwaterstof (blou) straal byvoorbeeld golflengtes vanaf die sentrale ster en sy omliggende borrels uit.Tussen hulle is spore van molekulêre waterstof (groen) en komplekse koolwaterstowwe (rooi).Bewyse dui daarop dat die sterreswerm in die onderste regterhoek van die raam stof en gas na die sentrale ster toe blaas.
Hierdie artikel is oorspronklik gepubliseer in Scientific American 327, 6, 42-45 (Desember 2022) as "Behind the Pictures".
Jen Christiansen is 'n senior grafiese redakteur by Scientific American.Volg Christiansen op Twitter @ChristiansenJen
is senior redakteur vir ruimte en fisika by Scientific American.Sy het 'n baccalaureusgraad in sterrekunde en fisika van Wesleyan Universiteit en 'n meestersgraad in wetenskapjoernalistiek van die Universiteit van Kalifornië, Santa Cruz.Volg Moskowitz op Twitter @ClaraMoskowitz.Foto met vergunning van Nick Higgins.
Ontdek wetenskap wat die wêreld verander.Verken ons digitale argief wat dateer uit 1845, insluitend artikels van meer as 150 Nobelpryswenners.