Докато светлината пътува през космоса, тя се разтяга от разширяването на Вселената.Ето защо много от най-отдалечените обекти светят в инфрачервената светлина, която има по-голяма дължина на вълната от видимата светлина.Не можем да видим тази древна светлина с невъоръжено око, но космическият телескоп Джеймс Уеб (JWST) е проектиран да я улови, разкривайки някои от най-ранните галактики, образувани някога.
Маскиране на блендата: A перфориранаметалплочата блокира част от светлината, навлизаща в телескопа, позволявайки му да имитира интерферометър, който комбинира данни от множество телескопи, за да постигне по-висока разделителна способност от една леща.Този метод разкрива повече детайли в много ярки обекти в непосредствена близост, като например две близки звезди в небето.
Micro Gate Array: Решетка от 248 000 малки порти може да бъде отворена или затворена за измерване на спектъра – разпространението на светлината надолу до съставните й дължини на вълната – в 100 точки в един кадър.
Спектрометър: Решетка или призма разделя падащата светлина в спектър, за да покаже интензитета на отделните дължини на вълната.
Камери: JWST има три камери – две, които улавят светлина в близките инфрачервени дължини на вълната, и една, която улавя светлина в средните инфрачервени дължини на вълните.
Интегрално полево устройство: Комбинираната камера и спектрометър заснема изображение заедно със спектъра на всеки пиксел, показвайки как светлината се променя в зрителното поле.
Коронографи: Отблясъците от ярки звезди могат да блокират слабата светлина от планетите и дисковете с отломки, обикалящи около тези звезди.Коронографите са непрозрачни кръгове, които блокират ярката звездна светлина и позволяват преминаването на по-слаби сигнали.
Сензор за фино насочване (FGS)/Близка инфрачервена камера и спектрометър без прорези (NIRISS): FGS е насочваща камера, която помага да насочите телескопа в правилната посока.Той е снабден с NIRISS, който има камера и спектрометър, които могат да заснемат близки до инфрачервени изображения и спектри.
Близък инфрачервен спектрометър (NIRSpec): Този специализиран спектрометър може едновременно да получи 100 спектъра чрез набор от микрозатвори.Това е първият космически инструмент, способен да извършва спектрален анализ на толкова много обекти едновременно.
Близка инфрачервена камера (NIRCam): Единственият близък инфрачервен инструмент с коронограф, NIRCam ще бъде ключов инструмент за изучаване на екзопланети, чиято светлина иначе би била затъмнена от блясъка на близките звезди.Той ще заснема изображения и спектри с висока разделителна способност в близката инфрачервена област.
Среден инфрачервен инструмент (MIRI): Тази комбинация от камера/спектрограф е единственият инструмент в JWST, който може да вижда средна инфрачервена светлина, излъчвана от по-хладни обекти, като дискове от отломки около звезди и много далечни галактики.
Учените трябваше да направят корекции, за да превърнат необработените данни на JWST в нещо, което човешкото око може да оцени, но изображенията му са „реални“, каза Алиса Паган, инженер по научно зрение в Научния институт за космически телескопи.„Това ли наистина бихме видели, ако бяхме там?Отговорът е не, защото очите ни не са предназначени да виждат в инфрачервения диапазон, а телескопите са много по-чувствителни към светлината от нашите очи.“Разширеното зрително поле на телескопа ни позволява да виждаме тези космически обекти по-реалистично, отколкото нашите относително ограничени очи могат.JWST може да прави снимки с помощта на до 27 филтъра, които улавят различни диапазони от инфрачервения спектър.Учените първо изолират най-полезния динамичен диапазон за дадено изображение и мащабират стойностите на яркостта, за да разкрият възможно най-много детайли.След това те присвоиха на всеки инфрачервен филтър цвят във видимия спектър – най-късите дължини на вълните стават сини, докато по-дългите дължини на вълните стават зелени и червени.Съберете ги заедно и оставате с нормалните настройки за баланс на бялото, контраст и цвят, които всеки фотограф вероятно ще направи.
Докато пълноцветните изображения са хипнотизиращи, много вълнуващи открития се правят една по една дължина на вълната.Тук инструментът NIRSpec показва различни характеристики на мъглявината Тарантула чрез различнифилтри.Например атомният водород (син) излъчва дължини на вълните от централната звезда и заобикалящите я мехурчета.Между тях има следи от молекулярен водород (зелено) и сложни въглеводороди (червено).Доказателствата сочат, че звездният куп в долния десен ъгъл на кадъра издухва прах и газ към централната звезда.
Тази статия първоначално е публикувана в Scientific American 327, 6, 42-45 (декември 2022 г.) като „Зад снимките“.
Джен Кристиансен е старши графичен редактор в Scientific American.Следвайте Christiansen в Twitter @ChristiansenJen
е старши редактор за космоса и физиката в Scientific American.Тя има бакалавърска степен по астрономия и физика от Уеслианския университет и магистърска степен по научна журналистика от Калифорнийския университет в Санта Круз.Следвайте Moskowitz в Twitter @ClaraMoskowitz.Снимката е предоставена с любезното съдействие на Ник Хигинс.
Открийте науката, която променя света.Разгледайте нашия цифров архив, датиращ от 1845 г., включително статии от над 150 нобелови лауреати.