Dok svjetlost putuje kroz svemir, rasteže se širenjem svemira.Zbog toga mnogi od najudaljenijih objekata sijaju u infracrvenom zračenju, koje ima veću talasnu dužinu od vidljive svetlosti.Ne možemo vidjeti ovu drevnu svjetlost golim okom, ali svemirski teleskop James Webb (JWST) je dizajniran da ga uhvati, otkrivajući neke od najranijih galaksija ikada formiranih.
Maskiranje otvora blende: A perforiranometalploča blokira dio svjetlosti koja ulazi u teleskop, omogućavajući mu da oponaša interferometar koji kombinuje podatke iz više teleskopa kako bi se postigla veća rezolucija od jednog sočiva.Ova metoda otkriva više detalja u vrlo svijetlim objektima u neposrednoj blizini, kao što su dvije obližnje zvijezde na nebu.
Niz mikro kapija: Mreža od 248.000 malih kapija može se otvoriti ili zatvoriti za mjerenje spektra – širenja svjetlosti do njegovih sastavnih valnih dužina – na 100 tačaka u jednom kadru.
Spektrometar: Rešetka ili prizma razdvaja upadnu svjetlost u spektar kako bi se prikazao intenzitet pojedinačnih valnih dužina.
Kamere: JWST ima tri kamere – dvije koje hvataju svjetlost u bliskim infracrvenim talasnim dužinama i jednu koja hvata svjetlost u srednjim infracrvenim talasnim dužinama.
Integralna jedinica polja: Kombinovana kamera i spektrometar snimaju sliku zajedno sa spektrom svakog piksela, pokazujući kako se svjetlost mijenja u vidnom polju.
Koronagrafi: Odsjaj sjajnih zvijezda može blokirati slabu svjetlost sa planeta i diskova krhotina koji kruže oko tih zvijezda.Koronografi su neprozirni krugovi koji blokiraju sjajnu svjetlost zvijezda i propuštaju slabije signale.
Senzor za fino navođenje (FGS)/Bliski infracrveni imidžer i spektrometar bez proreza (NIRISS): FGS je usmjeravajuća kamera koja pomaže usmjeriti teleskop u pravom smjeru.Upakovan je sa NIRISS-om koji ima kameru i spektrometar koji mogu da snimaju slike i spektre blizu infracrvenog zračenja.
Bliski infracrveni spektrometar (NIRSpec): Ovaj specijalizovani spektrometar može istovremeno prikupiti 100 spektra kroz niz mikrozatvarača.Ovo je prvi svemirski instrument sposoban da izvrši spektralnu analizu tolikog broja objekata istovremeno.
Bliska infracrvena kamera (NIRCam): Jedini bliski infracrveni instrument sa koronografom, NIRCam će biti ključno sredstvo za proučavanje egzoplaneta čija bi svjetlost inače bila zaklonjena odsjajem obližnjih zvijezda.Snimit će slike i spektre bliske infracrvene visoke rezolucije.
Srednji infracrveni instrument (MIRI): Ova kombinacija kamere/spektrografa je jedini instrument u JWST koji može vidjeti srednje infracrveno svjetlo koje emituju hladniji objekti kao što su diskovi krhotina oko zvijezda i vrlo udaljenih galaksija.
Naučnici su morali da izvrše prilagođavanja kako bi sirove podatke JWST-a pretvorili u nešto što ljudsko oko može cijeniti, ali njegove slike su “stvarne”, rekla je Alyssa Pagan, inženjerka naučne vizije na Naučnom institutu za svemirski teleskop.„Da li bismo to zaista videli da smo tamo?Odgovor je ne, jer naše oči nisu dizajnirane da vide infracrveno, a teleskopi su mnogo osjetljiviji na svjetlost od naših očiju.”Prošireno vidno polje teleskopa omogućava nam da vidimo ove kosmičke objekte realističnije nego što to mogu naše relativno ograničene oči.JWST može da snima slike koristeći do 27 filtera koji hvataju različite opsege infracrvenog spektra.Naučnici prvo izoluju najkorisniji dinamički raspon za datu sliku i skaliraju vrijednosti svjetline kako bi otkrili što je moguće više detalja.Zatim su svakom infracrvenom filteru dodelili boju u vidljivom spektru – najkraće talasne dužine postale su plave, dok su duže talasne dužine postale zelene i crvene.Spojite ih i preostaje vam normalan balans bijele boje, kontrast i postavke boja koje će svaki fotograf vjerojatno napraviti.
Dok su slike u punoj boji očaravajuće, mnoga uzbudljiva otkrića se stvaraju jednu po jednu talasnu dužinu.Ovdje instrument NIRSpec pokazuje različite karakteristike magline Tarantula kroz različitefilteri.Na primjer, atomski vodonik (plavi) zrači talasne dužine iz centralne zvijezde i okolnih mjehurića.Između njih su tragovi molekularnog vodonika (zeleno) i složenih ugljikovodika (crveno).Dokazi upućuju na to da zvjezdano jato u donjem desnom kutu kadra izbacuje prašinu i plin prema središnjoj zvijezdi.
Ovaj članak je prvobitno objavljen u Scientific American 327, 6, 42-45 (decembar 2022.) kao “Iza slika”.
Jen Christiansen je viši grafički urednik u Scientific American.Pratite Christiansena na Twitteru @ChristiansenJen
je viši urednik za svemir i fiziku u Scientific American.Diplomirala je astronomiju i fiziku na Univerzitetu Wesleyan i magistrirala naučno novinarstvo na Univerzitetu Kalifornije, Santa Cruz.Pratite Moskowitza na Twitteru @ClaraMoskowitz.Fotografija ljubaznošću Nicka Higginsa.
Otkrijte nauku koja mijenja svijet.Istražite našu digitalnu arhivu koja datira iz 1845. godine, uključujući članke od preko 150 nobelovaca.