A mesura que la llum viatja per l'espai, s'estén per l'expansió de l'univers.És per això que molts dels objectes més llunyans brillen a l'infraroig, que té una longitud d'ona més gran que la de la llum visible.No podem veure aquesta llum antiga a ull nu, però el telescopi espacial James Webb (JWST) està dissenyat per capturar-la, revelant algunes de les galàxies més primerenques mai formades.
Enmascarament de l'obertura: un perforatmetallLa placa bloqueja part de la llum que entra al telescopi, cosa que li permet imitar un interferòmetre que combina dades de diversos telescopis per aconseguir una resolució més alta que una sola lent.Aquest mètode treu més detalls en objectes molt brillants a prop, com dues estrelles properes al cel.
Micro Gate Array: es pot obrir o tancar una graella de 248.000 portes petites per mesurar l'espectre (la propagació de la llum fins a les longituds d'ona que la constitueixen) en 100 punts en un fotograma.
Espectròmetre: una reixa o prisma separa la llum incident en un espectre per mostrar la intensitat de les longituds d'ona individuals.
Càmeres: JWST té tres càmeres: dues que capturen la llum a les longituds d'ona de l'infraroig proper i una que capta la llum a les longituds d'ona de l'infraroig mitjà.
Unitat de camp integral: la càmera i l'espectròmetre combinats capturen una imatge juntament amb l'espectre de cada píxel, mostrant com canvia la llum al camp de visió.
Coronagrafs: la resplendor de les estrelles brillants pot bloquejar la llum tènue dels planetes i els discs de deixalles que orbiten aquestes estrelles.Els corògrafs són cercles opacs que bloquegen la llum de les estrelles brillants i permeten passar senyals més febles.
Sensor d'orientació fina (FGS) / Imatge d'infrarojos propers i espectròmetre sense ranures (NIRISS): El FGS és una càmera apuntadora que ajuda a apuntar el telescopi en la direcció correcta.Està empaquetat amb NIRISS que té una càmera i un espectròmetre que pot capturar imatges i espectres d'infrarojos propers.
Espectròmetre d'infrarojos propers (NIRSpec): aquest espectròmetre especialitzat pot adquirir simultàniament 100 espectres mitjançant una sèrie de microobturadors.Aquest és el primer instrument espacial capaç de realitzar anàlisis espectrals de tants objectes simultàniament.
Càmera d'infrarojos propers (NIRCam): l'únic instrument d'infraroig proper amb un coronògraf, NIRCam serà una eina clau per estudiar exoplanetes la llum dels quals quedaria enfosquida per la resplendor de les estrelles properes.Capturarà imatges i espectres d'infraroig proper d'alta resolució.
Instrument d'infraroig mitjà (MIRI): aquesta combinació de càmera/espectrògraf és l'únic instrument del JWST que pot veure la llum d'infraroig mitjà emesa per objectes més freds, com ara discs de deixalles al voltant d'estrelles i galàxies molt llunyanes.
Els científics van haver de fer ajustos per convertir les dades en brut de JWST en alguna cosa que l'ull humà pugui apreciar, però les seves imatges són "reals", va dir Alyssa Pagan, enginyera de visió científica de l'Institut de Ciència del Telescopi Espacial."És realment això el que veuríem si fóssim allà?La resposta és no, perquè els nostres ulls no estan dissenyats per veure en infrarojos i els telescopis són molt més sensibles a la llum que els nostres ulls".El camp de visió ampliat del telescopi ens permet veure aquests objectes còsmics de manera més realista que els nostres ulls relativament limitats.JWST pot fer fotos utilitzant fins a 27 filtres que capturen diferents rangs de l'espectre infrarojo.Els científics primer aïllen el rang dinàmic més útil per a una imatge determinada i escalen els valors de brillantor per revelar el màxim de detall possible.A continuació, van assignar a cada filtre infrarojo un color a l'espectre visible: les longituds d'ona més curtes es van convertir en blaves, mentre que les longituds d'ona més llargues es van convertir en verdes i vermelles.Poseu-los junts i us quedareu amb el balanç de blancs, el contrast i la configuració de color normals que és probable que faci qualsevol fotògraf.
Tot i que les imatges a tot color són fascinants, s'estan fent molts descobriments emocionants una longitud d'ona alhora.Aquí, l'instrument NIRSpec mostra diverses característiques de la nebulosa de la taràntula a través de diversesfiltres.Per exemple, l'hidrogen atòmic (blau) irradia longituds d'ona des de l'estrella central i les bombolles que l'envolten.Entre ells hi ha traces d'hidrogen molecular (verd) i hidrocarburs complexos (vermell).L'evidència suggereix que el cúmul estel·lar a la cantonada inferior dreta del marc està bufant pols i gas cap a l'estrella central.
Aquest article es va publicar originalment a Scientific American 327, 6, 42-45 (desembre de 2022) com "Behind the Pictures".
Jen Christiansen és editora de gràfics sènior a Scientific American.Segueix Christiansen a Twitter @ChristiansenJen
és editor sènior d'espai i física a Scientific American.Té una llicenciatura en astronomia i física per la Universitat Wesleyan i un màster en periodisme científic per la Universitat de Califòrnia, Santa Cruz.Segueix Moskowitz a Twitter @ClaraMoskowitz.Foto cortesia de Nick Higgins.
Descobriu la ciència que està canviant el món.Exploreu el nostre arxiu digital que data de 1845, incloent articles de més de 150 premis Nobel.