Jak světlo cestuje vesmírem, rozpíná se rozpínáním vesmíru.To je důvod, proč mnoho z nejvzdálenějších objektů září v infračervené oblasti, která má delší vlnovou délku než viditelné světlo.Toto prastaré světlo nemůžeme vidět pouhým okem, ale vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) je navržen tak, aby jej zachytil a odhalil některé z nejstarších galaxií, které kdy vznikly.
Maskování apertury: A perforovanékovdeska blokuje část světla vstupující do dalekohledu, což mu umožňuje napodobit interferometr, který kombinuje data z více dalekohledů pro dosažení vyššího rozlišení než u jediné čočky.Tato metoda přináší více detailů ve velmi jasných objektech v těsné blízkosti, jako jsou dvě blízké hvězdy na obloze.
Micro Gate Array: Mřížku 248 000 malých bran lze otevřít nebo zavřít a změřit spektrum – šíření světla dolů na jeho základní vlnové délky – ve 100 bodech v jednom snímku.
Spektrometr: Mřížka nebo hranol rozděluje dopadající světlo do spektra pro zobrazení intenzity jednotlivých vlnových délek.
Kamery: JWST má tři kamery – dvě, které zachycují světlo v blízkých infračervených vlnových délkách a jednu, která zachytí světlo ve středních infračervených vlnových délkách.
Integrální polní jednotka: Kombinovaná kamera a spektrometr zachycuje obraz spolu se spektrem každého pixelu, který ukazuje, jak se světlo mění v zorném poli.
Koronografy: Oslnění jasných hvězd může blokovat slabé světlo z planet a disků trosek obíhajících kolem těchto hvězd.Koronografy jsou neprůhledné kruhy, které blokují jasné světlo hvězd a umožňují průchod slabších signálů.
Senzor jemného navádění (FGS)/blízko infračervený zobrazovač a bezštěrbinový spektrometr (NIRISS): FGS je zaměřovací kamera, která pomáhá nasměrovat dalekohled správným směrem.Je dodáván s NIRISS, který má kameru a spektrometr, který dokáže zachytit blízké infračervené snímky a spektra.
Near Infrared Spectrometer (NIRSpec): Tento specializovaný spektrometr dokáže současně získat 100 spekter prostřednictvím řady mikrozávěrek.Jedná se o první vesmírný přístroj schopný provádět spektrální analýzu tolika objektů současně.
Near Infrared Camera (NIRCam): Jediný blízký infračervený přístroj s koronografem, NIRCam, bude klíčovým nástrojem pro studium exoplanet, jejichž světlo by jinak bylo zastíněno záři blízkých hvězd.Bude zachycovat snímky a spektra ve vysokém rozlišení v blízké infračervené oblasti.
Mid-Infrared Instrument (MIRI): Tato kombinace kamery a spektrografu je jediným přístrojem v JWST, který dokáže vidět střední infračervené světlo vyzařované chladnějšími objekty, jako jsou disky trosek kolem hvězd a velmi vzdálené galaxie.
Vědci museli provést úpravy, aby proměnili nezpracovaná data JWST na něco, co lidské oko dokáže ocenit, ale jeho snímky jsou „skutečné,“ řekla Alyssa Pagan, inženýrka vědeckého vidění z Space Telescope Science Institute.„Je to opravdu to, co bychom viděli, kdybychom tam byli?Odpověď zní ne, protože naše oči nejsou navrženy tak, aby viděly v infračerveném pásmu, a dalekohledy jsou mnohem citlivější na světlo než naše oči.“Rozšířené zorné pole dalekohledu nám umožňuje vidět tyto vesmírné objekty realističtěji než naše relativně omezené oči.JWST dokáže pořizovat snímky pomocí až 27 filtrů, které zachycují různé rozsahy infračerveného spektra.Vědci nejprve izolují nejužitečnější dynamický rozsah pro daný snímek a upraví hodnoty jasu tak, aby odhalili co nejvíce detailů.Poté přiřadili každému infračervenému filtru barvu ve viditelném spektru – nejkratší vlnové délky se staly modrou, zatímco delší vlnové délky se staly zelenou a červenou.Dejte je dohromady a zbyde vám normální nastavení vyvážení bílé, kontrastu a barev, které pravděpodobně udělá každý fotograf.
Zatímco plnobarevné obrázky jsou fascinující, dochází k mnoha vzrušujícím objevům, jedna vlnová délka po druhé.Zde přístroj NIRSpec ukazuje různé rysy mlhoviny Tarantule prostřednictvím různýchfiltry.Například atomový vodík (modrý) vyzařuje vlnové délky z centrální hvězdy a jejích okolních bublin.Mezi nimi jsou stopy molekulárního vodíku (zelená) a komplexních uhlovodíků (červená).Důkazy naznačují, že hvězdokupa v pravém dolním rohu snímku fouká prach a plyn směrem k centrální hvězdě.
Tento článek byl původně publikován v Scientific American 327, 6, 42-45 (prosinec 2022) jako „Behind the Pictures“.
Jen Christiansen je hlavní grafickou redaktorkou ve společnosti Scientific American.Sledujte Christiansen na Twitteru @ChristiansenJen
je hlavním redaktorem pro vesmír a fyziku ve společnosti Scientific American.Má bakalářský titul z astronomie a fyziky na Wesleyan University a magisterský titul z vědecké žurnalistiky na University of California, Santa Cruz.Sledujte Moskowitz na Twitteru @ClaraMoskowitz.Foto s laskavým svolením Nicka Higginse.
Objevte vědu, která mění svět.Prozkoumejte náš digitální archiv z roku 1845, včetně článků od více než 150 laureátů Nobelovy ceny.