Når lys rejser gennem rummet, strækkes det ud af universets udvidelse.Det er grunden til, at mange af de fjerneste objekter lyser i det infrarøde, som har en længere bølgelængde end synligt lys.Vi kan ikke se dette ældgamle lys med det blotte øje, men James Webb Space Telescope (JWST) er designet til at fange det og afsløre nogle af de tidligste galakser, der nogensinde er dannet.
Aperture Masking: En perforeretmetalplade blokerer noget af det lys, der kommer ind i teleskopet, hvilket gør det muligt at efterligne et interferometer, der kombinerer data fra flere teleskoper for at opnå højere opløsning end en enkelt linse.Denne metode bringer flere detaljer frem i meget lyse objekter i umiddelbar nærhed, såsom to nærliggende stjerner på himlen.
Micro Gate Array: Et gitter med 248.000 små porte kan åbnes eller lukkes for at måle spektret – udbredelsen af ​​lys ned til dets konstituerende bølgelængder – ved 100 punkter i én ramme.
Spektrometer: Et gitter eller prisme adskiller indfaldende lys i et spektrum for at vise intensiteten af ​​individuelle bølgelængder.
Kameraer: JWST har tre kameraer – to, der fanger lys i de nære infrarøde bølgelængder og et, der fanger lys i de mellemste infrarøde bølgelængder.
Integreret feltenhed: Det kombinerede kamera og spektrometer fanger et billede sammen med spektret af hver pixel og viser, hvordan lyset ændrer sig i synsfeltet.
Koronagrafier: Blænding fra klare stjerner kan blokere svagt lys fra planeter og affaldsskiver, der kredser om disse stjerner.Coronographs er uigennemsigtige cirkler, der blokerer stærkt stjernelys og tillader svagere signaler at passere igennem.
Fine Guidance Sensor (FGS)/Near Infrared Imager og Slitless Spectrometer (NIRISS): FGS er et pegekamera, der hjælper med at pege teleskopet i den rigtige retning.Den er pakket med NIRISS, som har et kamera og et spektrometer, der kan optage nær infrarøde billeder og spektre.
Nær-infrarødt spektrometer (NIRSpec): Dette specialiserede spektrometer kan samtidig optage 100 spektre gennem en række mikroskodder.Dette er det første ruminstrument, der er i stand til at udføre spektralanalyse af så mange objekter samtidigt.
Nær-infrarødt kamera (NIRCam): Det eneste nær-infrarøde instrument med en koronagraf, NIRCam vil være et nøgleværktøj til at studere exoplaneter, hvis lys ellers ville blive sløret af genskin fra nærliggende stjerner.Det vil optage nær-infrarøde billeder og spektre i høj opløsning.
Midt-infrarødt instrument (MIRI): Denne kamera/spektrograf-kombination er det eneste instrument i JWST, der kan se mellem-infrarødt lys udsendt af køligere objekter såsom affaldsskiver omkring stjerner og meget fjerne galakser.
Forskere var nødt til at foretage justeringer for at omdanne JWSTs rå data til noget, det menneskelige øje kan sætte pris på, men dets billeder er "rigtige", sagde Alyssa Pagan, en videnskabelig visioningeniør ved Space Telescope Science Institute."Er det virkelig det, vi ville se, hvis vi var der?Svaret er nej, for vores øjne er ikke designet til at se i det infrarøde, og teleskoper er meget mere lysfølsomme end vores øjne."Teleskopets udvidede synsfelt giver os mulighed for at se disse kosmiske objekter mere realistisk, end vores relativt begrænsede øjne kan.JWST kan tage billeder ved hjælp af op til 27 filtre, der fanger forskellige områder af det infrarøde spektrum.Forskere isolerer først det mest nyttige dynamiske område for et givet billede og skalerer lysstyrkeværdierne for at afsløre så mange detaljer som muligt.De tildelte derefter hvert infrarødt filter en farve i det synlige spektrum - de korteste bølgelængder blev blå, mens de længere bølgelængder blev grønne og røde.Sæt dem sammen, og du står tilbage med den normale hvidbalance, kontrast og farveindstillinger, som enhver fotograf sandsynligvis vil lave.
Mens fuldfarvebilleder er fascinerende, bliver der gjort mange spændende opdagelser en bølgelængde ad gangen.Her viser NIRSpec-instrumentet forskellige træk ved Tarantula-tågen gennem forskelligefiltre.For eksempel udstråler atomart brint (blå) bølgelængder fra den centrale stjerne og dens omgivende bobler.Mellem dem er spor af molekylært brint (grønt) og komplekse kulbrinter (rødt).Beviser tyder på, at stjernehoben i det nederste højre hjørne af rammen blæser støv og gas mod den centrale stjerne.
Denne artikel blev oprindeligt publiceret i Scientific American 327, 6, 42-45 (december 2022) som "Behind the Pictures".
Jen Christiansen er senior grafisk redaktør hos Scientific American.Følg Christiansen på Twitter @ChristiansenJen
er seniorredaktør for rum og fysik hos Scientific American.Hun har en bachelorgrad i astronomi og fysik fra Wesleyan University og en mastergrad i videnskabsjournalistik fra University of California, Santa Cruz.Følg Moskowitz på Twitter @ClaraMoskowitz.Foto udlånt af Nick Higgins.
Oplev videnskab, der ændrer verden.Udforsk vores digitale arkiv, der går tilbage til 1845, inklusive artikler fra over 150 nobelpristagere.