A medida que la luz viaja por el espacio, la expansión del universo la alarga.Esta es la razón por la que muchos de los objetos más distantes brillan en el infrarrojo, que tiene una longitud de onda más larga que la luz visible.No podemos ver esta antigua luz a simple vista, pero el Telescopio Espacial James Webb (JWST) está diseñado para capturarla, revelando algunas de las primeras galaxias jamás formadas.
Enmascaramiento de apertura: un perforadometalLa placa bloquea parte de la luz que ingresa al telescopio, lo que le permite imitar un interferómetro que combina datos de múltiples telescopios para lograr una resolución más alta que una sola lente.Este método resalta más detalles en objetos muy brillantes que se encuentran muy cerca, como dos estrellas cercanas en el cielo.
Micro Gate Array: Se puede abrir o cerrar una cuadrícula de 248.000 pequeñas puertas para medir el espectro (la propagación de la luz hasta sus longitudes de onda constituyentes) en 100 puntos en un cuadro.
Espectrómetro: una rejilla o prisma separa la luz incidente en un espectro para mostrar la intensidad de las longitudes de onda individuales.
Cámaras: JWST tiene tres cámaras: dos que capturan luz en longitudes de onda del infrarrojo cercano y una que captura luz en longitudes de onda del infrarrojo medio.
Unidad de campo integral: la cámara y el espectrómetro combinados capturan una imagen junto con el espectro de cada píxel, mostrando cómo cambia la luz en el campo de visión.
Coronografías: el resplandor de las estrellas brillantes puede bloquear la luz tenue de los planetas y los discos de escombros que orbitan esas estrellas.Los coronógrafos son círculos opacos que bloquean la luz brillante de las estrellas y permiten el paso de señales más débiles.
Sensor de guía fina (FGS)/Imagen de infrarrojo cercano y espectrómetro sin ranura (NIRISS): El FGS es una cámara apuntadora que ayuda a apuntar el telescopio en la dirección correcta.Incluye NIRISS, que tiene una cámara y un espectrómetro que puede capturar imágenes y espectros del infrarrojo cercano.
Espectrómetro de infrarrojo cercano (NIRSpec): este espectrómetro especializado puede adquirir simultáneamente 100 espectros a través de una serie de microobturadores.Se trata del primer instrumento espacial capaz de realizar análisis espectrales de tantos objetos simultáneamente.
Cámara de infrarrojo cercano (NIRCam): El único instrumento de infrarrojo cercano con coronógrafo, NIRCam será una herramienta clave para estudiar exoplanetas cuya luz, de otro modo, quedaría oscurecida por el resplandor de las estrellas cercanas.Capturará imágenes y espectros del infrarrojo cercano de alta resolución.
Instrumento de infrarrojo medio (MIRI): esta combinación de cámara y espectrógrafo es el único instrumento del JWST que puede ver la luz del infrarrojo medio emitida por objetos más fríos, como discos de escombros alrededor de estrellas y galaxias muy distantes.
Los científicos tuvieron que hacer ajustes para convertir los datos brutos del JWST en algo que el ojo humano pueda apreciar, pero sus imágenes son "reales", dijo Alyssa Pagan, ingeniera de visión científica en el Instituto Científico del Telescopio Espacial.“¿Es esto realmente lo que veríamos si estuviéramos allí?La respuesta es no, porque nuestros ojos no están diseñados para ver en infrarrojo y los telescopios son mucho más sensibles a la luz que nuestros ojos”.El campo de visión ampliado del telescopio nos permite ver estos objetos cósmicos de manera más realista que nuestros ojos relativamente limitados.JWST puede tomar fotografías utilizando hasta 27 filtros que capturan diferentes rangos del espectro infrarrojo.Los científicos primero aíslan el rango dinámico más útil para una imagen determinada y escalan los valores de brillo para revelar tantos detalles como sea posible.Luego asignaron a cada filtro infrarrojo un color en el espectro visible: las longitudes de onda más cortas se volvieron azules, mientras que las longitudes de onda más largas se volvieron verdes y rojas.Júntelos y obtendrá los ajustes normales de balance de blancos, contraste y color que cualquier fotógrafo probablemente realizará.
Si bien las imágenes a todo color son fascinantes, se están realizando muchos descubrimientos interesantes en una longitud de onda a la vez.Aquí, el instrumento NIRSpec muestra varias características de la Nebulosa Tarántula a través de variosfiltros.Por ejemplo, el hidrógeno atómico (azul) irradia longitudes de onda desde la estrella central y las burbujas que la rodean.Entre ellos se encuentran trazas de hidrógeno molecular (verde) e hidrocarburos complejos (rojo).La evidencia sugiere que el cúmulo de estrellas en la esquina inferior derecha del cuadro está soplando polvo y gas hacia la estrella central.
Este artículo se publicó originalmente en Scientific American 327, 6, 42-45 (diciembre de 2022) como “Detrás de las imágenes”.
Jen Christiansen es editora gráfica senior en Scientific American.Siga a Christiansen en Twitter @ChristiansenJen
es editor senior de espacio y física en Scientific American.Tiene una licenciatura en astronomía y física de la Wesleyan University y una maestría en periodismo científico de la Universidad de California, Santa Cruz.Siga a Moskowitz en Twitter @ClaraMoskowitz.Foto cortesía de Nick Higgins.
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