Kui valgus liigub läbi ruumi, venib see universumi paisumise tõttu välja.Seetõttu helendavad paljud kõige kaugemad objektid infrapunas, mille lainepikkus on pikem kui nähtaval valgusel.Me ei näe seda iidset valgust palja silmaga, kuid James Webbi kosmoseteleskoop (JWST) on loodud selle jäädvustamiseks, paljastades mõned varasemad galaktikad, mis eales tekkinud.
Ava maskeerimine: perforeeritudmetallistplaat blokeerib osa teleskoobi sisenevast valgusest, võimaldades sellel jäljendada interferomeetrit, mis ühendab mitme teleskoobi andmeid, et saavutada suurem eraldusvõime kui üks objektiiv.See meetod toob üksikasjalikumalt esile väga heledad objektid, mis asuvad vahetus läheduses, nagu kaks lähedalasuvat taevatähte.
Mikrovärava massiiv: 248 000 väikesest väravast koosnevat võre saab avada või sulgeda, et mõõta spektrit – valguse levikut kuni selle koostisosade lainepikkusteni – 100 punktis ühes kaadris.
Spektromeeter: võre või prisma eraldab langeva valguse spektriks, et kuvada üksikute lainepikkuste intensiivsus.
Kaamerad: JWST-l on kolm kaamerat – kaks, mis püüavad valgust lähi-infrapuna lainepikkustel ja üks, mis püüavad valgust infrapuna keskmiste lainepikkuste korral.
Integreeritud väljaüksus: kombineeritud kaamera ja spektromeeter jäädvustab pildi koos iga piksli spektriga, näidates, kuidas valgus vaateväljas muutub.
Koronagraafid: eredate tähtede sära võib varjata planeetide nõrga valguse ja nende tähtede ümber tiirlevate prahtketaste.Koronograafid on läbipaistmatud ringid, mis blokeerivad ereda tähevalguse ja lasevad läbi nõrgema signaali.
Peenjuhtimisandur (FGS)/Lähi-infrapunakaamera ja piludeta spektromeeter (NIRISS): FGS on suunakaamera, mis aitab suunata teleskoopi õiges suunas.See on pakitud NIRISS-iga, millel on kaamera ja spektromeeter, mis suudab jäädvustada infrapunalähedasi pilte ja spektreid.
Lähis-infrapunaspektromeeter (NIRSpec): see spetsiaalne spektromeeter suudab üheaegselt koguda 100 spektrit läbi mitme mikrokatiku.See on esimene kosmoseinstrument, mis suudab samaaegselt teostada nii paljude objektide spektraalanalüüsi.
Lähi-infrapunakaamera (NIRCam): ainus koronagraafiga lähi-infrapuna-instrument, NIRCam on peamine tööriist eksoplaneetide uurimisel, mille valgust varjaks vastasel korral lähedalasuvate tähtede sära.See jäädvustab kõrge eraldusvõimega lähi-infrapuna kujutisi ja spektreid.
Mid-Infrared Instrument (MIRI): see kaamera/spektrograafi kombinatsioon on JWST-s ainus instrument, mis suudab näha jahedamate objektide, näiteks tähtede ümbritsevate prahikettade ja väga kaugete galaktikate poolt kiiratavat keskmist infrapunavalgust.
Teadlased pidid tegema kohandusi, et muuta JWST toorandmed millekski, mida inimsilm hindab, kuid selle pildid on "tõelised", ütles kosmoseteleskoobi teadusinstituudi teaduse nägemisinsener Alyssa Pagan.„Kas see oleks tõesti see, mida me näeksime, kui oleksime seal?Vastus on eitav, sest meie silmad ei ole ette nähtud infrapunakiirgust nägema ja teleskoobid on valguse suhtes palju tundlikumad kui meie silmad.Teleskoobi laiendatud vaateväli võimaldab meil näha neid kosmilisi objekte realistlikumalt, kui meie suhteliselt piiratud silmad suudavad.JWST saab pildistada kuni 27 filtriga, mis hõivavad infrapunaspektri erinevaid vahemikke.Teadlased eraldavad esmalt antud pildi jaoks kõige kasulikuma dünaamilise vahemiku ja skaleerivad heleduse väärtusi, et paljastada võimalikult palju detaile.Seejärel määrasid nad igale infrapunafiltrile nähtava spektri värvi – lühimad lainepikkused muutusid siniseks, pikemad aga roheliseks ja punaseks.Pange need kokku ja teile jäävad tavalised valge tasakaalu, kontrasti ja värviseaded, mida iga fotograaf tõenäoliselt teeb.
Kuigi täisvärvilised pildid on lummavad, tehakse palju põnevaid avastusi ühe lainepikkusega korraga.Siin näitab NIRSpec-i instrument Tarantula udukogu erinevaid omadusi erinevate kaudufiltrid.Näiteks aatom vesinik (sinine) kiirgab kesktähe ja seda ümbritsevate mullide lainepikkusi.Nende vahel on molekulaarse vesiniku (roheline) ja keeruliste süsivesinike (punane) jäljed.Tõendid viitavad sellele, et kaadri paremas alanurgas asuv täheparv puhub tolmu ja gaasi keskse tähe suunas.
See artikkel avaldati algselt ajakirjas Scientific American 327, 6, 42–45 (detsember 2022) pealkirjaga "Piltide taga".
Jen Christiansen on Scientific Americani vanemgraafikatoimetaja.Jälgige Christianseni Twitteris @ChristiansenJen
on Scientific Americani kosmose ja füüsika vanemtoimetaja.Tal on bakalaureusekraad astronoomias ja füüsikas Wesleyani ülikoolist ning magistrikraad teadusajakirjanduses California ülikoolist Santa Cruzis.Jälgige Moskowitzi Twitteris @ClaraMoskowitz.Foto on tehtud Nick Higginsi loal.
Avastage teadus, mis muudab maailma.Avastage meie digitaalarhiivi aastast 1845, sealhulgas artikleid enam kui 150 Nobeli preemia laureaadilt.