A medida que a luz viaxa polo espazo, estendese pola expansión do universo.É por iso que moitos dos obxectos máis afastados brillan no infravermello, que ten unha lonxitude de onda máis longa que a luz visible.Non podemos ver esta luz antiga a simple vista, pero o Telescopio Espacial James Webb (JWST) está deseñado para capturala, revelando algunhas das galaxias máis antigas que se formaron.
Enmascaramento de apertura: perforadometalA placa bloquea parte da luz que entra no telescopio, o que lle permite imitar un interferómetro que combina datos de varios telescopios para acadar unha resolución máis alta que unha única lente.Este método saca máis detalles en obxectos moi brillantes próximos, como dúas estrelas próximas no ceo.
Micro Gate Array: Pódese abrir ou pechar unha reixa de 248.000 portas pequenas para medir o espectro (a propagación da luz ata as súas lonxitudes de onda constituíntes) en 100 puntos nun cadro.
Espectrómetro: unha rede ou prisma separa a luz incidente nun espectro para mostrar a intensidade das lonxitudes de onda individuais.
Cámaras: JWST ten tres cámaras: dúas que captan a luz nas lonxitudes de onda do infravermello próximo e unha que capta a luz nas lonxitudes de onda do infravermello medio.
Unidade de campo integral: a cámara e o espectrómetro combinados capturan unha imaxe xunto co espectro de cada píxel, mostrando como cambia a luz no campo de visión.
Coronógrafos: o brillo das estrelas brillantes pode bloquear a luz débil dos planetas e os discos de restos que orbitan esas estrelas.Os coronógrafos son círculos opacos que bloquean a luz brillante das estrelas e permiten que os sinais máis débiles pasen.
Sensor de orientación fina (FGS)/Imaxe de infravermellos próximos e espectrómetro sen fendas (NIRISS): o FGS é unha cámara apuntadora que axuda a apuntar o telescopio na dirección correcta.Está empaquetado con NIRISS que ten unha cámara e un espectrómetro que poden capturar imaxes e espectros do infravermello próximo.
Espectrómetro de infravermellos próximos (NIRSpec): este espectrómetro especializado pode adquirir simultaneamente 100 espectros a través dunha serie de microobturadores.Este é o primeiro instrumento espacial capaz de realizar análise espectral de tantos obxectos simultaneamente.
Cámara de infravermellos próximos (NIRCam): o único instrumento de infravermellos próximos con coronógrafo, NIRCam será unha ferramenta clave para estudar exoplanetas cuxa luz quedaría escurecida polo brillo das estrelas próximas.Capturará imaxes e espectros de infravermellos próximos de alta resolución.
Instrumento de infravermellos medios (MIRI): esta combinación de cámara/espectrógrafo é o único instrumento do JWST que pode ver a luz infravermella media emitida por obxectos máis fríos, como discos de restos ao redor de estrelas e galaxias moi distantes.
Os científicos tiveron que facer axustes para converter os datos brutos de JWST en algo que o ollo humano poida apreciar, pero as súas imaxes son "reais", dixo Alyssa Pagan, enxeñeira de visión científica do Instituto de Ciencia do Telescopio Espacial."É isto realmente o que veriamos se estivésemos alí?A resposta é non, porque os nosos ollos non están deseñados para ver no infravermello e os telescopios son moito máis sensibles á luz que os nosos ollos.O campo de visión ampliado do telescopio permítenos ver estes obxectos cósmicos de forma máis realista que os nosos ollos relativamente limitados.JWST pode sacar fotos usando ata 27 filtros que capturan diferentes rangos do espectro infravermello.Os científicos primeiro illan o rango dinámico máis útil para unha imaxe determinada e escalan os valores de brillo para revelar o máximo de detalles posible.Despois asignaron a cada filtro infravermello unha cor no espectro visible: as lonxitudes de onda máis curtas convertéronse en azul, mentres que as lonxitudes de onda máis longas convertéronse en verde e vermella.Xúntaos e quedarás cos axustes normais de balance de brancos, contraste e cor que pode facer calquera fotógrafo.
Aínda que as imaxes a toda cor son fascinantes, fanse moitos descubrimentos emocionantes dunha lonxitude de onda á vez.Aquí, o instrumento NIRSpec mostra varias características da Nebulosa Tarántula a través de variasfiltros.Por exemplo, o hidróxeno atómico (azul) irradia lonxitudes de onda desde a estrela central e as súas burbullas circundantes.Entre eles hai restos de hidróxeno molecular (verde) e hidrocarburos complexos (vermello).A evidencia suxire que o cúmulo de estrelas na esquina inferior dereita do cadro está soprando po e gas cara á estrela central.
Este artigo publicouse orixinalmente en Scientific American 327, 6, 42-45 (decembro de 2022) como "Behind the Pictures".
Jen Christiansen é editora sénior de gráficos en Scientific American.Siga a Christiansen en Twitter @ChristiansenJen
é Editor Senior de Espazo e Física en Scientific American.É licenciada en astronomía e física pola Wesleyan University e un máster en xornalismo científico pola Universidade de California, Santa Cruz.Siga a Moskowitz en Twitter @ClaraMoskowitz.Foto cortesía de Nick Higgins.
Descubre a ciencia que está cambiando o mundo.Explora o noso arquivo dixital que data de 1845, incluíndo artigos de máis de 150 premios Nobel.