Dok svjetlost putuje svemirom, rasteže se širenjem svemira.Zbog toga mnogi najudaljeniji objekti svijetle u infracrvenom zračenju, koje ima dužu valnu duljinu od vidljive svjetlosti.Ovu drevnu svjetlost ne možemo vidjeti golim okom, ali svemirski teleskop James Webb (JWST) dizajniran je da je uhvati, otkrivajući neke od najranijih galaksija ikada formiranih.
Maskiranje otvora blende: A perforiranometalploča blokira dio svjetlosti koja ulazi u teleskop, dopuštajući mu da oponaša interferometar koji kombinira podatke iz više teleskopa za postizanje veće razlučivosti od jedne leće.Ova metoda otkriva više detalja u vrlo svijetlim objektima u neposrednoj blizini, kao što su dvije obližnje zvijezde na nebu.
Micro Gate Array: Mreža od 248 000 malih vrata može se otvoriti ili zatvoriti za mjerenje spektra – širenje svjetlosti do valnih duljina koje ga čine – na 100 točaka u jednom okviru.
Spektrometar: Rešetka ili prizma razdvaja upadnu svjetlost u spektar za prikaz intenziteta pojedinačnih valnih duljina.
Kamere: JWST ima tri kamere – dvije koje hvataju svjetlost u bliskim infracrvenim valnim duljinama i jednu koja hvata svjetlost u srednjim infracrvenim valnim duljinama.
Integrirana terenska jedinica: Kombinirana kamera i spektrometar snimaju sliku zajedno sa spektrom svakog piksela, pokazujući kako se svjetlost mijenja u vidnom polju.
Koronagrafi: odsjaj sjajnih zvijezda može blokirati slabašno svjetlo s planeta i diskova krhotina koji kruže oko tih zvijezda.Koronografi su neprozirni krugovi koji blokiraju jarku svjetlost zvijezda i dopuštaju prolaz slabijih signala.
Senzor za fino navođenje (FGS)/Near Infrared Imager i spektrometar bez proreza (NIRISS): FGS je usmjeravajuća kamera koja pomaže usmjeriti teleskop u pravom smjeru.U paketu je s NIRISS-om koji ima kameru i spektrometar koji može snimiti slike i spektre blizu infracrvenog zračenja.
Bliski infracrveni spektrometar (NIRSpec): Ovaj specijalizirani spektrometar može istovremeno dobiti 100 spektara kroz niz mikrozatvarača.Ovo je prvi svemirski instrument koji je sposoban izvršiti spektralnu analizu toliko mnogo objekata istovremeno.
Bliska infracrvena kamera (NIRCam): Jedini bliski infracrveni instrument s koronagrafom, NIRCam bit će ključni alat za proučavanje egzoplaneta čije bi svjetlo inače bilo zaklonjeno odsjajem obližnjih zvijezda.Snimat će slike i spektre visoke rezolucije u blizini infracrvenog zračenja.
Srednji infracrveni instrument (MIRI): Ova kombinacija kamere/spektrografa jedini je instrument u JWST-u koji može vidjeti srednje infracrveno svjetlo koje emitiraju hladniji objekti kao što su diskovi krhotina oko zvijezda i vrlo udaljenih galaksija.
Znanstvenici su morali izvršiti prilagodbe kako bi JWST-ove neobrađene podatke pretvorili u nešto što ljudsko oko može cijeniti, ali slike su "stvarne", rekla je Alyssa Pagan, inženjerka znanstvene vizije na Znanstvenom institutu za svemirski teleskop.“Je li ovo stvarno ono što bismo vidjeli da smo tamo?Odgovor je ne, jer naše oči nisu dizajnirane da vide u infracrvenom zračenju, a teleskopi su puno osjetljiviji na svjetlost od naših očiju.”Prošireno vidno polje teleskopa omogućuje nam da ove kozmičke objekte vidimo realističnije nego što to mogu naše relativno ograničene oči.JWST može snimati fotografije koristeći do 27 filtera koji hvataju različite raspone infracrvenog spektra.Znanstvenici prvo izoliraju najkorisniji dinamički raspon za određenu sliku i skaliraju vrijednosti svjetline kako bi otkrili što više detalja.Zatim su svakom infracrvenom filtru dodijelili boju u vidljivom spektru – najkraće valne duljine postale su plave, dok su duže valne duljine postale zelene i crvene.Spojite ih i ostat ćete s normalnim postavkama ravnoteže bijele boje, kontrasta i boja koje bi svaki fotograf vjerojatno napravio.
Dok su slike u boji očaravajuće, mnoga uzbudljiva otkrića dolaze jedna po jedna valna duljina.Ovdje instrument NIRSpec prikazuje različite značajke maglice Tarantula kroz različitefilteri.Na primjer, atomski vodik (plavo) zrači valne duljine iz središnje zvijezde i okolnih mjehurića.Između njih nalaze se tragovi molekularnog vodika (zeleno) i složenih ugljikovodika (crveno).Dokazi sugeriraju da zvjezdani skup u donjem desnom kutu okvira otpuhuje prašinu i plin prema središnjoj zvijezdi.
Ovaj je članak izvorno objavljen u Scientific American 327, 6, 42-45 (prosinac 2022.) kao “Iza slika”.
Jen Christiansen je viša grafička urednica u Scientific Americanu.Pratite Christiansena na Twitteru @ChristiansenJen
viši je urednik za svemir i fiziku u časopisu Scientific American.Diplomirala je astronomiju i fiziku na Sveučilištu Wesleyan i magistrirala znanstveno novinarstvo na Kalifornijskom sveučilištu u Santa Cruzu.Pratite Moskowitza na Twitteru @ClaraMoskowitz.Fotografiju ustupio Nick Higgins.
Otkrijte znanost koja mijenja svijet.Istražite našu digitalnu arhivu koja datira iz 1845. godine, uključujući članke više od 150 nobelovaca.