Ahogy a fény az űrben halad, az univerzum tágulása miatt megnyúlik.Ez az oka annak, hogy a legtávolabbi objektumok közül sok izzik az infravörösben, amelynek hullámhossza hosszabb, mint a látható fény.Ezt az ősi fényt nem láthatjuk szabad szemmel, de a James Webb Űrteleszkóp (JWST) megörökítésére szolgál, felfedve a valaha kialakult legkorábbi galaxisok közül néhányat.
Rekeszmaszkolás: perforáltfémlemez blokkolja a teleszkópba belépő fény egy részét, lehetővé téve, hogy egy interferométert utánozzon, amely több teleszkóp adatait kombinálja, hogy nagyobb felbontást érjen el, mint egyetlen lencse.Ez a módszer több részletet hoz ki a nagyon fényes objektumok közvetlen közelében, például két közeli csillag az égen.
Micro Gate Array: 248 000 kis kapuból álló rács nyitható vagy zárható, hogy a spektrumot – a fény terjedését az alkotó hullámhosszig – egy keretben 100 pontban mérjük.
Spektrométer: A rács vagy prizma a beeső fényt spektrumra választja, hogy megjelenítse az egyes hullámhosszok intenzitását.
Kamerák: A JWST-nek három kamerája van – kettő a közeli infravörös hullámhosszon, a másik pedig a középső infravörös hullámhosszon.
Integrált terepi egység: A kombinált kamera és spektrométer az egyes pixelek spektrumával együtt rögzíti a képet, megmutatva, hogyan változik a fény a látómezőben.
Koronagráfok: A fényes csillagok tükröződése elzárhatja a bolygók és a csillagok körül keringő törmelékkorongok halvány fényét.A koronográfok átlátszatlan körök, amelyek blokkolják az erős csillagfényt, és átengedik a gyengébb jeleket.
Finomvezető érzékelő (FGS)/közeli infravörös képalkotó és rés nélküli spektrométer (NIRISS): Az FGS egy mutató kamera, amely segít a teleszkópot a megfelelő irányba irányítani.NIRISS-szel van csomagolva, amely kamerával és spektrométerrel rendelkezik, amely közeli infravörös képeket és spektrumokat tud rögzíteni.
Közeli infravörös spektrométer (NIRSpec): Ez a speciális spektrométer egyidejűleg 100 spektrumot tud felvenni egy sor mikrozárral.Ez az első olyan űrműszer, amely képes ennyi objektum egyidejű spektrális elemzésére.
Közeli infravörös kamera (NIRCam): Az egyetlen koronagráfos közeli infravörös műszer, a NIRCam kulcsfontosságú eszköz lesz olyan exobolygók tanulmányozásában, amelyek fényét egyébként eltakarná a közeli csillagok csillogása.Nagy felbontású közeli infravörös képeket és spektrumokat fog rögzíteni.
Közép-infravörös műszer (MIRI): Ez a kamera/spektrográf kombináció az egyetlen olyan műszer a JWST-ben, amely képes látni a hidegebb objektumok, például a csillagok körüli törmelékkorongok és nagyon távoli galaxisok által kibocsátott közép-infravörös fényt.
A tudósoknak kiigazításokat kellett végrehajtaniuk, hogy a JWST nyers adatait olyanná alakítsák, amit az emberi szem is képes értékelni, de a képek „valósak” – mondta Alyssa Pagan, az Űrteleszkóp Tudományos Intézet tudományos látásmérnöke.„Valóban ezt látnánk, ha ott lennénk?A válasz nem, mert a szemünket nem úgy tervezték, hogy infravörösben lásson, és a teleszkópok sokkal érzékenyebbek a fényre, mint a szemünk.”A teleszkóp kibővített látómezeje lehetővé teszi, hogy valósághűbben lássuk ezeket a kozmikus objektumokat, mint azt viszonylag korlátozott szemünk képes.A JWST akár 27 szűrővel is képes képeket készíteni, amelyek az infravörös spektrum különböző tartományait rögzítik.A tudósok először elkülönítik az adott kép leghasznosabb dinamikus tartományát, és a fényerő értékeket skálázzák, hogy a lehető legtöbb részletet felfedjék.Ezután minden infravörös szűrőhöz hozzárendeltek egy színt a látható spektrumban – a legrövidebb hullámhosszúak kékek, míg a hosszabb hullámhosszak zöldek és vörösek lettek.Ha összerakja őket, marad a normál fehéregyensúly-, kontraszt- és színbeállítás, amelyet minden fotós elvégezhet.
Míg a színes képek megbabonáznak, sok izgalmas felfedezés születik hullámhosszonként.Itt a NIRSpec műszer a Tarantula-köd különféle jellemzőit mutatja meg különböző módonszűrők.Például az atomos hidrogén (kék) hullámhosszakat sugároz a központi csillagból és a környező buborékokból.Közöttük molekuláris hidrogén (zöld) és összetett szénhidrogének (piros) nyomai találhatók.A bizonyítékok arra utalnak, hogy a keret jobb alsó sarkában lévő csillaghalmaz a központi csillag felé fújja a port és a gázt.
Ez a cikk eredetileg a Scientific American 327, 6, 42-45 (2022. december) számában jelent meg „Behind the Pictures” néven.
Jen Christiansen a Scientific American vezető grafikus szerkesztője.Kövesse Christiansent a Twitteren @ChristiansenJen
a Scientific American űr- és fizikáért felelős vezető szerkesztője.A Wesleyan Egyetemen csillagászatból és fizikából, a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetemen pedig tudományos újságírásból szerzett mesterfokozatot.Kövesse Moskowitzot a Twitteren @ClaraMoskowitz.A fotó Nick Higgins jóvoltából.
Fedezze fel a világot megváltoztató tudományt.Fedezze fel digitális archívumunkat 1845-ig, amely több mint 150 Nobel-díjas cikkét tartalmazza.