Saat cahaya merambat melalui ruang angkasa, cahaya tersebut diregangkan oleh perluasan alam semesta.Inilah sebabnya mengapa banyak objek terjauh bersinar dalam inframerah, yang memiliki panjang gelombang lebih panjang daripada cahaya tampak.Kita tidak dapat melihat cahaya kuno ini dengan mata telanjang, namun James Webb Space Telescope (JWST) dirancang untuk menangkapnya, sehingga mengungkap beberapa galaksi paling awal yang pernah terbentuk.
Aperture Masking: Berlubanglogampelat menghalangi sebagian cahaya yang masuk ke teleskop, sehingga memungkinkannya meniru interferometer yang menggabungkan data dari beberapa teleskop untuk mencapai resolusi lebih tinggi daripada lensa tunggal.Metode ini menghasilkan lebih banyak detail pada objek yang sangat terang dalam jarak dekat, seperti dua bintang terdekat di langit.
Micro Gate Array: Sebuah grid yang terdiri dari 248.000 gerbang kecil dapat dibuka atau ditutup untuk mengukur spektrum – propagasi cahaya hingga panjang gelombang penyusunnya – pada 100 titik dalam satu frame.
Spektrometer: Kisi atau prisma memisahkan cahaya datang menjadi spektrum untuk menampilkan intensitas panjang gelombang individu.
Kamera: JWST memiliki tiga kamera – dua yang menangkap cahaya pada panjang gelombang inframerah dekat dan satu lagi yang menangkap cahaya pada panjang gelombang inframerah tengah.
Unit bidang integral: Gabungan kamera dan spektrometer menangkap gambar beserta spektrum setiap piksel, menunjukkan bagaimana cahaya berubah dalam bidang pandang.
Koronagraf: Silau dari bintang terang dapat menghalangi cahaya redup dari planet dan piringan puing yang mengorbit bintang tersebut.Coronographs adalah lingkaran buram yang menghalangi cahaya bintang yang terang dan memungkinkan sinyal yang lebih lemah untuk melewatinya.
Sensor Panduan Halus (FGS)/Pencitra Inframerah Dekat dan Spektrometer Tanpa Celah (NIRISS): FGS adalah kamera penunjuk yang membantu mengarahkan teleskop ke arah yang benar.Dikemas dengan NIRIS yang memiliki kamera dan spektrometer yang dapat menangkap gambar dan spektrum inframerah dekat.
Spektrometer Inframerah Dekat (NIRSpec): Spektrometer khusus ini dapat memperoleh 100 spektrum secara bersamaan melalui serangkaian jendela mikro.Ini adalah instrumen luar angkasa pertama yang mampu melakukan analisis spektral terhadap begitu banyak objek secara bersamaan.
Kamera Inframerah Dekat (NIRCam): Satu-satunya instrumen inframerah dekat dengan coronagraph, NIRCam akan menjadi alat utama untuk mempelajari exoplanet yang cahayanya akan tertutup oleh silau bintang-bintang di dekatnya.Ini akan menangkap gambar dan spektrum inframerah dekat resolusi tinggi.
Instrumen Inframerah Tengah (MIRI): Kombinasi kamera/spektograf ini adalah satu-satunya instrumen di JWST yang dapat melihat cahaya inframerah tengah yang dipancarkan oleh objek yang lebih dingin seperti piringan puing di sekitar bintang dan galaksi yang sangat jauh.
Para ilmuwan harus melakukan penyesuaian untuk mengubah data mentah JWST menjadi sesuatu yang dapat dilihat oleh mata manusia, namun gambarnya “nyata”, kata Alyssa Pagan, seorang insinyur visi sains di Space Telescope Science Institute.“Apakah ini benar-benar yang akan kita lihat jika kita berada di sana?Jawabannya adalah tidak, karena mata kita tidak dirancang untuk melihat dalam inframerah, dan teleskop jauh lebih sensitif terhadap cahaya dibandingkan mata kita.”Bidang pandang teleskop yang diperluas memungkinkan kita melihat objek-objek kosmik ini dengan lebih realistis dibandingkan dengan kemampuan mata kita yang relatif terbatas.JWST dapat mengambil gambar menggunakan hingga 27 filter yang menangkap rentang spektrum inframerah berbeda.Para ilmuwan pertama-tama mengisolasi rentang dinamis yang paling berguna untuk gambar tertentu dan menskalakan nilai kecerahan untuk menampilkan sedetail mungkin.Mereka kemudian memberi warna pada setiap filter inframerah dalam spektrum tampak – panjang gelombang terpendek menjadi biru, sedangkan panjang gelombang panjang menjadi hijau dan merah.Gabungkan semuanya dan Anda akan mendapatkan pengaturan keseimbangan putih, kontras, dan warna normal yang mungkin dilakukan oleh fotografer mana pun.
Meskipun gambar penuh warna sangat memukau, banyak penemuan menarik yang dilakukan pada satu panjang gelombang pada satu waktu.Di sini, instrumen NIRSpec menunjukkan berbagai fitur Nebula Tarantula melalui berbagai macamfilter.Misalnya, atom hidrogen (biru) memancarkan panjang gelombang dari bintang pusat dan gelembung di sekitarnya.Diantaranya terdapat jejak molekul hidrogen (hijau) dan hidrokarbon kompleks (merah).Bukti menunjukkan bahwa gugus bintang di sudut kanan bawah bingkai mengeluarkan debu dan gas menuju bintang pusat.
Artikel ini awalnya diterbitkan di Scientific American 327, 6, 42-45 (Desember 2022) dengan judul “Behind the Pictures”.
Jen Christiansen adalah editor grafis senior di Scientific American.Ikuti Christiansen di Twitter @ChristiansenJen
adalah Editor Senior Bidang Luar Angkasa dan Fisika di Scientific American.Ia meraih gelar sarjana dalam bidang astronomi dan fisika dari Universitas Wesleyan dan gelar master dalam bidang jurnalisme sains dari Universitas California, Santa Cruz.Ikuti Moskowitz di Twitter @ClaraMoskowitz.Foto milik Nick Higgins.
Temukan sains yang mengubah dunia.Jelajahi arsip digital kami sejak tahun 1845, termasuk artikel dari lebih dari 150 peraih Nobel.