Mentre la luce viaggia attraverso lo spazio, viene allungata dall'espansione dell'universo.Questo è il motivo per cui molti degli oggetti più distanti brillano nell’infrarosso, che ha una lunghezza d’onda maggiore della luce visibile.Non possiamo vedere questa antica luce ad occhio nudo, ma il James Webb Space Telescope (JWST) è progettato per catturarla, rivelando alcune delle prime galassie mai formate.
Mascheratura dell'apertura: A perforatametallola piastra blocca parte della luce che entra nel telescopio, permettendogli di imitare un interferometro che combina i dati di più telescopi per ottenere una risoluzione maggiore rispetto a una singola lente.Questo metodo evidenzia più dettagli in oggetti molto luminosi nelle immediate vicinanze, come due stelle vicine nel cielo.
Micro Gate Array: una griglia di 248.000 piccole porte può essere aperta o chiusa per misurare lo spettro – la propagazione della luce fino alle sue lunghezze d’onda costituenti – in 100 punti in un fotogramma.
Spettrometro: un reticolo o un prisma separa la luce incidente in uno spettro per visualizzare l'intensità delle singole lunghezze d'onda.
Fotocamere: JWST ha tre fotocamere: due che catturano la luce nelle lunghezze d'onda del vicino infrarosso e una che cattura la luce nelle lunghezze d'onda del medio infrarosso.
Unità di campo integrale: la fotocamera e lo spettrometro combinati catturano un'immagine insieme allo spettro di ciascun pixel, mostrando come cambia la luce nel campo visivo.
Coronografi: il bagliore delle stelle luminose può bloccare la debole luce proveniente dai pianeti e dai dischi di detriti che orbitano attorno a quelle stelle.I coronografi sono cerchi opachi che bloccano la luce stellare brillante e consentono il passaggio dei segnali più deboli.
Sensore di guida fine (FGS)/Near Infrared Imager e spettrometro senza fessura (NIRISS): l'FGS è una fotocamera di puntamento che aiuta a puntare il telescopio nella giusta direzione.È confezionato con NIRISS che ha una fotocamera e uno spettrometro in grado di catturare immagini e spettri nel vicino infrarosso.
Spettrometro nel vicino infrarosso (NIRSpec): questo spettrometro specializzato può acquisire simultaneamente 100 spettri attraverso una serie di microotturatori.Questo è il primo strumento spaziale in grado di eseguire l'analisi spettrale di così tanti oggetti contemporaneamente.
Near Infrared Camera (NIRCam): l'unico strumento nel vicino infrarosso dotato di coronografo, NIRCam sarà uno strumento chiave per studiare gli esopianeti la cui luce sarebbe altrimenti oscurata dal bagliore delle stelle vicine.Catturerà immagini e spettri nel vicino infrarosso ad alta risoluzione.
Strumento nel medio infrarosso (MIRI): questa combinazione fotocamera/spettrografo è l'unico strumento del JWST in grado di vedere la luce nel medio infrarosso emessa da oggetti più freddi come dischi di detriti attorno a stelle e galassie molto distanti.
Gli scienziati hanno dovuto apportare modifiche per trasformare i dati grezzi di JWST in qualcosa che l'occhio umano possa apprezzare, ma le sue immagini sono "reali", ha affermato Alyssa Pagan, ingegnere della visione scientifica presso lo Space Telescope Science Institute.“È davvero questo ciò che vedremmo se fossimo lì?La risposta è no, perché i nostri occhi non sono progettati per vedere nell’infrarosso e i telescopi sono molto più sensibili alla luce dei nostri occhi”.Il campo visivo ampliato del telescopio ci consente di vedere questi oggetti cosmici in modo più realistico di quanto possano fare i nostri occhi relativamente limitati.JWST può scattare foto utilizzando fino a 27 filtri che catturano diverse gamme dello spettro infrarosso.Gli scienziati innanzitutto isolano la gamma dinamica più utile per una determinata immagine e ridimensionano i valori di luminosità per rivelare quanti più dettagli possibile.Hanno quindi assegnato a ciascun filtro a infrarossi un colore nello spettro visibile: le lunghezze d’onda più corte sono diventate blu, mentre le lunghezze d’onda più lunghe sono diventate verdi e rosse.Mettili insieme e ti ritroverai con le normali impostazioni di bilanciamento del bianco, contrasto e colore che qualsiasi fotografo probabilmente effettuerà.
Sebbene le immagini a colori siano affascinanti, molte scoperte entusiasmanti vengono fatte una lunghezza d'onda alla volta.Qui, lo strumento NIRSpec mostra varie caratteristiche della Nebulosa Tarantola attraverso varifiltri.Ad esempio, l’idrogeno atomico (blu) irradia lunghezze d’onda dalla stella centrale e dalle bolle circostanti.Tra di loro ci sono tracce di idrogeno molecolare (verde) e idrocarburi complessi (rosso).Le prove suggeriscono che l’ammasso stellare nell’angolo in basso a destra dell’inquadratura sta soffiando polvere e gas verso la stella centrale.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su Scientific American 327, 6, 42-45 (dicembre 2022) come "Behind the Pictures".
Jen Christiansen è un redattore grafico senior presso Scientific American.Segui Christiansen su Twitter @ChristiansenJen
è Senior Editor per Spazio e Fisica presso Scientific American.Ha conseguito una laurea in astronomia e fisica presso la Wesleyan University e un master in giornalismo scientifico presso l'Università della California, Santa Cruz.Segui Moskowitz su Twitter @ClaraMoskowitz.Foto per gentile concessione di Nick Higgins.
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