כאשר האור עובר בחלל, הוא נמתח על ידי התפשטות היקום.זו הסיבה שרבים מהעצמים הרחוקים ביותר זוהרים באינפרא אדום, שלו אורך גל ארוך יותר מהאור הנראה.אנחנו לא יכולים לראות את האור העתיק הזה בעין בלתי מזוינת, אבל טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) נועד ללכוד אותו, לחשוף כמה מהגלקסיות המוקדמות ביותר שנוצרו אי פעם.
מיסוך צמצם: מחוררמַתֶכֶתלוחית חוסמת חלק מהאור הנכנס לטלסקופ, ומאפשרת לו לחקות אינטרפרומטר המשלב נתונים ממספר טלסקופים כדי להשיג רזולוציה גבוהה יותר מאשר עדשה בודדת.שיטה זו מביאה פרטים נוספים בעצמים בהירים מאוד בסמיכות, כמו שני כוכבים סמוכים בשמים.
מערך מיקרו שערים: ניתן לפתוח או לסגור רשת של 248,000 שערים קטנים כדי למדוד את הספקטרום - התפשטות האור עד לאורכי הגל המרכיבים אותו - ב-100 נקודות בפריים אחד.
ספקטרומטר: סורג או פריזמה מפרידים את האור הנכנס לספקטרום כדי להציג את עוצמתם של אורכי גל בודדים.
מצלמות: ל-JWST שלוש מצלמות - שתיים הלוכדות אור באורכי גל אינפרא אדום קרובים ואחת הלוכדת אור באורכי גל אינפרא אדום בינוניים.
יחידת שדה אינטגרלית: המצלמה והספקטרומטר המשולבת לוכדת תמונה יחד עם הספקטרום של כל פיקסל, ומראה כיצד האור משתנה בשדה הראייה.
קורונוגרפים: סנוור מכוכבים בהירים יכול לחסום אור חלש מכוכבי לכת ודיסקות פסולת המקיפות את הכוכבים הללו.קורונוגרפים הם עיגולים אטומים החוסמים את אור הכוכבים הבהיר ומאפשרים לאותות חלשים יותר לעבור דרכם.
חיישן הנחיה עדינה (FGS)/צילום אינפרא אדום קרוב וספקטרומטר חסר חריצים (NIRISS): ה-FGS היא מצלמה מכוונת המסייעת לכוון את הטלסקופ בכיוון הנכון.הוא ארוז עם NIRISS שיש לו מצלמה וספקטרומטר שיכולים ללכוד תמונות וספקטרום ליד אינפרא אדום.
ספקטרומטר אינפרא אדום קרוב (NIRSpec): ספקטרומטר מיוחד זה יכול לרכוש בו זמנית 100 ספקטרים ​​באמצעות מערך של מיקרו-תריסים.זהו מכשיר החלל הראשון המסוגל לבצע ניתוח ספקטרלי של כל כך הרבה עצמים בו זמנית.
מצלמת אינפרא אדום קרובה (NIRCam): המכשיר היחיד הקרוב לאינפרא אדום עם קורונגרף, NIRCam יהיה כלי מפתח לחקר כוכבי לכת חיצוניים שאם לא כן, האור שלהם היה מוסתר על ידי בוהק הכוכבים הסמוכים.זה יקלוט תמונות וספקטרום קרוב לאינפרא אדום ברזולוציה גבוהה.
מכשיר אינפרא אדום בינוני (MIRI): שילוב מצלמה/ספקטרוגרף זה הוא המכשיר היחיד ב-JWST שיכול לראות אור אינפרא אדום בינוני הנפלט על ידי עצמים קרירים יותר כמו דיסקיות פסולת סביב כוכבים וגלקסיות רחוקות מאוד.
מדענים נאלצו לבצע התאמות כדי להפוך את הנתונים הגולמיים של JWST למשהו שהעין האנושית יכולה להעריך, אבל התמונות שלו "אמיתיות", אמרה אליסה פגן, מהנדסת ראייה מדעית במכון המדע של טלסקופ החלל."האם זה באמת מה שהיינו רואים אילו היינו שם?התשובה היא לא, כי העיניים שלנו לא מתוכננות לראות באינפרא אדום, והטלסקופים הרבה יותר רגישים לאור מהעיניים שלנו".שדה הראייה המורחב של הטלסקופ מאפשר לנו לראות את העצמים הקוסמיים הללו בצורה מציאותית יותר ממה שיכולות עינינו המצומצמות יחסית.JWST יכול לצלם תמונות באמצעות עד 27 מסננים הלוכדים טווחים שונים של ספקטרום האינפרא אדום.מדענים מבודדים תחילה את הטווח הדינמי השימושי ביותר עבור תמונה נתונה ומשנים את ערכי הבהירות כדי לחשוף פרטים רבים ככל האפשר.לאחר מכן הם הקצו לכל מסנן אינפרא אדום צבע בספקטרום הנראה - אורכי הגל הקצרים ביותר הפכו לכחולים, בעוד אורכי הגל הארוכים יותר הפכו לירוקים ואדומים.חבר אותם יחד ותשאר עם הגדרות האיזון הלבן, הניגודיות והצבע הרגילות שכל צלם עשוי לבצע.
בעוד שתמונות בצבע מלא מהפנטות, תגליות מרגשות רבות נעשות באורך גל אחד בכל פעם.כאן, מכשיר NIRSpec מראה תכונות שונות של ערפילית הטרנטולה דרך שונותמסננים.לדוגמה, מימן אטומי (כחול) מקרין אורכי גל מהכוכב המרכזי ומהבועות שמסביבו.ביניהם יש עקבות של מימן מולקולרי (ירוק) ופחמימנים מורכבים (אדומים).עדויות מצביעות על כך שצביר הכוכבים בפינה הימנית התחתונה של הפריים נושף אבק וגז לכיוון הכוכב המרכזי.
מאמר זה פורסם במקור ב-Scientific American 327, 6, 42-45 (דצמבר 2022) בשם "מאחורי התמונות".
ג'ן כריסטיאנסן היא עורכת גרפיקה בכירה ב-Scientific American.עקוב אחר Christiansen בטוויטר @ChristiansenJen
הוא עורך בכיר לחלל ופיזיקה ב-Scientific American.היא בעלת תואר ראשון באסטרונומיה ופיזיקה מאוניברסיטת ווסליאן ותואר שני בעיתונאות מדעית מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז.עקבו אחר מוסקוביץ בטוויטר @ClaraMoskowitz.תמונה באדיבות ניק היגינס.
גלה מדע שמשנה את העולם.חקור את הארכיון הדיגיטלי שלנו משנת 1845, כולל מאמרים של למעלה מ-150 חתני פרס נובל.