Kai šviesa keliauja per erdvę, ji ištempiama dėl visatos plėtimosi.Štai kodėl daugelis tolimiausių objektų šviečia infraraudonaisiais spinduliais, kurių bangos ilgis yra ilgesnis nei matoma šviesa.Šios senovinės šviesos plika akimi nematome, tačiau James Webb kosminis teleskopas (JWST) sukurtas ją užfiksuoti, atskleidžiant kai kurias ankstyviausias kada nors susiformavusias galaktikas.
Diafragmos maskavimas: A perforuotasmetaloplokštė blokuoja dalį šviesos, patenkančios į teleskopą, leisdama jam imituoti interferometrą, kuris sujungia duomenis iš kelių teleskopų, kad būtų pasiekta didesnė skiriamoji geba nei vieno objektyvo.Šis metodas išryškina daugiau detalių labai ryškiuose arti esančiuose objektuose, pvz., dviejose netoliese esančiose žvaigždėse danguje.
Mikro vartų masyvas: 248 000 mažų vartelių tinklelį galima atidaryti arba uždaryti, kad būtų galima išmatuoti spektrą – šviesos sklidimą iki ją sudarančių bangos ilgių – 100 taškų viename kadre.
Spektrometras: gardelė arba prizmė atskiria krintančią šviesą į spektrą, kad būtų rodomas atskirų bangos ilgių intensyvumas.
Kameros: JWST turi tris kameras – dvi fiksuoja šviesą artimųjų infraraudonųjų spindulių bangos ilgiuose ir vieną, kuri fiksuoja šviesą vidutinių infraraudonųjų spindulių bangos ilgiais.
Integruotas lauko blokas: kombinuota kamera ir spektrometras užfiksuoja vaizdą kartu su kiekvieno pikselio spektru, parodydamas, kaip keičiasi šviesa matymo lauke.
Koronografai: Ryškių žvaigždžių akinimas gali užblokuoti silpną planetų šviesą ir aplink šias žvaigždes skriejančių šiukšlių diskų.Koronografai yra nepermatomi apskritimai, kurie blokuoja ryškią žvaigždžių šviesą ir leidžia prasiskverbti silpnesniems signalams.
Tikslus orientavimo jutiklis (FGS) / artimųjų infraraudonųjų spindulių vaizdo grotuvas ir beplyšinis spektrometras (NIRISS): FGS yra nukreipimo kamera, padedanti nukreipti teleskopą tinkama kryptimi.Jis yra supakuotas su NIRISS, turinčiu kamerą ir spektrometrą, galintį užfiksuoti artimus infraraudonųjų spindulių vaizdus ir spektrus.
Netoliojo infraraudonųjų spindulių spektrometras (NIRSpec): šis specializuotas spektrometras vienu metu gali gauti 100 spektrų per mikrolanginių masyvą.Tai pirmasis kosminis instrumentas, galintis vienu metu atlikti tiek daug objektų spektrinę analizę.
Netoli infraraudonųjų spindulių kamera (NIRCam): vienintelis artimųjų infraraudonųjų spindulių instrumentas su koronagrafu, NIRCam bus pagrindinė priemonė tiriant egzoplanetas, kurių šviesą kitu atveju užtemdytų netoliese esančių žvaigždžių spindesys.Jis fiksuos didelės raiškos infraraudonųjų spindulių vaizdus ir spektrus.
Vidutinio infraraudonųjų spindulių instrumentas (MIRI): šis fotoaparato ir spektrografo derinys yra vienintelis JWST instrumentas, galintis matyti vidutinio infraraudonųjų spindulių šviesą, kurią skleidžia šaltesni objektai, tokie kaip nuolaužų diskai aplink žvaigždes ir labai tolimas galaktikas.
Mokslininkai turėjo atlikti koregavimus, kad neapdorotus JWST duomenis paverstų kažkuo, ką gali įvertinti žmogaus akis, tačiau jų vaizdai yra „tikrieji“, – sakė Kosminio teleskopo mokslo instituto mokslo regėjimo inžinierė Alyssa Pagan.„Ar tikrai tai pamatytume, jei būtume ten?Atsakymas yra ne, nes mūsų akys nėra sukurtos matyti infraraudonųjų spindulių, o teleskopai yra daug jautresni šviesai nei mūsų akys.Išplėstas teleskopo matymo laukas leidžia pamatyti šiuos kosminius objektus tikroviškiau, nei gali mūsų santykinai ribotos akys.JWST gali fotografuoti naudodamas iki 27 filtrų, fiksuojančių skirtingus infraraudonųjų spindulių spektro diapazonus.Mokslininkai pirmiausia išskiria naudingiausią tam tikro vaizdo dinaminį diapazoną ir padidina ryškumo reikšmes, kad atskleistų kuo daugiau detalių.Tada jie kiekvienam infraraudonųjų spindulių filtrui priskyrė spalvą matomame spektre – trumpiausi bangos ilgiai tapo mėlyna, o ilgesni – žalia ir raudona.Sujunkite juos ir turėsite įprastus baltos spalvos balanso, kontrasto ir spalvų nustatymus, kuriuos gali atlikti bet kuris fotografas.
Nors spalvoti vaizdai užburia, vienu bangos ilgiu daroma daug įdomių atradimų.Čia NIRSpec instrumentas rodo įvairias Tarantulos ūko savybesfiltrai.Pavyzdžiui, atominis vandenilis (mėlynas) spinduliuoja bangos ilgius iš centrinės žvaigždės ir ją supančių burbuliukų.Tarp jų yra molekulinio vandenilio (žalia) ir sudėtingų angliavandenilių (raudona) pėdsakų.Įrodymai rodo, kad žvaigždžių spiečius apatiniame dešiniajame kadro kampe pučia dulkes ir dujas link centrinės žvaigždės.
Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas Scientific American 327, 6, 42–45 (2022 m. gruodžio mėn.) kaip „Už paveikslėlių“.
Jen Christiansen yra „Scientific American“ vyresnysis grafikos redaktorius.Stebėkite Christianseną „Twitter“ @ChristiansenJen
yra „Scientific American“ kosmoso ir fizikos vyresnysis redaktorius.Ji yra įgijusi astronomijos ir fizikos bakalauro laipsnį Wesleyan universitete ir mokslo žurnalistikos magistro laipsnį Kalifornijos universitete Santa Kruze.Stebėkite Moskowitzą „Twitter“ @ClaraMoskowitz.Nicko Higginso nuotrauka.
Atraskite mokslą, kuris keičia pasaulį.Naršykite mūsų skaitmeninį archyvą nuo 1845 m., įskaitant daugiau nei 150 Nobelio premijos laureatų straipsnius.