Når lys beveger seg gjennom rommet, strekkes det ut av universets utvidelse.Dette er grunnen til at mange av de fjerneste objektene lyser i infrarødt lys, som har lengre bølgelengde enn synlig lys.Vi kan ikke se dette eldgamle lyset med det blotte øye, men James Webb Space Telescope (JWST) er designet for å fange det, og avslører noen av de tidligste galaksene som noen gang er dannet.
Aperture Masking: En perforertmetallplate blokkerer noe av lyset som kommer inn i teleskopet, slik at det kan etterligne et interferometer som kombinerer data fra flere teleskoper for å oppnå høyere oppløsning enn en enkelt linse.Denne metoden får frem flere detaljer i svært lyse objekter i umiddelbar nærhet, for eksempel to nærliggende stjerner på himmelen.
Micro Gate Array: Et rutenett med 248 000 små porter kan åpnes eller lukkes for å måle spekteret – forplantningen av lys ned til dets konstituerende bølgelengder – ved 100 punkter i én ramme.
Spektrometer: Et gitter eller prisme skiller innfallende lys inn i et spektrum for å vise intensiteten til individuelle bølgelengder.
Kameraer: JWST har tre kameraer – to som fanger lys i de nære infrarøde bølgelengdene og ett som fanger lys i de midtre infrarøde bølgelengdene.
Integrert feltenhet: Det kombinerte kameraet og spektrometeret tar et bilde sammen med spekteret til hver piksel, og viser hvordan lys endres i synsfeltet.
Koronagrafer: Gjenskinn fra klare stjerner kan blokkere svakt lys fra planeter og ruskskiver som kretser rundt disse stjernene.Koronografier er ugjennomsiktige sirkler som blokkerer sterkt stjernelys og lar svakere signaler passere gjennom.
Fine Guidance Sensor (FGS)/Near Infrared Imager og Slitless Spectrometer (NIRISS): FGS er et pekende kamera som hjelper til med å peke teleskopet i riktig retning.Den er pakket med NIRISS som har et kamera og et spektrometer som kan fange nær infrarøde bilder og spektre.
Nær-infrarødt spektrometer (NIRSpec): Dette spesialiserte spektrometeret kan samtidig innhente 100 spektre gjennom en rekke mikrolukkere.Dette er det første rominstrumentet som er i stand til å utføre spektralanalyse av så mange objekter samtidig.
Nær-infrarødt kamera (NIRCam): Det eneste nær-infrarøde instrumentet med en koronagraf, NIRCam vil være et nøkkelverktøy for å studere eksoplaneter hvis lys ellers ville blitt skjult av gjenskinn fra nærliggende stjerner.Den vil ta høyoppløselige nær-infrarøde bilder og spektre.
Midt-infrarødt instrument (MIRI): Denne kamera/spektrograf-kombinasjonen er det eneste instrumentet i JWST som kan se midt-infrarødt lys som sendes ut av kjøligere objekter som avfallsskiver rundt stjerner og svært fjerne galakser.
Forskere måtte gjøre justeringer for å gjøre JWSTs rådata til noe det menneskelige øyet kan sette pris på, men bildene er "ekte," sa Alyssa Pagan, en vitenskapelig visjonsingeniør ved Space Telescope Science Institute.«Er dette virkelig det vi ville sett hvis vi var der?Svaret er nei, fordi øynene våre ikke er laget for å se i infrarødt, og teleskoper er mye mer følsomme for lys enn øynene våre.»Teleskopets utvidede synsfelt gjør at vi kan se disse kosmiske objektene mer realistisk enn våre relativt begrensede øyne kan.JWST kan ta bilder ved hjelp av opptil 27 filtre som fanger opp forskjellige områder av det infrarøde spekteret.Forskere isolerer først det mest nyttige dynamiske området for et gitt bilde og skalerer lysstyrkeverdiene for å avsløre så mange detaljer som mulig.De tildelte deretter hvert infrarøde filter en farge i det synlige spekteret – de korteste bølgelengdene ble blå, mens de lengre bølgelengdene ble grønne og røde.Sett dem sammen og du sitter igjen med den normale hvitbalansen, kontrasten og fargeinnstillingene som enhver fotograf sannsynligvis vil gjøre.
Mens fullfargebilder er fascinerende, blir mange spennende funn gjort én bølgelengde om gangen.Her viser NIRSpec-instrumentet ulike trekk ved Tarantula-tåken gjennom ulikefiltre.For eksempel stråler atomært hydrogen (blått) bølgelengder fra den sentrale stjernen og dens omkringliggende bobler.Mellom dem er spor av molekylært hydrogen (grønt) og komplekse hydrokarboner (rødt).Bevis tyder på at stjernehopen i nedre høyre hjørne av rammen blåser støv og gass mot den sentrale stjernen.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert i Scientific American 327, 6, 42-45 (desember 2022) som "Behind the Pictures".
Jen Christiansen er senior grafikkredaktør i Scientific American.Følg Christiansen på Twitter @ChristiansenJen
er seniorredaktør for rom og fysikk i Scientific American.Hun har en bachelorgrad i astronomi og fysikk fra Wesleyan University og en mastergrad i vitenskapsjournalistikk fra University of California, Santa Cruz.Følg Moskowitz på Twitter @ClaraMoskowitz.Foto med tillatelse av Nick Higgins.
Oppdag vitenskap som forandrer verden.Utforsk vårt digitale arkiv som dateres tilbake til 1845, inkludert artikler fra over 150 nobelprisvinnere.