Ko svetloba potuje skozi vesolje, se zaradi širjenja vesolja raztegne.Zato veliko najbolj oddaljenih predmetov sveti v infrardeči svetlobi, ki ima daljšo valovno dolžino kot vidna svetloba.Te starodavne svetlobe ne moremo videti s prostim očesom, vendar je vesoljski teleskop Jamesa Webba (JWST) zasnovan tako, da jo zajame in razkrije nekatere najzgodnejše galaksije, ki so bile kdajkoli oblikovane.
Zaslonka: perforiranakovinaplošča blokira nekaj svetlobe, ki vstopa v teleskop, in mu omogoča, da posnema interferometer, ki združuje podatke iz več teleskopov, da doseže višjo ločljivost kot ena leča.Ta metoda prikaže več podrobnosti v zelo svetlih predmetih v neposredni bližini, kot sta dve bližnji zvezdi na nebu.
Micro Gate Array: Mrežo 248.000 majhnih vrat je mogoče odpreti ali zapreti za merjenje spektra – širjenje svetlobe do njenih sestavnih valovnih dolžin – na 100 točkah v enem okvirju.
Spektrometer: rešetka ali prizma loči vpadno svetlobo v spekter za prikaz intenzitete posameznih valovnih dolžin.
Kamere: JWST ima tri kamere – dve zajemata svetlobo v bližnjih infrardečih valovnih dolžinah in eno, ki zajema svetlobo v srednjih infrardečih valovnih dolžinah.
Integrirana terenska enota: Kombinirana kamera in spektrometer zajame sliko skupaj s spektrom vsake slikovne pike, ki prikazuje, kako se svetloba spreminja v vidnem polju.
Koronografi: bleščanje svetlih zvezd lahko blokira šibko svetlobo planetov in diskov ostankov, ki krožijo okoli teh zvezd.Koronografi so neprozorni krogi, ki blokirajo svetlo svetlobo zvezd in omogočajo prehod šibkejših signalov.
Senzor za natančno vodenje (FGS)/Near Infrared Imager in Slitless Spectrometer (NIRISS): FGS je usmerjevalna kamera, ki pomaga usmeriti teleskop v pravo smer.Priložen je NIRISS, ki ima kamero in spektrometer, ki lahko zajema bližnje infrardeče slike in spektre.
Bližnji infrardeči spektrometer (NIRSpec): Ta specializirani spektrometer lahko hkrati pridobi 100 spektrov prek niza mikrozaklopov.To je prvi vesoljski instrument, ki lahko izvaja spektralno analizo toliko objektov hkrati.
Bližnja infrardeča kamera (NIRCam): edini bližnji infrardeči instrument s koronagrafom, NIRCam, bo ključno orodje za preučevanje eksoplanetov, katerih svetlobo bi sicer zakril bleščanje bližnjih zvezd.Zajemal bo slike in spektre visoke ločljivosti v bližnjem infrardečem območju.
Srednji infrardeči instrument (MIRI): Ta kombinacija kamere/spektrografa je edini instrument v JWST, ki lahko vidi srednje infrardečo svetlobo, ki jo oddajajo hladnejši predmeti, kot so diski ostankov okoli zvezd in zelo oddaljenih galaksij.
Znanstveniki so se morali prilagoditi, da bi neobdelane podatke JWST spremenili v nekaj, kar lahko ceni človeško oko, vendar so njegove slike "resnične", je povedala Alyssa Pagan, inženirka znanstvenega vida na Znanstvenem inštitutu za vesoljski teleskop.»Ali bi res to videli, če bi bili tam?Odgovor je ne, ker naše oči niso zasnovane za gledanje v infrardečem sevanju, teleskopi pa so veliko bolj občutljivi na svetlobo kot naše oči.«Razširjeno vidno polje teleskopa nam omogoča, da te kozmične predmete vidimo bolj realistično, kot jih lahko naše relativno omejene oči.JWST lahko posname slike z uporabo do 27 filtrov, ki zajemajo različne obsege infrardečega spektra.Znanstveniki najprej izolirajo najbolj uporaben dinamični razpon za dano sliko in prilagodijo vrednosti svetlosti, da razkrijejo čim več podrobnosti.Nato so vsakemu infrardečemu filtru dodelili barvo v vidnem spektru – najkrajše valovne dolžine so postale modre, daljše valovne dolžine pa zelene in rdeče.Sestavite jih skupaj in ostanejo vam običajne nastavitve beline, kontrasta in barv, ki jih bo verjetno naredil vsak fotograf.
Medtem ko so polnobarvne slike očarljive, prihaja do številnih razburljivih odkritij na valovni dolžini naenkrat.Tukaj instrument NIRSpec prikazuje različne značilnosti meglice Tarantela skozi različnefiltri.Na primer, atomski vodik (moder) seva valovne dolžine iz osrednje zvezde in njenih okoliških mehurčkov.Med njimi so sledi molekularnega vodika (zeleno) in kompleksnih ogljikovodikov (rdeče).Dokazi kažejo, da zvezdna kopica v spodnjem desnem kotu okvirja piha prah in plin proti osrednji zvezdi.
Ta članek je bil prvotno objavljen v Scientific American 327, 6, 42-45 (december 2022) kot »Behind the Pictures«.
Jen Christiansen je višja grafična urednica pri Scientific American.Sledite Christiansenu na Twitterju @ChristiansenJen
je višji urednik za vesolje in fiziko pri Scientific American.Diplomirala je iz astronomije in fizike na univerzi Wesleyan ter magistrirala iz znanstvenega novinarstva na kalifornijski univerzi v Santa Cruzu.Sledite Moskowitzu na Twitterju @ClaraMoskowitz.Avtor fotografije Nick Higgins.
Odkrijte znanost, ki spreminja svet.Raziščite naš digitalni arhiv, ki sega v leto 1845, vključno s članki več kot 150 Nobelovih nagrajencev.