Nuru inaposafiri angani, hunyoshwa na upanuzi wa ulimwengu.Hii ndiyo sababu vitu vingi vya mbali zaidi vinang'aa katika infrared, ambayo ina urefu mrefu wa wimbi kuliko mwanga unaoonekana.Hatuwezi kuona nuru hii ya kale kwa macho, lakini Darubini ya anga ya James Webb (JWST) imeundwa ili kuikamata, ikifichua baadhi ya galaksi za mapema zaidi kuwahi kutokea.
Kufunika kwa Aperture: A perforatedchumasahani huzuia baadhi ya mwanga unaoingia kwenye darubini, ikiiruhusu kuiga kiingilizi kinachochanganya data kutoka kwa darubini nyingi ili kufikia mwonekano wa juu zaidi kuliko lenzi moja.Njia hii huleta maelezo zaidi katika vitu vyenye kung'aa sana vilivyo karibu, kama vile nyota mbili zilizo karibu angani.
Micro Gate Array: Gridi ya milango midogo 248,000 inaweza kufunguliwa au kufungwa ili kupima wigo - uenezi wa mwanga hadi urefu wa mawimbi yake - kwa pointi 100 katika fremu moja.
Kipimo cha kupima: Kipandio au prism hutenganisha mwanga wa tukio katika wigo ili kuonyesha ukubwa wa urefu wa mawimbi mahususi.
Kamera: JWST ina kamera tatu - mbili zinazonasa mwanga katika urefu wa karibu wa mawimbi ya infrared na moja inayonasa mwanga katikati ya mawimbi ya infrared.
Kitengo cha uga Muhimu: Kamera iliyounganishwa na spectrometer hunasa picha pamoja na wigo wa kila pikseli, kuonyesha jinsi mwanga unavyobadilika katika sehemu ya mwonekano.
Coronagraphs: Mwangaza kutoka kwa nyota angavu unaweza kuzuia mwanga hafifu kutoka kwa sayari na diski za uchafu zinazozunguka nyota hizo.Coronographs ni miduara isiyo wazi ambayo huzuia mwangaza wa nyota na kuruhusu ishara dhaifu kupita.
Fine Guidance Sensor (FGS)/Near Infrared Imager na Slitless Spectrometer (NIRISS): FGS ni kamera inayoelekeza ambayo husaidia kuelekeza darubini katika mwelekeo sahihi.Imewekwa na NIRISS ambayo ina kamera na spectrometer inayoweza kunasa karibu na picha za infrared na spectra.
Karibu na Infrared Spectrometer (NIRSpec): Kipimo hiki maalum kinaweza kupata mwonekano 100 kwa wakati mmoja kupitia safu ya vishuta vidogo.Hiki ndicho chombo cha kwanza cha angani chenye uwezo wa kufanya uchanganuzi wa taswira wa vitu vingi kwa wakati mmoja.
Karibu na Kamera ya Infrared (NIRCam): Chombo cha pekee kilicho karibu na infrared chenye coronagraph, NIRCam itakuwa zana muhimu ya kujifunza sayari za nje ambazo mwangaza wake ungefichwa na mng'ao wa nyota zilizo karibu.Itachukua picha zenye mwonekano wa juu wa mwonekano wa karibu wa infrared.
Ala ya Infrared ya Kati (MIRI): Mchanganyiko huu wa kamera/spectrografu ndicho chombo pekee katika JWST ambacho kinaweza kuona mwanga wa kati wa infrared unaotolewa na vitu baridi zaidi kama vile diski za uchafu karibu na nyota na galaksi za mbali sana.
Wanasayansi walilazimika kufanya marekebisho ili kugeuza data mbichi ya JWST kuwa kitu ambacho jicho la mwanadamu linaweza kuthamini, lakini picha zake ni "halisi," alisema Alyssa Pagan, mhandisi wa maono ya sayansi katika Taasisi ya Sayansi ya Darubini ya Anga.“Hivi ndivyo tungeona kama tungekuwepo?Jibu ni hapana, kwa sababu macho yetu hayakuundwa kuona katika infrared, na darubini ni nyeti zaidi kwa mwanga kuliko macho yetu.”Mtazamo uliopanuliwa wa darubini huturuhusu kuona vitu hivi vya ulimwengu kwa uhalisia zaidi kuliko macho yetu yenye ufinyu.JWST inaweza kupiga picha kwa kutumia hadi vichujio 27 ambavyo vinanasa safu tofauti za wigo wa infrared.Wanasayansi kwanza hutenga safu inayobadilika muhimu zaidi kwa picha fulani na kuongeza thamani za mwangaza ili kufichua maelezo mengi iwezekanavyo.Kisha walipea kila kichujio cha infrared rangi katika wigo unaoonekana - urefu mfupi zaidi wa mawimbi ukawa bluu, wakati urefu wa mawimbi ukawa kijani na nyekundu.Ziweke pamoja na utasalia na usawa wa kawaida mweupe, utofautishaji na mipangilio ya rangi ambayo mpigapicha yeyote anaweza kutengeneza.
Ingawa picha za rangi kamili zinapendeza, uvumbuzi mwingi wa kusisimua unafanywa kwa urefu mmoja kwa wakati mmoja.Hapa, chombo cha NIRSpec kinaonyesha vipengele mbalimbali vya Nebula ya Tarantula kupitia mbalimbalivichungi.Kwa mfano, hidrojeni ya atomiki (bluu) huangaza urefu wa mawimbi kutoka kwa nyota ya kati na viputo vinavyoizunguka.Kati yao ni athari za hidrojeni ya molekuli (kijani) na hidrokaboni tata (nyekundu).Ushahidi unapendekeza kwamba nguzo ya nyota katika kona ya chini ya kulia ya fremu inapuliza vumbi na gesi kuelekea nyota ya kati.
Makala haya yalichapishwa awali katika Scientific American 327, 6, 42-45 (Desemba 2022) kama "Nyuma ya Picha".
Jen Christiansen ni mhariri mkuu wa michoro katika Scientific American.Fuata Christiansen kwenye Twitter @ChristiansenJen
ni Mhariri Mwandamizi wa Nafasi na Fizikia katika Scientific American.Ana shahada ya kwanza katika unajimu na fizikia kutoka Chuo Kikuu cha Wesleyan na shahada ya uzamili katika uandishi wa habari za sayansi kutoka Chuo Kikuu cha California, Santa Cruz.Fuata Moskowitz kwenye Twitter @ClaraMoskowitz.Picha kwa hisani ya Nick Higgins.
Gundua sayansi ambayo inabadilisha ulimwengu.Gundua kumbukumbu yetu ya kidijitali iliyoanzia 1845, ikijumuisha makala kutoka kwa zaidi ya washindi 150 wa Tuzo ya Nobel.