Habang ang liwanag ay naglalakbay sa kalawakan, ito ay nauunat sa pamamagitan ng pagpapalawak ng uniberso.Ito ang dahilan kung bakit kumikinang sa infrared ang marami sa pinakamalayong bagay, na may mas mahabang wavelength kaysa sa nakikitang liwanag.Hindi natin nakikita ang sinaunang liwanag na ito sa mata, ngunit ang James Webb Space Telescope (JWST) ay idinisenyo upang makuha ito, na nagpapakita ng ilan sa mga pinakaunang galaxy na nabuo.
Aperture Masking: Isang butas-butasmetalhinaharangan ng plate ang ilan sa liwanag na pumapasok sa teleskopyo, na nagbibigay-daan dito na gayahin ang isang interferometer na pinagsasama-sama ang data mula sa maraming teleskopyo upang makamit ang mas mataas na resolution kaysa sa isang lens.Ang pamamaraang ito ay naglalabas ng higit pang detalye sa napakaliwanag na mga bagay na malapit, tulad ng dalawang kalapit na bituin sa kalangitan.
Micro Gate Array: Ang isang grid ng 248,000 maliliit na gate ay maaaring buksan o isara upang sukatin ang spectrum - ang pagpapalaganap ng liwanag pababa sa mga bumubuo nitong wavelength - sa 100 puntos sa isang frame.
Spectrometer: Ang isang grating o prism ay naghihiwalay sa liwanag ng insidente sa isang spectrum upang ipakita ang intensity ng mga indibidwal na wavelength.
Mga Camera: Ang JWST ay may tatlong camera – dalawa na kumukuha ng liwanag sa malapit na infrared na mga wavelength at isa na kumukuha ng liwanag sa kalagitnaan ng mga wavelength ng infrared.
Integral field unit: Ang pinagsamang camera at spectrometer ay kumukuha ng larawan kasama ang spectrum ng bawat pixel, na nagpapakita kung paano nagbabago ang liwanag sa field ng view.
Mga Coronagraph: Maaaring hadlangan ng liwanag na nakasisilaw mula sa maliliwanag na bituin ang mahinang liwanag mula sa mga planeta at mga debris disk na umiikot sa mga bituing iyon.Ang mga coronograph ay mga opaque na bilog na humaharang sa maliwanag na liwanag ng bituin at nagbibigay-daan sa mga mahihinang signal na dumaan.
Fine Guidance Sensor (FGS)/Near Infrared Imager at Slitless Spectrometer (NIRISS): Ang FGS ay isang pointing camera na tumutulong na ituro ang teleskopyo sa tamang direksyon.Ito ay nakabalot sa NIRISS na mayroong camera at spectrometer na nakakakuha ng malapit sa infrared na mga imahe at spectra.
Near Infrared Spectrometer (NIRSpec): Ang espesyal na spectrometer na ito ay maaaring sabay na makakuha ng 100 spectra sa pamamagitan ng hanay ng mga microshutter.Ito ang unang instrumento sa espasyo na may kakayahang magsagawa ng spectral analysis ng napakaraming bagay nang sabay-sabay.
Near Infrared Camera (NIRCam): Ang tanging malapit na infrared na instrumento na may coronagraph, ang NIRCam ay magiging isang mahalagang tool para sa pag-aaral ng mga exoplanet na kung hindi man ay matatakpan ng liwanag ng mga kalapit na bituin.Ito ay kukuha ng mataas na resolution na malapit sa infrared na mga imahe at spectra.
Mid-Infrared Instrument (MIRI): Ang kumbinasyon ng camera/spectrograph na ito ay ang tanging instrumento sa JWST na nakakakita ng mid-infrared na ilaw na ibinubuga ng mas malalamig na mga bagay gaya ng mga debris disk sa paligid ng mga bituin at napakalayo na mga kalawakan.
Kinailangan ng mga siyentipiko na gumawa ng mga pagsasaayos upang gawing isang bagay na maaaring pahalagahan ng mata ng tao ang hilaw na data ng JWST, ngunit ang mga larawan nito ay "totoo," sabi ni Alyssa Pagan, isang inhinyero ng pangitain sa agham sa Space Telescope Science Institute.“Ito ba talaga ang makikita natin kung nandoon tayo?Ang sagot ay hindi, dahil ang ating mga mata ay hindi idinisenyo upang makakita sa infrared, at ang mga teleskopyo ay mas sensitibo sa liwanag kaysa sa ating mga mata.”Ang pinalawak na larangan ng view ng teleskopyo ay nagpapahintulot sa amin na makita ang mga cosmic na bagay na ito nang mas makatotohanan kaysa sa aming medyo limitadong mga mata.Maaaring kumuha ng litrato ang JWST gamit ang hanggang 27 filter na kumukuha ng iba't ibang saklaw ng infrared spectrum.Ibinubukod muna ng mga siyentipiko ang pinakakapaki-pakinabang na dynamic na hanay para sa isang partikular na larawan at sukatin ang mga halaga ng liwanag upang ipakita ang mas maraming detalye hangga't maaari.Pagkatapos ay itinalaga nila ang bawat infrared na filter ng isang kulay sa nakikitang spectrum - ang pinakamaikling wavelength ay naging asul, habang ang mas mahabang wavelength ay naging berde at pula.Pagsama-samahin ang mga ito at mananatili ka sa normal na white balance, contrast at mga setting ng kulay na malamang na gawin ng sinumang photographer.
Habang ang buong kulay na mga imahe ay nakakabighani, maraming mga kapana-panabik na pagtuklas ang ginagawa ng isang wavelength sa isang pagkakataon.Dito, ang instrumento ng NIRSpec ay nagpapakita ng iba't ibang mga tampok ng Tarantula Nebula sa pamamagitan ng iba't ibangmga filter.Halimbawa, ang atomic hydrogen (asul) ay nagpapalabas ng mga wavelength mula sa gitnang bituin at sa mga nakapaligid na bula nito.Sa pagitan ng mga ito ay mga bakas ng molecular hydrogen (berde) at kumplikadong hydrocarbons (pula).Iminumungkahi ng ebidensya na ang kumpol ng bituin sa kanang ibabang sulok ng frame ay nagbubuga ng alikabok at gas patungo sa gitnang bituin.
Ang artikulong ito ay orihinal na nai-publish sa Scientific American 327, 6, 42-45 (Disyembre 2022) bilang "Behind the Pictures".
Si Jen Christiansen ay isang senior graphics editor sa Scientific American.Sundan si Christiansen sa Twitter @ChristiansenJen
ay Senior Editor para sa Space at Physics sa Scientific American.Siya ay mayroong bachelor's degree sa astronomy at physics mula sa Wesleyan University at master's degree sa science journalism mula sa University of California, Santa Cruz.Sundin ang Moskowitz sa Twitter @ClaraMoskowitz.Larawan sa kagandahang-loob ni Nick Higgins.
Tuklasin ang agham na nagbabago sa mundo.Galugarin ang aming digital archive na itinayo noong 1845, kabilang ang mga artikulo mula sa higit sa 150 Nobel laureates.