Калі святло праходзіць праз космас, яно расцягваецца ў выніку пашырэння Сусвету.Вось чаму многія з самых далёкіх аб'ектаў свецяцца ў інфрачырвоным дыяпазоне, які мае большую даўжыню хвалі, чым бачнае святло.Мы не бачым гэтага старажытнага святла няўзброеным вокам, але касмічны тэлескоп Джэймса Уэба (JWST) прызначаны для яго фіксацыі, адкрываючы некаторыя з самых ранніх галактык, калі-небудзь утвораных.
Маскіроўка дыяфрагмы: перфараванаяметалпласціна блакуе частку святла, якое паступае ў тэлескоп, дазваляючы яму імітаваць інтэрферометр, які аб'ядноўвае даныя з некалькіх тэлескопаў для дасягнення больш высокай раздзяляльнасці, чым адна лінза.Гэты метад паказвае больш дэталяў вельмі яркіх аб'ектаў, якія знаходзяцца побач, напрыклад, дзвюх бліжэйшых зорак на небе.
Micro Gate Array: сетка з 248 000 невялікіх варот можа быць адчынена або зачынена для вымярэння спектру - распаўсюджвання святла ўніз да яго складовых даўжынь хваль - у 100 кропках у адным кадры.
Спектрометр: рашотка або прызма падзяляе падаючае святло на спектр для адлюстравання інтэнсіўнасці асобных даўжынь хваль.
Камеры: JWST мае тры камеры - дзве, якія захопліваюць святло ў блізкім інфрачырвоным дыяпазоне, і адна, якая захоплівае святло ў сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне.
Інтэгральны палявы блок: камбінаваная камера і спектрометр фіксуюць выяву разам са спектрам кожнага пікселя, паказваючы, як святло змяняецца ў полі зроку.
Каранаграфы: блікі ад яркіх зорак могуць блакаваць слабае святло ад планет і дыскаў смецця, якія круцяцца вакол гэтых зорак.Каранаграфы - гэта непразрыстыя кругі, якія блакуюць яркае святло зорак і прапускаюць больш слабыя сігналы.
Датчык дакладнага навядзення (FGS)/камера блізкага інфрачырвонага дыяпазону і бесшчылінны спектрометр (NIRISS): FGS - гэта накіравальная камера, якая дапамагае накіроўваць тэлескоп у правільным кірунку.Ён упакаваны з NIRISS, які мае камеру і спектрометр, які можа захопліваць выявы і спектры ў блізкім інфрачырвоным дыяпазоне.
Спектрометр блізкага інфрачырвонага дыяпазону (NIRSpec): гэты спецыялізаваны спектрометр можа адначасова атрымліваць 100 спектраў праз масіў мікразатвораў.Гэта першы касмічны прыбор, здольны выконваць спектральны аналіз такой колькасці аб'ектаў адначасова.
Камера блізкага інфрачырвонага дыяпазону (NIRCam): адзіны інструмент блізкага інфрачырвонага дыяпазону з каранаграфам, NIRCam, стане ключавым інструментам для вывучэння экзапланет, святло якіх у адваротным выпадку было б засланена блікамі бліжэйшых зорак.Ён будзе фіксаваць выявы і спектры ў блізкім інфрачырвоным дыяпазоне з высокім дазволам.
Прыбор сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону (MIRI): гэтая камбінацыя камеры/спектрографа з'яўляецца адзіным інструментам у JWST, які можа бачыць святло сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону, выпраменьванае больш халоднымі аб'ектамі, такімі як дыскі смецця вакол зорак і вельмі далёкіх галактык.
Навукоўцам прыйшлося ўнесці карэктывы, каб ператварыць неапрацаваныя даныя JWST у тое, што можа ацаніць чалавечае вока, але іх выявы "рэальныя", - сказала Аліса Пэган, інжынер навуковага бачання Інстытута навукі касмічнага тэлескопа.«Гэта сапраўды тое, што мы ўбачылі б, калі б былі там?Адказ адмоўны, таму што нашы вочы не прызначаны для прагляду ў інфрачырвоным дыяпазоне, а тэлескопы нашмат больш адчувальныя да святла, чым нашы вочы».Пашыранае поле зроку тэлескопа дазваляе нам бачыць гэтыя касмічныя аб'екты больш рэалістычна, чым нашы адносна абмежаваныя вочы.JWST можа рабіць здымкі з выкарыстаннем да 27 фільтраў, якія захопліваюць розныя дыяпазоны інфрачырвонага спектру.Навукоўцы спачатку вылучаюць найбольш карысны дынамічны дыяпазон для дадзенай выявы і маштабуюць значэнні яркасці, каб выявіць як мага больш дэталяў.Затым яны прызначылі кожнаму інфрачырвонаму фільтру колер у бачным спектры - самыя кароткія хвалі сталі сінімі, а больш доўгія - зялёнымі і чырвонымі.Збярыце іх разам, і вы застанецеся з нармальнымі параметрамі балансу белага, кантраснасці і колеру, якія, верагодна, зробіць любы фатограф.
У той час як поўнакаляровыя выявы зачароўваюць, шмат захапляльных адкрыццяў робіцца на адной даўжыні хвалі за раз.Тут прыбор NIRSpec паказвае розныя асаблівасці туманнасці Тарантул праз розныяфільтры.Напрыклад, атамарны вадарод (сіні) выпраменьвае даўжыні хваль ад цэнтральнай зоркі і навакольных яе бурбалак.Паміж імі знаходзяцца сляды малекулярнага вадароду (зялёны) і складаных вуглевадародаў (чырвоны).Дадзеныя сведчаць аб тым, што зорнае скопішча ў правым ніжнім куце кадра выдзімае пыл і газ да цэнтральнай зоркі.
Гэты артыкул быў першапачаткова апублікаваны ў Scientific American 327, 6, 42-45 (снежань 2022 г.) пад назвай «За малюнкамі».
Джэн Крысціянсен - старэйшы графічны рэдактар ​​Scientific American.Сачыце за Крысціянсенам у Twitter @ChristiansenJen
з'яўляецца старшым рэдактарам па космасу і фізіцы ў Scientific American.Яна мае ступень бакалаўра астраноміі і фізікі Уэсліянскага ўніверсітэта і ступень магістра навуковай журналістыкі Каліфарнійскага ўніверсітэта ў Санта-Крус.Сачыце за Moskowitz у Twitter @ClaraMoskowitz.Фота прадастаўлена Нікам Хігінсам.
Адкрыйце для сябе навуку, якая змяняе свет.Даследуйце наш лічбавы архіў, пачынаючы з 1845 года, які змяшчае артыкулы больш чым 150 нобелеўскіх лаўрэатаў.