همانطور که نور در فضا حرکت می کند، با انبساط کیهان کشیده می شود.به همین دلیل است که بسیاری از دورترین اجسام در مادون قرمز می درخشند که طول موج آن بیشتر از نور مرئی است.ما نمی‌توانیم این نور باستانی را با چشم غیرمسلح ببینیم، اما تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای گرفتن آن طراحی شده است و برخی از قدیمی‌ترین کهکشان‌های شکل‌گرفته را نشان می‌دهد.
Aperture Masking: سوراخ دارفلزصفحه جلوی بخشی از نور ورودی به تلسکوپ را می گیرد و به آن اجازه می دهد از یک تداخل سنج تقلید کند که داده های چند تلسکوپ را برای دستیابی به وضوح بالاتر از یک عدسی ترکیب می کند.این روش جزئیات بیشتری را در اجرام بسیار روشن در مجاورت نزدیک، مانند دو ستاره نزدیک در آسمان، نشان می دهد.
Micro Gate Array: شبکه‌ای از 248000 دروازه کوچک را می‌توان برای اندازه‌گیری طیف - انتشار نور تا طول موج‌های تشکیل‌دهنده آن - در 100 نقطه در یک فریم باز یا بسته کرد.
طیف سنج: یک توری یا منشور نور تابشی را به یک طیف جدا می کند تا شدت طول موج های جداگانه را نمایش دهد.
دوربین‌ها: JWST دارای سه دوربین است – دو دوربین که نور را در طول موج‌های مادون قرمز نزدیک می‌گیرند و یکی که نور را در طول موج‌های مادون قرمز متوسط ​​می‌گیرد.
واحد میدان یکپارچه: دوربین و طیف‌سنج ترکیبی تصویری را به همراه طیف هر پیکسل می‌گیرد و نحوه تغییر نور در میدان دید را نشان می‌دهد.
تاج‌نگارها: تابش خیره‌کننده ستارگان درخشان می‌تواند نور ضعیف سیارات و دیسک‌های زباله‌ای را که به دور آن ستاره‌ها می‌چرخند، مسدود کند.تاج‌نگارها دایره‌های مات هستند که نور درخشان ستاره‌ها را مسدود می‌کنند و به سیگنال‌های ضعیف‌تر اجازه عبور می‌دهند.
حسگر هدایت ظریف (FGS)/تصویرساز مادون قرمز نزدیک و طیف سنج بدون شکاف (NIRISS): FGS دوربینی است که به تلسکوپ در جهت درست اشاره می کند.این دستگاه با NIRISS بسته بندی شده است که دارای یک دوربین و یک طیف سنج است که می تواند تصاویر و طیف های مادون قرمز نزدیک را بگیرد.
طیف سنج فروسرخ نزدیک (NIRSpec): این طیف سنج تخصصی می تواند به طور همزمان 100 طیف را از طریق مجموعه ای از ریزشترها بدست آورد.این اولین ابزار فضایی است که قادر است آنالیز طیفی بسیاری از اجرام را به طور همزمان انجام دهد.
دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam): تنها ابزار مادون قرمز نزدیک با تاج‌نگار، NIRCam یک ابزار کلیدی برای مطالعه سیارات فراخورشیدی خواهد بود که نور آنها در غیر این صورت توسط تابش تابش ستارگان مجاور پنهان می‌شد.تصاویر و طیف های نزدیک به مادون قرمز با وضوح بالا را می گیرد.
ابزار مادون قرمز میانی (MIRI): این ترکیب دوربین/طیف‌نگار تنها ابزاری در JWST است که می‌تواند نور مادون قرمز میانی ساطع شده از اجرام سردتر مانند دیسک‌های باقی‌مانده اطراف ستاره‌ها و کهکشان‌های بسیار دور را ببیند.
آلیسا پاگان، مهندس بینایی علمی در مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی، گفت که دانشمندان مجبور بودند برای تبدیل داده‌های خام JWST به چیزی که چشم انسان می‌تواند آن را درک کند، تنظیماتی انجام دهند، اما تصاویر آن "واقعی" هستند.آیا واقعاً این همان چیزی است که اگر آنجا بودیم می دیدیم؟پاسخ منفی است، زیرا چشمان ما برای دیدن در مادون قرمز طراحی نشده اند و تلسکوپ ها نسبت به چشمان ما به نور بسیار حساس تر هستند.میدان دید منبسط شده تلسکوپ به ما این امکان را می دهد که این اجرام کیهانی را واقعی تر از چشمان نسبتا محدودمان ببینیم.JWST می تواند با استفاده از 27 فیلتر که محدوده های مختلف طیف مادون قرمز را ثبت می کند، عکس بگیرد.دانشمندان ابتدا مفیدترین محدوده دینامیکی را برای یک تصویر مشخص جدا می کنند و مقادیر روشنایی را برای آشکار کردن جزئیات تا حد امکان مقیاس می کنند.سپس به هر فیلتر مادون قرمز رنگی در طیف مرئی اختصاص دادند - کوتاهترین طول موجها آبی و طول موجهای بلندتر سبز و قرمز شدند.آنها را کنار هم قرار دهید و تعادل سفید، کنتراست و تنظیمات رنگ معمولی را که هر عکاسی احتمالاً انجام می دهد، باقی می ماند.
در حالی که تصاویر تمام رنگی مسحورکننده هستند، بسیاری از اکتشافات هیجان انگیز در یک طول موج در یک زمان انجام می شود.در اینجا، ابزار NIRSpec ویژگی های مختلف سحابی رتیل را از طریق مختلف نشان می دهدفیلترها.برای مثال، هیدروژن اتمی (آبی) طول موج هایی را از ستاره مرکزی و حباب های اطراف آن ساطع می کند.بین آنها اثری از هیدروژن مولکولی (سبز) و هیدروکربن های پیچیده (قرمز) وجود دارد.شواهد نشان می دهد که خوشه ستاره ای در گوشه سمت راست پایین قاب در حال وزش غبار و گاز به سمت ستاره مرکزی است.
این مقاله در اصل در Scientific American 327, 6, 42-45 (دسامبر 2022) با عنوان "Behind the Pictures" منتشر شد.
جن کریستینسن ویرایشگر ارشد گرافیک در Scientific American است.کریستینسن را در توییتر @ChristiansenJen دنبال کنید
سردبیر ارشد فضا و فیزیک در Scientific American است.او دارای مدرک لیسانس در نجوم و فیزیک از دانشگاه Wesleyan و مدرک کارشناسی ارشد در روزنامه نگاری علمی از دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز است.Moskowitz را در توییتر ClaraMoskowitz@ دنبال کنید.عکس از نیک هیگینز.
علمی را کشف کنید که جهان را تغییر می دهد.بایگانی دیجیتال ما را که به سال 1845 بازمی‌گردد، شامل مقالاتی از بیش از 150 برنده جایزه نوبل، کاوش کنید.