Keď svetlo cestuje priestorom, rozpína ​​sa vesmírom.To je dôvod, prečo mnohé z najvzdialenejších objektov žiaria v infračervenom spektre, ktoré má dlhšiu vlnovú dĺžku ako viditeľné svetlo.Toto prastaré svetlo nemôžeme vidieť voľným okom, ale vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST) je navrhnutý tak, aby ho zachytil a odhalil niektoré z najstarších galaxií, aké sa kedy vytvorili.
Maskovanie clony: A perforovanékovdoska blokuje časť svetla vstupujúceho do teleskopu, čo mu umožňuje napodobňovať interferometer, ktorý kombinuje údaje z viacerých teleskopov, aby sa dosiahlo vyššie rozlíšenie ako jedna šošovka.Táto metóda prináša viac detailov vo veľmi jasných objektoch v tesnej blízkosti, ako sú dve blízke hviezdy na oblohe.
Micro Gate Array: Mriežku 248 000 malých brán je možné otvoriť alebo zatvoriť na meranie spektra – šírenia svetla na vlnové dĺžky, z ktorých pozostáva – v 100 bodoch v jednom zábere.
Spektrometer: Mriežka alebo hranol rozdeľuje dopadajúce svetlo do spektra na zobrazenie intenzity jednotlivých vlnových dĺžok.
Kamery: JWST má tri kamery – dve, ktoré zachytávajú svetlo v blízkych infračervených vlnových dĺžkach a jednu, ktorá zachytáva svetlo v stredných infračervených vlnových dĺžkach.
Integrovaná poľná jednotka: Kombinovaná kamera a spektrometer zachytáva obraz spolu so spektrom každého pixelu, ktorý ukazuje, ako sa svetlo mení v zornom poli.
Koronografy: Oslnenie od jasných hviezd môže blokovať slabé svetlo z planét a diskov trosiek obiehajúcich okolo týchto hviezd.Koronografy sú nepriehľadné kruhy, ktoré blokujú jasné svetlo hviezd a umožňujú prechod slabších signálov.
Senzor jemného navádzania (FGS)/blízko infračervený snímač a bezštrbinový spektrometer (NIRISS): FGS je ukazovacia kamera, ktorá pomáha nasmerovať teleskop správnym smerom.Je dodávaný s NIRISS, ktorý má kameru a spektrometer, ktoré dokážu zachytiť blízke infračervené snímky a spektrá.
Blízky infračervený spektrometer (NIRSpec): Tento špecializovaný spektrometer dokáže súčasne získať 100 spektier prostredníctvom radu mikrozáverov.Toto je prvý vesmírny prístroj schopný vykonávať spektrálnu analýzu toľkých objektov súčasne.
Near Infrared Camera (NIRCam): Jediný blízko infračervený prístroj s koronografom, NIRCam, bude kľúčovým nástrojom na štúdium exoplanét, ktorých svetlo by inak bolo zatienené oslnením blízkych hviezd.Zachytí blízke infračervené snímky a spektrá s vysokým rozlíšením.
Stredný infračervený prístroj (MIRI): Táto kombinácia kamery a spektrografu je jediným prístrojom v JWST, ktorý dokáže vidieť stredné infračervené svetlo vyžarované chladnejšími objektmi, ako sú troskové disky okolo hviezd a veľmi vzdialených galaxií.
Vedci museli urobiť úpravy, aby premenili nespracované údaje JWST na niečo, čo ľudské oko dokáže oceniť, ale jeho obrázky sú „skutočné,“ povedala Alyssa Pagan, inžinierka vedeckej vízie z Space Telescope Science Institute.„Je to naozaj to, čo by sme videli, keby sme tam boli?Odpoveď je nie, pretože naše oči nie sú navrhnuté tak, aby videli v infračervenom pásme a teleskopy sú oveľa citlivejšie na svetlo ako naše oči.“Rozšírené zorné pole ďalekohľadu nám umožňuje vidieť tieto kozmické objekty realistickejšie, ako to dokážu naše relatívne obmedzené oči.JWST dokáže fotiť pomocou až 27 filtrov, ktoré zachytávajú rôzne rozsahy infračerveného spektra.Vedci najskôr izolujú najužitočnejší dynamický rozsah pre daný obrázok a upravia hodnoty jasu tak, aby odhalili čo najviac detailov.Potom priradili každému infračervenému filtru farbu vo viditeľnom spektre – najkratšie vlnové dĺžky sa zmenili na modrú, zatiaľ čo dlhšie vlnové dĺžky sa zmenili na zelenú a červenú.Zložte ich a zostane vám normálne nastavenie vyváženia bielej, kontrastu a farieb, ktoré pravdepodobne urobí každý fotograf.
Zatiaľ čo plnofarebné obrázky sú hypnotizujúce, na jednej vlnovej dĺžke dochádza k mnohým vzrušujúcim objavom.Tu prístroj NIRSpec ukazuje rôzne črty hmloviny Tarantula prostredníctvom rôznychfiltre.Napríklad atómový vodík (modrý) vyžaruje vlnové dĺžky z centrálnej hviezdy a jej okolitých bublín.Medzi nimi sú stopy molekulárneho vodíka (zelená) a komplexných uhľovodíkov (červená).Dôkazy naznačujú, že hviezdokopa v pravom dolnom rohu snímky fúka prach a plyn smerom k centrálnej hviezde.
Tento článok bol pôvodne publikovaný v Scientific American 327, 6, 42-45 (december 2022) ako „Za obrázkami“.
Jen Christiansen je vedúcou grafickou redaktorkou v Scientific American.Sledujte Christiansena na Twitteri @ChristiansenJen
je hlavným redaktorom pre vesmír a fyziku v Scientific American.Má bakalársky titul z astronómie a fyziky na Wesleyan University a magisterský titul z vedeckej žurnalistiky na Kalifornskej univerzite v Santa Cruz.Sledujte Moskowitz na Twitteri @ClaraMoskowitz.Foto s láskavým dovolením Nicka Higginsa.
Objavte vedu, ktorá mení svet.Preskúmajte náš digitálny archív z roku 1845 vrátane článkov od viac ako 150 laureátov Nobelovej ceny.