Evrenin James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından sağlanan ilk görüntüsüne zaten sahibiz ve sekiz noktası var.
Bu, evrenin erken dönemlerinde çekilmiş en derin görüntüsü. Kızılötesi menzil, 7 Haziran 2022’de on iki buçuk saatlik maruziyetten sonra elde edildi.
Derin Evrenin ilk görüntüsü James Webb Uzay Teleskobu tarafından kızılötesi menzilde çekilmiştir (Galaktik Küme SMACS 0723).
Ön planda 4,2 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan SMACS 0723 kümesinin gökadalarını görebiliyoruz. Ayrıca kümenin hemen arkasında, ışığı SMACS 0723’ün kütleçekimsel mercek etkisi tarafından saptırılan daha uzak (ve şimdiye kadar bilinmeyen) galaksilerin çarpık şekillerini de görüyoruz. kendimize şu soruları sorun: James Webb bu tür görüntüleri nasıl elde edebiliyor? Yıldız gibi bir cisme bakarken neden sekiz köşeli yıldızlı bir görüntü kaydedilir?
Bu inanılmaz uzay teleskobunun optiklerini detaylı olarak ele alarak bu soruları cevaplayacağız.
Bir görüntünün oluşumu basit bir olay olarak anlaşılabilir. bir nesneden gelen ışığın bir düzlem üzerine yansıtılması işlemi.
Cismin ve düzlemin örtüşmesi için, en basit teleskoplarda iki unsurdan oluşan bir optik sistem gereklidir: mercek ve objektif. Görevi, nesnenin doğru bir şekilde odaklanmasını sağlamaktır.
Dijital görüntüler söz konusu olduğunda (cep telefonlarımızla yaptığımız gibi) bu ışık, amacı ışığı dönüştürmek olan bir sensör tarafından yakalanır. enerjiyi dijital görüntüye dönüştürün. Genellikle geleneksel şarj bağlantılı cihaz (CCD) tabanlı sensörler ile metal oksit-yarı iletken (CMOS) sensörler arasında ayrım yaparız.
Dijital görüntü CCD için fotoğraf sensörleri (solda) ve CMOS (sağda).
Bu anlamda, James Webb Uzay Teleskobu, kozmosu kızılötesinde gözlemlemek için optik sensör tabanlı dört anahtar araç içerir:
MIRI (Orta Kızılötesi Gözlem Aracı). 5 ila 28 mikron dalga boyu aralığını kapsar. Uzak galaksilerin ve oluşum halindeki yıldızların gözlemlenmesini sağlayacaktır.
NIRCam (yakın kızılötesi gözlem için kamera). Bu kamera, 0,6 ila 5 mikron spektrum aralığında uzaydaki en uzak nesnelerin gözlemlenmesine izin verecektir.
NIRSpec (Yakın Kızılötesi Spektrometre). İçinde kamera olmayan ve çok uzak emisyon kaynaklarının farklı dalga boylarını analiz edebilecek tek cihazdır. Aynı anda 100 nesneyi gözlemleyebilirsiniz.
FGS/NIRISS (Yakın Kızılötesi Görüntüleme ve Hizalama Sensörleri). Özellikle 0.8 ila 5 mikron aralığındaki ötegezegenlerin tespiti ve karakterizasyonu olmak üzere yüksek kaliteli görüntüler elde etmek için teleskopun doğru şekilde hizalanmasını sağlayacaktır.
JWST aletleri, ana aynanın arkasında, teleskobun serin tarafında (tenis kortu büyüklüğündeki devasa güneş koruması tarafından korunan) bir modüle yerleştirilmiştir. NASA/STScl. Cevap kırınımda yatıyor
James Webb bir yıldızın görüntüsünü kaydettiğinde, ışığın kırınımı (ana aynasının altıgen geometrisinden dolayı) teleskop) tipik bir “sekiz köşeli yıldız” modelinin nedenidir.
Fakat bu optik kırınım olayı tam olarak neyden oluşur?
Matematiksel işlemi oldukça karmaşık olabilse de tanımı basittir. Kırınım, bir açıklıktan veya bir engelin kenarlarından geçerken dalgaların (bizim durumumuzda, ışık dalgaları) doğrusal yayılımındaki sapmadır.
Su tankındaki dalgaların kırınımı.
Genel bir örnek olarak, bu animasyonda, su salınımlarının (sağdan gelen) küçük bir açıklıktan nasıl kırıldığını, nasıl değiştiğini görebilirsiniz. yayılma yönleri.
Bu fenomen, kırınım yapan nesnenin boyutları salınımların dalga boyundan küçük veya ona eşit olduğu için daha belirgindir.
Kırınım olgusu daha çok açıklığın boyutu dalga boyundan daha küçük olduğu için patentlidir.
İlk olarak 17. yüzyılda İtalyan gökbilimci Francesco María Grimaldi tarafından gözlemlenen ve tanımlanan ışığın kırınımı, diğerlerinin yanı sıra Christian Huygens, Thomas Young ve Agustin Fresnel (Isaac’ın aksine) tarafından savunulan ışık dalgalarının dalga teorisinin açık bir tezahürüdür. Newton’un cisimsel ışık teorisi).
Günlük hayatta kırınımdan kaynaklanan birçok olay gözlemlenebilir: Geceleri bir elektrik direğine bir cibinlikten (kare bir ağdan oluşur) bakarsak, bir tür haç görebilir. Bir kompakt diski beyaz ışıkla aydınlattığımızda, geniş bir renk yelpazesini takdir ediyoruz.
Kırınımdan kaynaklanan günlük olaylar: soldaki resimde, kare bir ağdan bir elektrik direğine bakıldığında tipik kırınım kesişir. Sağda, mikroskobik yapısı nedeniyle bir kompakt disk tarafından üretilen kırınım.
Kırınım, yalnızca kırınım açıklığının veya engelin boyutuna bağlı değildir, aynı zamanda geometrisi üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir. Reflektör tipi bir uzay teleskopu durumunda, en büyük kırınım yükü birincil aynadan kaynaklanmaktadır.
Dairesel geometriye sahip aynalarda, kırınım deseni bir dizi eşmerkezli daireden oluşur. merkezi olan maksimum yoğunluktan biridir (“Havalı disk” olarak da adlandırılır). Kare geometriler için kırınım görüntüsü bir çarpı ile oluşturulur. Eldeki durumda, teleskobun birincil aynasının altıgen geometrisi altı köşeli bir yıldız kırınım görüntüsü oluşturur.
Birincil aynanın geometrisine bağlı olarak, kırınım deseni eşmerkezli daireler (dairesel), bir çarpı (kare) ve 6 köşeli yıldızlardan ( altıgen).
O zaman sekiz noktanın yıldızlı görüntüsü ne olur? James Webb tarafından mı kaydedildi? Anahtar, birincil ayna bağlantılarında ( payandalarda , İngilizce) teleskopun kırınımına da katkıda bulunur. Sonuç olarak, daha önce bahsedilen 6 noktayı kesen iki yatay nokta belirir.
Birincil ayna desteklerinin JWST’nin kırınım görüntüsü üzerindeki etkisi.
Bu nedenle, selefi Hubble Uzay Teleskobu (neredeyse dairesel bir birincil aynaya sahip) tarafından kaydedilen yıldız görüntüleri (geometrileri ve destekleri dikkate alınarak) dört köşeli yıldız görüntüleri sunar ve sekiz değil, James Webb gibi.
JWST (8 noktalı yıldız görüntüleri) ve Hubble (4 nokta) arasındaki aynı derin uzay alanının karşılaştırılması.
Bu yeni görüntülerin alaka düzeyi
Evrene daha derinden bakın tam da ilkel galaksiler oluşurken, en eski ve en ilkel evreni incelemeye eşdeğerdir.
galaktik küme SMACS 0723 yeni ve bilinmeyen galaksiler buluyoruz. Evrenin ilk anlarına giriyoruz.
James Webb tarafından tespit edilen kızılötesi ışığın kendisine ulaşmasının 13 milyar yıl sürdüğüne dair veri olarak hizmet edin (evrenin yaşı yaklaşık 13700 milyon yıldır). .
Bu ilk görüntülere ulaşan NASA bilim adamlarının kalite ve güzelliklerinden etkilendiği biliniyor. Kozmosu gözlemlemenin ilerlemesinde sadece bir ilk adım olacak.
Şüphesiz, James Webb’in bundan sonraki çekimleri de en az ilki kadar hareketli ve bizi heyecanlandırmaya devam edecek.
