A titok, ami segít a James Webb teleszkópnak felfedezni a korai univerzumot

(Dan Tri) - Egy gép, amely képes érzékelni a 13 milliárd évvel ezelőtt kialakult galaxisok fényét. A James Webb Teleszkópot azért építették, hogy ez a küldetés valósággá váljon.

Az „időgép” a korai univerzumot kutatja

A Földtől körülbelül 2,7 millió fényévnyire található NGC 604 jelű köd képe, amelyet a James Webb űrteleszkóp készített (Fotó: NASA/ESA/CSSA/STScl).

A James Webb űrteleszkóp 2021 decemberi felbocsátása óta több mint egymillió mérföldet keringett a Föld körül, lélegzetelállító képeket küldve vissza a mélyűrről.

Szóval, mi tette lehetővé Webb számára, hogy ilyen messzire „lásson”, akár vissza is lásson az időben, hogy felfedezhesse a korai univerzumot?

A titok a Webb nagy teljesítményű kamerarendszerében rejlik, különösen az infravörös fény – egy olyan fényfajta, amelyet az emberi szem nem lát – rögzítésének képességében.

Amikor Webb egy távoli galaxisról készít képet, a csillagászok valójában a galaxist több milliárd évvel ezelőttről látják.

A galaxisból érkező fény évmilliárdokig utazott az űrben, hogy elérje a teleszkóp tükrét. Olyan, mintha Webb egy „időgép” lenne, amely a világegyetem legkorábbi szakaszának képeit rögzíti.

Egy óriási tükör segítségével gyűjti össze ezt az ősi fényt, Webb új titkokat tár fel az univerzummal kapcsolatban.

Webb: A távcső, amely "látja" a hőt

A Hubble-teleszkóppal vagy a hagyományos kamerákkal ellentétben, amelyek csak a látható fényt készítik, a Webb az infravörös fény rögzítésére szolgál.

Az infravörös fény hullámhossza hosszabb, mint a látható fényé, így az emberi szem számára láthatatlan. Webb azonban képes befogni ezt a típusú fényt, hogy tanulmányozhassa az univerzum legkorábbi és legtávolabbi objektumait.

Az infravörös kamerák, az éjjellátó szemüvegekhez hasonlóan, lehetővé teszik a meleg tárgyak, például emberek és állatok által kibocsátott infravörös hullámok „látását”. A kép hőmérsékletét Fahrenheit fokban mérik (kép: NASA/JPL-Caltech).

Bár az infravörös fény láthatatlan az emberi szem számára, speciális eszközök, például infravörös kamerák vagy hőérzékelők képesek hőként érzékelni.

Az éjjellátó szemüvegek, amelyek infravörös fényt használnak a meleg tárgyak sötétben történő észlelésére, kiváló példák erre. Webb hasonló technológiát alkalmaz csillagok, galaxisok és bolygók tanulmányozására is.

Azért használ Webb infravörös fényt, mert ahogy a távoli galaxisokból érkező látható fény áthalad az űrben, az univerzum tágulása miatt megnyúlik.

Ez a tágulás a látható fényt infravörös fénnyé alakítja. Ennek eredményeként a világűr legtávolabbi galaxisai már nem látható fényben, hanem halvány infravörös fényben világítanak. A Webb-et kifejezetten az ilyen típusú fény érzékelésére tervezték.

Óriás aranytükör: A leghalványabb fény összegyűjtése

Mielőtt a fény elérné a kamerát, Webb óriási aranytükörének kell befognia, amely több mint 6,5 méter széles, és 18 kisebb, méhsejtszerűen elrendezett tükörből áll.

A tükör felületét vékony aranyréteg borítja, nemcsak az esztétika fokozása érdekében, hanem azért is, mert az arany rendkívül jól visszaveri az infravörös fényt.

Ez a tükör összegyűjti a mélyűrből érkező fényt, és a teleszkóp műszereire veri vissza. Minél nagyobb a tükör, annál több fényt gyűjt össze, és annál messzebbre láthat. Webb tükre a legnagyobb, amelyet valaha ember küldött az űrbe.

Webb nagy tükre, amely 18 kis hatszögletű tükörből áll és arannyal van bevonva (fotó: NASA).

NIRCam és MIRI: Webb szuperérzékeny "szemei"

Webb két legfontosabb, kameraként funkcionáló tudományos eszköze a NIRCam és a MIRI.

A NIRCam (Near Infrared Camera) a Webb fő kamerája, amely lenyűgöző képeket készít galaxisokról és csillagokról. Emellett egy koronagráffal is rendelkezik – egy olyan eszközzel, amely blokkolja a csillagfényt, így képes képeket készíteni a fényes fényforrások közelében lévő nagyon halvány objektumokról, például a fényes csillagok körül keringő bolygókról.

A NIRCam úgy működik, hogy a közeli infravörös fényt (az emberi szem által láthatóhoz legközelebbi fénytípust) különböző hullámhosszakra bontja. Ez lehetővé teszi a tudósok számára, hogy ne csak egy tárgy alakját, hanem összetételét is meghatározzák.

Az űrben található különböző anyagok meghatározott hullámhosszakon elnyelik és kibocsátják az infravörös fényt, egyedi „kémiai ujjlenyomatot” hozva létre. Ezen ujjlenyomatok tanulmányozásával a tudósok megismerhetik a távoli csillagok és galaxisok tulajdonságait.

A MIRI (közép-infravörös műszer) hosszabb infravörös hullámhosszakat érzékel, amelyek különösen hasznosak hidegebb és porosabb objektumok, például a gázfelhőkben még formálódó csillagok észlelésében. A MIRI akár a bolygók légkörében található, életet támogató molekulák típusaira vonatkozó nyomok feltárásában is segíthet.

Mindkét kamera sokkal érzékenyebb, mint a Földön használt hagyományos kamerák. A NIRCam és a MIRI a legkisebb hőmennyiséget is képes érzékelni több milliárd fényév távolságból. Ha a Webb NIRCamja lenne a szemed, láthatnád egy méh hőjét a Holdon.

Webb első mélylátóterű képei: a MIRI kép bal oldalon és a NIRCam kép jobb oldalon (kép: NASA).

Ahhoz, hogy a távoli objektumok halvány hőjét érzékelni tudja, a Webbnek rendkívül hidegnek kell maradnia. Ezért egy teniszpálya méretű óriási napellenzőt hordoz. Ez az ötrétegű napellenző blokkolja a Nap, a Föld és még a Hold hőjét is, így a Webb hőmérsékletét mínusz 223 Celsius-fok körül tartja.

A MIRI-nek még hidegebbnek kell lennie, ezért saját speciális hűtővel, úgynevezett kriohűtővel rendelkezik, hogy mínusz 266 Celsius-fok közelében tartsa. Ha a Webb csak egy kicsit is melegebb lenne, a saját hője elnyomná a detektálni kívánt halvány jeleket.

Váltsd élénk képekké a tér fényét

Amikor a fény eléri Webb kameráját, detektoroknak nevezett érzékelőket találja el. Ezek a detektorok nem készítenek hagyományos képeket, mint egy telefonkamera.

Ehelyett az infravörös fényt digitális adatokká alakítják, amelyeket aztán visszaküldenek a Földre, ahol a tudósok feldolgozzák és színes képekké alakítják.

A Webb képein látható színek nem azok, amiket a kamera közvetlenül „lát”. Mivel az infravörös fény láthatatlan, a tudósok különböző hullámhosszakhoz rendelik a színeket, hogy segítsenek megérteni a képen látható dolgokat.

Ezek a feldolgozott képek segítenek feltárni a galaxisok, csillagok és egyebek szerkezetét, korát és összetételét.

Azzal, hogy egy óriási tükör segítségével begyűjti a láthatatlan infravörös fényt, és ultrahideg kamerákba küldi azt, a James Webb teleszkóp lehetővé tette számunkra, hogy a galaxisok kialakulását már a világegyetem kezdetétől lássuk, ami azt jelenti, hogy azt látjuk, ami körülbelül 14 milliárd évvel ezelőtt történt.

Forrás: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-mat-giup-kinh-vien-vong-james-webb-co-the-kham-pha-vu-tru-so-khai-20250710034510062.htm