«Машина времени» исследует раннюю Вселенную
С момента запуска в космос в декабре 2021 года космический телескоп «Джеймс Уэбб» облетел Землю более чем на миллион миль, передавая захватывающие дух снимки дальнего космоса.
Так что же позволило Уэббу «видеть» так далеко, даже назад во времени, чтобы исследовать раннюю Вселенную?
Секрет кроется в мощной системе камер Уэбба, особенно в ее способности улавливать инфракрасный свет — тип света, который человеческий глаз не может видеть.
Когда Уэбб делает фотографию далекой галактики, астрономы на самом деле видят эту галактику миллиарды лет назад.
Свет от галактики путешествовал по космосу миллиарды лет, прежде чем достичь зеркала телескопа. «Уэбб» словно «машина времени», снимающая Вселенную на самых ранних этапах её развития.
Используя гигантское зеркало для сбора этого древнего света, Уэбб раскрывает новые тайны Вселенной.
Уэбб: Телескоп, который «видит» тепло
В отличие от телескопа «Хаббл» или обычных камер, которые улавливают только видимый свет, «Уэбб» предназначен для улавливания инфракрасного света.
Инфракрасный свет имеет более длинные волны, чем видимый свет, поэтому он невидим для человеческого глаза. Однако телескоп «Уэбб» может улавливать этот тип света для изучения самых ранних и самых удалённых объектов во Вселенной.
Хотя инфракрасный свет не виден человеческому глазу, специальные устройства, такие как инфракрасные камеры или тепловые датчики, могут обнаружить его как тепло.
Яркий пример — очки ночного видения, которые используют инфракрасный свет для обнаружения тёплых объектов в темноте. Уэбб также применяет похожую технологию для изучения звёзд, галактик и планет.
Причина, по которой Уэбб использует инфракрасный свет, заключается в том, что видимый свет от далеких галактик, распространяясь в космосе, растягивается из-за расширения Вселенной.
Это расширение преобразует видимый свет в инфракрасный. В результате самые дальние галактики в космосе светятся не в видимом свете, а в слабом инфракрасном. Телескоп «Уэбб» был специально разработан для обнаружения этого типа света.
Гигантское золотое зеркало: собирая самый тусклый свет
Прежде чем свет достигнет камеры, он должен быть захвачен гигантским золотым зеркалом Уэбба, ширина которого составляет более 21 фута (6,5 метров), и которое состоит из 18 меньших зеркал, расположенных наподобие сот.
Поверхность зеркала покрыта тонким слоем золота не только для повышения эстетики, но и потому, что золото очень хорошо отражает инфракрасный свет.
Это зеркало собирает свет из глубокого космоса и отражает его на приборы телескопа. Чем больше зеркало, тем больше света оно собирает и тем дальше видит. Зеркало Уэбба — самое большое зеркало, когда-либо отправленное человеком в космос.
NIRCam и MIRI: сверхчувствительные «глаза» Уэбба
Два важнейших научных прибора Уэбба, которые выполняют функцию камер, — это NIRCam и MIRI.
NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) — основная камера телескопа «Уэбб», которая делает потрясающие снимки галактик и звёзд. Она также оснащена коронографом — устройством, блокирующим звёздный свет, что позволяет делать снимки очень тусклых объектов вблизи ярких источников света, например, планет, вращающихся вокруг ярких звёзд.
Камера NIRCam улавливает ближний инфракрасный свет (наиболее близкий к человеческому глазу тип света) и разлагает его на волны разной длины. Это позволяет учёным не только определить форму объекта, но и узнать, из чего он сделан.
Различные материалы в космосе поглощают и излучают инфракрасное излучение на определённых длинах волн, создавая уникальные «химические отпечатки». Изучая эти отпечатки, учёные могут узнать о свойствах далёких звёзд и галактик.
MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) регистрирует более длинные инфракрасные волны, которые особенно полезны для обнаружения более холодных и пыльных объектов, таких как звёзды, ещё формирующиеся внутри газовых облаков. MIRI может даже помочь найти подсказки о типах молекул в атмосферах планет, которые могли бы поддерживать жизнь.
Обе камеры гораздо чувствительнее стандартных камер, используемых на Земле. NIRCam и MIRI способны улавливать мельчайшие количества тепла, находящиеся на расстоянии миллиардов световых лет. Если бы NIRCam Уэбба была вашими глазами, вы могли бы увидеть тепло, исходящее от пчелы на Луне.
Чтобы улавливать слабое тепло от удалённых объектов, «Уэббу» необходимо сохранять экстремально низкую температуру. Именно поэтому он оснащён гигантским солнцезащитным экраном размером с теннисный корт. Пятислойный солнцезащитный экран блокирует тепло от Солнца, Земли и даже Луны, помогая «Уэббу» поддерживать температуру около минус 223 градусов Цельсия.
MIRI должен быть ещё холоднее, поэтому у него есть свой специальный холодильник, называемый криокулером, который поддерживает температуру около минус 266 градусов Цельсия. Если бы Уэбб был хоть немного теплее, его собственное тепло подавило бы слабые сигналы, которые он пытался уловить.
Превратите окружающий свет в яркие изображения
Когда свет достигает камеры Уэбба, он попадает на датчики, называемые детекторами. Эти детекторы не делают обычные снимки, как камеры телефонов.
Вместо этого они преобразуют инфракрасный свет в цифровые данные, которые затем отправляются обратно на Землю, где ученые обрабатывают их и превращают в полноцветные изображения.
Цвета, которые мы видим на снимках Уэбба, не соответствуют тому, что камера «видит» напрямую. Поскольку инфракрасный свет невидим, учёные присваивают цвета разным длинам волн, чтобы нам было проще понять, что изображено на снимке.
Эти обработанные изображения помогают раскрыть структуру, возраст и состав галактик, звезд и многого другого.
Используя гигантское зеркало для сбора невидимого инфракрасного света и отправки его на сверххолодные камеры, космический телескоп имени Джеймса Уэбба позволил нам увидеть формирование галактик с самого начала Вселенной, а это значит, что мы видим то, что происходило около 14 миллиардов лет назад.
Источник: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-mat-giup-kinh-vien-vong-james-webb-co-the-kham-pha-vu-tru-so-khai-20250710034510062.htm
Комментарий (0)