Webb vs Hubble
Vanhan kaukoputken vai seuraajan vaihto?
Уэбб часто называют заменой Хабблу, но в
Hubble saavutukset ajavat tutkijat ajatukseenkäytä pidempiä aallonpituuksia havaintojen "ylittämiseen". Etäisemmillä kohteilla on korkea punainen siirtymä. Infrapunateleskooppia tarvitaan siis näiden etäisten kohteiden (esimerkiksi ensimmäisten maailmankaikkeuteen muodostuvien galaksien) havaitsemiseen.
Tämä on toinen syy Webbillekorvaamalla Hubble; sen ominaisuudet eivät ole samat. Webb tarkastelee ensisijaisesti maailmankaikkeutta infrapunana, kun taas Hubble tutkii sitä ensisijaisesti optisilla ja ultraviolettiaallonpituuksilla (vaikka sillä on joitain infrapunatoimintoja).
Infrapunahavaintojen avulla voit kurkistaa pölyverhon taakse ja nähdä, mikä sen takana on.
Miksi Webb näkee enemmän?
Valo etenee taajuusalueella pitkinsähkömagneettinen spektri. Silmämme ovat kehittyneet havaitsemaan spektrin kaistan, joka tunnetaan nimellä "näkyvä valo", mikä ei ole yllättävää, kun otetaan huomioon, että ilmakehämme estää monia muita aallonpituuksia. On kuitenkin olemassa monia muita valomuotoja, joita emme näe sekä ilmakehämme sisällä että sen ulkopuolella.
NASA
Infrapunavalolla on pitkä aallonpituus javoi kulkea avaruudessa olevien esineiden läpi, jotka näkyvä valo estää, kuten kaasu ja pöly. Siksi infrapunataajuuksia tunnistavilla teleskoopeilla otetut kuvat voivat korostaa esineitä näiden pilvien ulkopuolella ja näyttää terävämmiltä kuin muilla teleskoopeilla otetut.
У Уэбба также гораздо большее зеркало, чем у Хаббла. Эта большая площадь сбора света означает, что Уэбб может заглянуть дальше во времени, чем Хаббл способен это сделать.
Кроме того, Хаббл находится на очень близкой орбите вокруг Земли, а Уэбб будет на расстоянии 1,5 млн км во второй точке Лагранжа (L2).
Ottaako Webb yhtä kauniita kuvia kuin Hubble?
Joo. Sen lisäksi, että tutkijat voivat Webb-teleskoopin avulla nähdä sen, mitä he eivät ole koskaan ennen nähneet, tutkijoilla on mahdollisuus tarkkailla jo löydettyjä esineitä uudessa valossa. Kirjaimellisesti.
Tähtitieteellisen kuvan kauneus ja laaturiippuu kahdesta asiasta: terävyydestä ja kameran pikselimäärästä. Molemmissa tapauksissa Webb on hyvin samanlainen ja monin tavoin parempi kuin Hubble. Vaikka Webbin kuvat ovat infrapuna, tietokone voi muuntaa ne näkyväksi kuvaksi. Lisäksi hän näkee oranssin ja punaisen näkyvän valon. Webbin kuvat ovat erilaisia, mutta yhtä kauniita kuin Hubble.
Vertaa teleskooppikokoja
У Уэбба будет первичное зеркало диаметром 6,5 м, это дает ему значительно большую площадь сбора, чем зеркала, доступные в космическом телескопе нынешнего поколения. Зеркало Хаббла намного меньше — 2,4 м в диаметре и его площадь сбора информации составляет 4,5 м². У Джеймса Уэбба эта площадь в 6,25 раза больше. Кроме того, у Уэбба будет значительно большее поле зрения, чем у камеры NICMOS на Хаббле. Уэбб сможет охватить в 15 раз больше пространства.
Kuinka pitkälle Webb voi nähdä? Ja mitä Hubble ei näe?
Valon kulkemiseen kuluvan ajan vuoksi mitä kauempana olemme kohteesta, sitä kauempana ajassa taaksepäin.
Tässä kuvassa verrataan erilaisia teleskooppeja jakuinka pitkälle he voivat nähdä. Itse asiassa Hubble voi nähdä vastaavan "vauva-galaksit", kun taas Webb-teleskooppi voi nähdä "vauvan galaksit". Yksi syy siihen, miksi Webb näkee ensimmäiset galaksit, johtuu siitä, että se on infrapunateleskooppi.
Mitä kauempana kohde on, sitä enemmän katsomme taaksepäin.valon kulkemiseen kuluvan ajan vuoksi. Kun katsomme esineitä edistyneen kaukoputken kautta, näemme nämä esineet paljon samoja kuin ne olivat, kun valo lähti niistä ensimmäisen kerran 13,6 miljardia vuotta sitten.
Благодаря своей способности видеть Вселенную в более длинноволновом инфракрасном свете Джеймс Уэбб сможет видеть некоторые из самых отдаленных галактик в нашей Вселенной, помимо видимого/ультрафиолетового излучения Хаббла. Это потому, что свет от удаленных объектов растягивается расширением нашей Вселенной, и эффект, известный как красное смещение. Таким образом, в то время как Хаббл смог просматривать «малыши» галактик, Джеймс Уэбб начнет всматриваться в их рождение.
Maailmankaikkeus (ja siten siinä olevat galaksit)laajenee. Kun puhumme kaukaisimmista kohteista, Einstein todella tulee peliin. Maailmankaikkeuden laajeneminen tarkoittaa sitä, että esineiden välinen tila todella venyy pakottaen esineet (galaksit) siirtymään toisistaan. Lisäksi kaikki valot tässä tilassa myös venyvät, siirtäen tämän valon aallonpituuden kohti pidempiä aallonpituuksia. Tämä voi tehdä kaukaisista kohteista hyvin himmeitä (tai näkymättömiä) näkyvillä valon aallonpituuksilla, koska tämä valo saavuttaa meidät jo infrapunavalona. Webbin kaltaiset infrapunateleskoopit ovat ihanteellisia näiden varhaisten galaksien havaitsemiseen.
Сравниваем орбиту Уэбба и Хаббла
Maa sijaitsee 150 miljoonalla. km: n päässä auringosta, ja kuu pyörii maapallon ympärillä noin 384500 km: n päässä. Hubble-avaruusteleskooppi kiertää maata ~ 570 km: n korkeudella sen yläpuolella. Itse asiassa Webb ei pyöri maapallon ympäri - hän on 1,5 miljoonan kilometrin päässä.
Webb kiertää aurinkoa 1,5 miljoonan kilometrin etäisyydellä Maasta niin sanotussa toisessa Lagrange-pisteessä eli L2: ssa. (Huomaa, että tämä kuva ei ole mittakaavassa)
Koska Hubble on maapallon kiertoradalla,avaruussukkula pystyi laukaisemaan sen avaruuteen. Webb laukaistaan Ariane 5 -raketilla, ja koska se ei ole matalalla maapallon kiertoradalla, sitä ei ole tarkoitettu huollettavaksi avaruussukkulalla.
Webbin aurinkosuoja estää auringon, maan ja kuun valon. Tämä auttaa Webbiä pysymään rauhallisena eikä "häiritse" lähivaloja, mikä on erittäin tärkeää infrapunateleskoopille.
Kun maapallo pyörii auringon ympäri, Webb pyörii sen ympärillä - mutta pysyy paikallaan samassa paikassa suhteessa maahan ja aurinkoon
Webbin ominaisuudet
Peilit
Webb-pääpeilissä on 18 segmenttiä,jotka työskentelevät yhdessä yhtenä; ne kaikki voidaan räätälöidä. Sen segmenttien massa on ~ 20 kg ja korkeus noin metri. Peilien päällyste on niin ohut, että hiukset ovat 1000 kertaa paksumpia! Jokaisella segmentillä on omat ominaisuutensa.
Miksi kuusikulmainen muoto?
Kuusikulmainen muoto mahdollistaa noin pyöreänsegmentoitu peili, jossa "korkea käyttöjakso ja kuusinkertainen symmetria". Korkea täyttökerroin tarkoittaa, että segmentit on liitetty ilman aukkoja. Jos segmentit ovat pyöreitä, niiden välillä olisi aukkoja. Symmetrian hyvä asia on, että 18 segmenttiä tarvitsee vain 3 erilaista optista reseptiä, kuusi kullekin (katso oikea kaavio yllä). Lopuksi on toivottavaa olla suunnilleen pyöreä peilin muoto, koska se kohdistaa valon detektorien pienimmälle alueelle. Esimerkiksi soikea peili tuottaa kuvia, jotka on venytetty yhteen suuntaan. Neliön muotoinen peili lähetti paljon valoa keskusalueelta.
Näin valo tulee Webb-kaukoputkeen.
Webb-kaukoputken herkkyys, resoluutio ja aallonpituus
Уэбб настолько чувствителен, что может обнаружить тепловую сигнатуру шмеля на расстоянии луны и может видеть детали размером с копейку США на расстоянии около 40 км.
Webb näkee maailmankaikkeuden näkymättömässä valossaihmissilmä. Vaikka se näyttää olevan ensisijaisesti infrapunavaloa, se voi nähdä myös punaista ja kultaista näkyvää valoa. (Webbin aallonpituusalue on 0,6 - 28,5 mikronia).
Webbin käyttöönotto. Kuinka tämä tapahtuu?
Myös Webb-teleskooppitiimi päätti rakentaapeili segmenteittäin rakenteessa, joka taittuu alas sopiakseen rakettiin. Peili avautuu laukaisun jälkeen: jokaisen 18 kuusikulmaisen peiliosan halkaisija on 1,32 m. Webin toissijaisen peilin halkaisija on 0,74 m.
https://www.youtube.com/watch?v=bTxLAGchWnA&feature=youtu.be
Mitä Webb-teleskooppi tutkii?
Ensimmäiset tähdet ja galaksit
Благодаря беспрецедентной чувствительности к инфракрасному излучению он будет смотреть во времени более чем на 13,5 млрд лет, чтобы увидеть первые галактики, рожденные после Большого взрыва.
Kuinka galaksit kerääntyvät
Уэбб поможет астрономам сравнивать самые слабые и самые ранние галактики с современными великими спиралями и эллиптиками, помогая нам понять, как галактики собираются за миллиарды лет.
Tähtien ja planeettajärjestelmien syntymä
Webb pystyy näkemään massiivisten pölypilvien läpi, jotka ovat läpinäkymättömiä näkyvän valon observatorioille, kuten Hubble, jossa syntyvät tähdet ja planeettajärjestelmät.
eksoplaneettojen
Webb kertoo meille lisää ilmapiiristäulkopuoliset planeetat, ja ehkä jopa löytää elämän rakennuspalikat muualta maailmankaikkeudesta. Muiden planeettajärjestelmien lisäksi Webb tutkii myös oman aurinkokuntamme esineitä.
Webbin ensimmäinen tehtävä: hän tutkii Jupiteria, sen renkaita ja kahta kiehtovaa kuuta
Monipuolinen yli 40 hengen joukkueKalifornian Berkeleyn yliopiston tähtitieteilijä Inke de Pater ja Pariisin observatorion Thierry Fouche johtavat tutkijat ovat kehittäneet kunnianhimoisen tarkkailuohjelman, joka suorittaa joitain Webbin ensimmäisistä tieteellisistä havainnoista aurinkokunnassa. He tutkivat Jupiteria, sen rengasjärjestelmää ja kahta kuuta: Ganymedes ja Io.
Se on todella vaikea kokeilututkijat korostavat. Jupiter on niin kirkas ja Webbin instrumentit ovat niin herkkiä, että kirkkaan planeetan, sen heikompien renkaiden ja kuiden tarkkailu on loistava testi Webbin innovatiiviselle tekniikalle.
Jupiter ja hänen myrskynsä
Webb-instrumenttien kalibroinnin lisäksiJupiterin kirkkauden mukaan tähtitieteilijöiden on myös otettava huomioon planeetan kierto, koska Jupiter suorittaa yhden päivän vain 10 tunnissa. Useita kuvia on ommeltava yhteen mosaiikkiin, jotta tietyn alueen - esimerkiksi kuuluisan myrskyn, joka tunnetaan nimellä Punainen piste -, kaappaaminen kokonaan. Tehtävä muuttuu monimutkaisemmaksi, kun esine itse liikkuu. Vaikka monet kaukoputket ovat tutkineet Jupiteria ja sen myrskyjä, Webbin suuri peili ja voimakkaat instrumentit tarjoavat uusia oivalluksia.
Myrskysyklonit ympäröivät Jupiterin N-napaa, jonka NASA: n Juno-avaruusalus sieppasi infrapunana.
Laajuus: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM
Webb tutkii myös napa-alueen tunnelmaa,missä NASAn Juno-avaruusalus löysi sykloniryhmät. Webbin spektroskooppiset tiedot antavat paljon yksityiskohtaisempaa tietoa kuin mitä aikaisemmat havainnot, tuulen, pilvihiukkasten, kaasun koostumuksen ja lämpötilan mittaukset mahdollistivat.
Jupiterin renkaat
Kaikki aurinkoplaneettojen neljä kaasujättiäjärjestelmissä on renkaat, Saturnuksen ollessa merkittävin. Jupiterin rengasjärjestelmä koostuu kolmesta osasta: litteä päärengas; halo päärenkaan sisällä kaksoiskupera linssi; ja ohut rengas päärenkaan ulkopuolella. Jupiterin rengasjärjestelmä on erittäin heikko, koska renkaat muodostavat hiukkaset ovat niin pieniä ja harvinaisia, että ne eivät heijasta paljon valoa. Lähellä planeetan kirkkautta ne melkein katoavat haastamalla tähtitieteilijät.
NASAn Galileo-avaruusalus otti kuvan Jupiterin rengasjärjestelmästä, mukaan lukien diffuusi ulkoinen ohut rengas.
Laajuus: NASA / JPL / Cornell University
Луна Юпитера — Ганимед
Useat Ice Ganymede -ominaisuudetsen jännittävä tähtitieteilijöille. Sen lisäksi, että se on aurinkokunnan suurin kuu ja jopa suurempi kuin Elohopea-planeetta, sillä on ainoa tunnettu kuu, jolla on oma magneettikentänsä. Tiimi tutkii Ganymeden ilmakehän, sen eksosfäärin, uloimimpia osia ymmärtääkseen paremmin Kuun vuorovaikutusta Jupiterin magneettikentän hiukkasten kanssa.
On myös todisteita siitä, että Ganymedepaksun pintajäänsä alla voi olla nestemäinen suolainen merimeri, jota Webb tutkii yksityiskohtaisilla spektroskopisilla pintasuolojen ja muiden yhdisteiden tutkimuksilla. Ryhmän kokemus Ganymeden pinnan tutkimisesta voi olla hyödyllinen tutkittaessa edelleen jäisen aurinkokunnan muita satelliitteja, oletettavasti maanalaisten valtamerien kanssa, mukaan lukien Saturnuksen kuu Enceladus ja Jupiterin kuu Europa.
Jupiterin kuu - Io
Toisin kuin toinen satelliitti Ganymede, joukkuetutkii Ioa, aurinkokunnan tulivuoren aktiivisinta maailmaa. Dynaaminen pinta on peitetty sadoilla valtavilla tulivuorilla, jotka peittävät maapallon pinnat, samoin kuin sulan laavan järvet ja kiinteän laavan sileät tulvat. Tähtitieteilijät aikovat käyttää Webbiä saadakseen lisätietoja Ion tulivuorien vaikutuksista ilmakehään.
Toinen mysteeri, jonka Webb ottaa huomioon Io: ssa,Onko olemassa "piilotettuja tulivuoria", jotka päästävät kaasusuihkua ilman heijastavaa pölyä, joka voidaan havaita avaruusaluksilla, kuten NASA: n Voyager- ja Galileo-tehtävillä, ja jäävät siksi edelleen huomaamatta. Webbin suuri alueellinen tarkkuus tuo esiin yksittäisiä tulivuoria, jotka olisivat aiemmin näyttäneet yhdeltä suurelta hotspotilta, jolloin tähtitieteilijät voivat kerätä yksityiskohtaisia tietoja Ion geologiasta.
NASA: n Galileo-avaruusalus tarttuu Ioon tulivuorenpurkauksen keskellä.
Laajuus: NASA / JPL / DLR
Webb toimittaa myös ennennäkemättömiä tietojalämpötilan ja määrittää, ovatko ne nykyään lähempänä maapallon tulivuorenpitoa vai ovatko ne paljon korkeammat lämpötilat, samanlainen kuin maapallon ympäristö alkuvuosina sen muodostumisen jälkeen. Aikaisemmat Galileo-operaation havainnot ja maanpinnan observatoriot viittasivat näihin korkeisiin lämpötiloihin; Webb jatkaa tutkimustaan ja toimittaa uusia todisteita, jotka voivat ratkaista ongelman.
Lue myös
Astronomit ovat löytäneet teleskoopille parhaan paikan maapallolla
Espanjassa ja Isossa-Britanniassa ennätyskorkeat lämpötilat ovat korkeat
Saksa kieltää kertakäyttöiset muovinauhat, -laitteet ja -välineet