Webb vs Hubble
Régi távcső cseréje vagy utódja?
Webb-t gyakran a Hubble helyettesítőjének nevezik, de nem
A Hubble eredményei arra ösztönözték a tudósokat, hogy az ötlet megvalósuljonhosszabb hullámhosszokat használjon a megfigyelések „túllépéséhez”. A távolabbi tárgyak vörös eltolódása nagy. Ezért ezeknek a távoli objektumoknak (például az első galaxisoknak az univerzumban kialakulásához) megfigyeléséhez infravörös távcső szükséges.
Ez egy újabb ok, amiért Webb nem azHubble csere; képességei nem azonosak. Webb elsősorban az univerzumot infravörös képességgel látja, míg Hubble elsősorban optikai és ultraibolya hullámhosszon vizsgálja (bár van némi infravörös képessége).
Az infravörös megfigyelések lehetővé teszik, hogy a porfüggöny mögé nézzen, és megnézze, mi mögötte rejlik.
Miért lát Webb többet?
A fény egy frekvenciatartományban terjedelektromágneses spektrum. A szemünk kifejlődött, hogy észlelje a „látható fénynek” nevezett spektrum sávját, ami nem meglepő, mivel légkörünk sok más hullámhosszon blokkolja. Vannak azonban sok más olyan fényforrás is, amelyet nem tudunk látni a légkörünkön belül és kívül sem.
NASA
Az infravörös fény hosszú hullámhosszú ésáthaladhat a világűrben lévő tárgyakon, például a gáz és a por által eltakarított területeken. Ezért képesek az infravörös frekvenciákat érzékelő távcsövekkel készített képek kiemelni az ezen felhőkön kívüli tárgyakat, és élesebbnek tűnhetnek, mint a más távcsövekkel készített képek.
Webbnek sokkal nagyobb tükre is van, mint a Hubble. Ez a nagy fénygyűjtő terület azt jelenti, hogy Webb messzebbre tekinthet vissza az időben, mint amennyire a Hubble képes.
Ráadásul a Hubble nagyon közel kering a Föld körül, Webb pedig 1,5 millió km-re lesz tőle a második Lagrange-pontnál (L2).
Webb olyan gyönyörű képeket fog fényképezni, mint a Hubble?
Igen. A Webb-távcső mellett a tudósok látni fogják azt, amit még soha nem láttak, a kutatóknak lehetősége nyílik a már felfedezett tárgyak új fényben történő megfigyelésére. Szó szerint.
A csillagászati kép szépsége és minőségekét dologtól függ: élesség és a kamera pixeljeinek száma. Mindkét esetben a Webb nagyon hasonló és sok szempontból jobb, mint a Hubble. Noha Webb képei infravörös lesznek, a számítógép azokat konvertálhatják látható képekké. Ezen felül láthatja a narancssárga és a piros fényt is. Webb képei különböznek, de ugyanolyan gyönyörűek, mint a Hubble képei.
Hasonlítsa össze a távcső méretét
A Webb elsődleges tükre 6,5 m átmérőjű lesz,ez lényegesen nagyobb gyűjtőfelületet biztosít, mint a jelenlegi űrteleszkóp-generációban elérhető tükrök. A Hubble-tükör jóval kisebb - 2,4 m átmérőjű, az információgyűjtő területe pedig 4,5 m². James Webbnél ez a terület 6,25-ször nagyobb. Ezenkívül a Webb látómezeje jelentősen nagyobb lesz, mint a Hubble NICMOS kamerája. A Webb 15-ször több helyet tud majd lefedni.
Meddig lehet Webb látni? És mit nem lát Hubble?
Mivel a fény utazásához szükséges idő, minél távolabb vagyunk a tárgytól, annál később nézünk vissza.
Ez az ábra összehasonlítja a különböző távcsöveket ésmilyen messzire tudnak látni. Valójában a Hubble láthatja a „csecsemő galaxisok” egyenértékét, míg a Webb távcső láthatja a „csecsemő galaxisokat”. Az egyik ok, amiért Webb látni fogja az első galaxisokat, az az, hogy infravörös távcső.
Minél távolabb van a tárgy, annál jobban nézünk vissza.az idő miatt, amíg a fény utazik. Ha egy fejlett távcsövön nézzük az objektumokat, ezeket az objektumokat nagyjából ugyanúgy látjuk, mint amikor a fény először elhagyta őket 13,6 milliárd évvel ezelőtt.
Köszönhetően annak, hogy képes meglátni az UniverzumotA hosszabb hullámhosszú infravörös fénnyel James Webb képes lesz látni Univerzumunk legtávolabbi galaxisait, a Hubble látható/ultraibolya fényén túl. Ennek az az oka, hogy a távoli objektumok fényét Univerzumunk tágulása, a vöröseltolódás néven ismert hatás megnyújtja. Így míg a Hubble képes volt megtekinteni a „bébi” galaxisokat, addig James Webb belenéz a születésükbe.
Az univerzum (és ezért a benne lévő galaxisok)bővül. Amikor a legtávolabbi tárgyakról beszélünk, Einstein valójában játékba kerül. A világegyetem tágulása azt jelenti, hogy a tárgyak közötti tér valóban kiterjed, és arra kényszeríti az objektumokat (galaxisokat), hogy elmozduljanak egymástól. Ezen túlmenően, ezen a térben minden fény meg fog nyújtódni, és ennek a fénynek a hullámhosszát hosszabb hullámhossz felé tolja el. Ez távoli tárgyakat nagyon homályossá (vagy láthatatlanná) tehet a látható fényhullámhosszon, mivel ez a fény már infravörös fényként ér el minket. Az infravörös távcsövek, mint például a Webb, ideálisak ezen korai galaxisok megfigyelésére.
A Webb és a Hubble pályájának összehasonlítása
A földterület 150 millió fő. km-re van a Naptól, és a Hold körülbelül 384.500 km távolságra forog a Föld körül. A Hubble Űrtávcső kb. 570 km-rel kering a Földön. Valójában Webb nem forog a Föld körül - 1,5 millió km távolságban lesz.
Webb kering a Nap körül 1,5 millió kilométerre (1 millió mérföld) a Földtől az úgynevezett második Lagrange-pontban vagy az L2-ben. (Vegye figyelembe, hogy ez a grafika nem méretezhető)
Mivel a Hubble alacsony földi pályán van,az űrrepülőgép képes volt az űrbe indítani. A Webbet Ariane 5 rakétával indítják, és mivel nem lesz alacsony földi pályán, nem egy űrrepülőgép szolgál kiszolgálni.
Webb napellenzője blokkolja a fényt a Naptól, a Földtől és a Holdtól. Ez segít abban, hogy Webb nyugodt maradjon, és ne forduljon el "figyelme" a tompított fénytől, ami nagyon fontos az infravörös távcső számára.
Amikor a Föld a Nap körül forog, Webb körül forog - de helyben marad a Földhez és a Naphoz viszonyítva
Webb jellemzői
Tükrök
A Webb fő tükör 18 szegmensből áll,akik együtt dolgoznak; mindegyik testreszabható. Szegmenseinek tömege egyenként ~ 20 kg, magassága körülbelül egy méter. A tükrök bevonása olyan vékony, hogy az emberi haj ezerszer vastagabb! Minden szegmensnek megvannak a sajátosságai.
Miért hatszögletű alak?
A hatszögletű alak nagyjából kereket tesz lehetővészegmentált tükör "nagy teherbírású ciklus és hatszoros szimmetriával". A magas kitöltési tényező azt jelenti, hogy a szegmensek rések nélkül kapcsolódnak egymáshoz. Ha a szegmensek kerek lennének, akkor rések lennének közöttük. A szimmetria szempontjából jó az, hogy 18 szegmenshez csak 3 különféle optikai receptre van szükség, mindegyikhez 6 (lásd a jobb ábrát fent). Végül kívánatos a tükör megközelítőleg kör alakú alakja, mivel ez a fényt az érzékelők legszűkebb területére fókuszálja. Például egy ovális tükör az egyik irányba feszített képeket hoz létre. A négyszögletes tükör sok fényt bocsátott ki a központi részből.
Így kerül a fény a Webb-távcsőbe.
A Webb-teleszkóp érzékenysége, felbontása és hullámhossza
Webb annyira érzékeny, hogy képes észlelni a holdtól távoli poszméh hőjelzését, és körülbelül 40 km-es távolságból egy amerikai fillér méretű vonásokat lát.
Webb az univerzumot láthatatlan fényben fogja látniemberi szem. Bár úgy tűnik, hogy elsősorban infravörös fény, a vörös és az arany látható fényét is láthatja. (A Webb hullámhossz-tartománya 0,6 és 28,5 mikron között van).
Webb telepítése. Hogyan történik ez?
A Webb teleszkóp csapata szintén úgy döntött, hogy építegy tükör szegmenseken egy olyan szerkezeten, amely lehajtható, hogy beleférjen a rakétaba. A tükör kinyitása után kinyílik: a 18 hatszögletű tükörszegmens átmérője 1,32 m. Webb másodlagos tükör átmérője 0,74 m.
https://www.youtube.com/watch?v=bTxLAGchWnA&feature=youtu.be
Mit fog tanulni a Webb-távcső?
Az első csillagok és galaxisok
Az infravörös fényre való példátlan érzékenységének köszönhetően több mint 13,5 milliárd évet tekint vissza az időben, hogy meglássa az első galaxisokat, amelyek az Ősrobbanás után születtek.
Hogyan összegyűlnek a galaxisok?
A Webb segít a csillagászoknak összehasonlítani a leghalványabb és legkorábbi galaxisokat a modern nagy spirálokkal és ellipszisekkel, így segít megérteni, hogyan gyűlnek össze a galaxisok évmilliárdok alatt.
Csillagok és bolygórendszerek születése
Webb képes lesz látni a hatalmas porfelhőkön keresztül, átlátszatlanul a látható fényű obszervatóriumokhoz, például a Hubble-hoz, ahol csillagok és bolygórendszerek születnek.
exobolygók
Webb többet fog mondani nekünk a légkörrőlextrasoláris bolygókra, és talán még az élet építőköveit is megtalálja az univerzum más részein. Más bolygórendszereken kívül Webb saját naprendszerünkben tárgyakat is tanulmányoz.
Webb első feladata: meg fogja tanulmányozni a Jupitort, annak gyűrűit és két érdekes holdját
Több mint 40 éves csapatA kutatók Inke de Pater, a Kaliforniai Egyetem csillagászának, a Berkeley-nek és a Párizsi Obszervatóriumnak Thierry Fouche vezetésével ambiciózus megfigyelési programot dolgoztak ki, amely Webb néhány első tudományos megfigyelését fogja elvégezni a Naprendszerben. Tanulják majd a Jupitort, annak gyűrűrendszerét és két holdját: Ganymede és Io.
Nagyon nehéz kísérlet leszhangsúlyozzák a tudósok. A Jupiter annyira fényes és Webb hangszerei annyira érzékenyek, hogy a fényes bolygó, annak gyengébb gyűrűi és holdjai megfigyelése nagyszerű próba lesz a Webb innovatív technológiájának.
Jupiter és viharai
A Webb-eszközök kalibrálása melletta Jupiter fényereje miatt, a csillagászoknak figyelembe kell venniük a bolygó forgását is, mivel Jupiter egy napot készít mindössze 10 óra alatt. Több képet össze kell varrni egy mozaikban, hogy egy adott területet - például a nagy vörös foltként ismert híres viharot - teljes mértékben elfogjon. Ez a feladat még bonyolultabb, ha maga a tárgy mozog. Míg sok távcső tanulmányozta a Jupitort és annak viharát, a Webb nagy tükörje és nagy teljesítményű műszerei új betekintést nyújtanak.
Viharciklonok veszik körül a Jupiter N pólusát, amelyet a NASA Juno űrhajója infravörös formájában rögzített.
Kredit: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM
Webb a sarki régió légkörét is fel fogja vizsgálni,ahol a NASA Juno űrhajója ciklonok halmazait fedezte fel. A Webb spektroszkópiai adatai sokkal részletesebb részleteket nyújtanak, mint amennyire korábbi megfigyelések, a szél, a felhő részecskék, a gázok összetétele és a hőmérséklet mérése lehetett.
Jupiter gyűrűi
A napenergia bolygóinak mind a négy gáz óriásaA rendszerek gyűrűkkel vannak ellátva, a Saturn pedig a legszembetűnőbb. A Jupiter gyűrűrendszere három részből áll: lapos főgyűrű; halogén a fő gyűrűben kettős domború lencse formájában; és egy vékony gyűrűt, amely a fő gyűrűtől kívül van. A Jupiter gyűrűrendszere rendkívül gyenge, mivel a gyűrűket alkotó részecskék olyan kicsik és ritkák, hogy nem tükrözik sok fényt. A bolygó fényereje közelében szinte eltűnnek, és kihívást jelentenek a csillagászokra.
A NASA Galileo űrhajója elfoglalt egy képet a Jupiter gyűrűs rendszeréről, beleértve egy diffúz külső vékony gyűrűt.
Kredit: NASA / JPL / Cornell University
Jupiter holdja – Ganymedes
Az Ice Ganymede számos tulajdonsága miattizgalmas a csillagászok számára. Amellett, hogy a Naprendszer legnagyobb holdja és még nagyobb, mint a Merkúr bolygó, ez az egyetlen ismert hold, amelynek saját mágneses tere van. A csapat feltárja Ganymede légkörének legkülső részeit, annak exoszféráját, hogy jobban megértse a Hold kölcsönhatásait a Jupiter mágneses mezőjében levő részecskékkel.
Bizonyítékok vannak arra is, hogy Ganymedea vastag felszíni jég alatt folyékony, sós tengeri óceán lehet, amelyet Webb a felszíni sók és más vegyületek részletes spektroszkópiás vizsgálatával fedez fel. A csoport tapasztalata a Ganymede felszínének tanulmányozása során hasznos lehet a jeges Naprendszer más műholdainak további felmérésében, amelyek feltehetően felszín alatti óceánokkal rendelkeznek, ideértve a Szaturnusz holdját Enceladusot és a Jupiter holdját az Europa.
Jupiter holdja - Io
A Ganymede-vel ellentétben, egy másik műhold, a csapatmeg fogja vizsgálni Io-t, a Naprendszer vulkáni szempontjából aktív világát. A dinamikus felületet hatalmas vulkánok százai borítják, amelyek elsötétítik a Földön élőket, valamint az olvadt láva- és a megszilárdult láva sima árterületei. A csillagászok azt tervezik, hogy Webbet használnak arra, hogy megismerjék Io vulkánjainak légkörére gyakorolt hatásait.
Egy másik rejtély, amelyet Webb mérlegel Io-n,- "rejtett vulkánok" létezik, amelyek gázfúvókákat bocsátanak ki olyan fényvisszaverő por nélkül, amelyeket az űrhajók, például a NASA Voyager és Galileo missziói észlelhetnek, és ezért továbbra is észrevétlenül maradnak. A Webb magas térbeli felbontása rávilágít az egyes vulkánokra, amelyek korábban egy nagy hotspotnak tűntek, lehetővé téve a csillagászoknak, hogy részletes adatokat gyűjtsenek Io geológiájáról.
A NASA Galileo űrhajója elkapja Iót a vulkánkitörés közepette.
Hitelek: NASA / JPL / DLR
A Webb példátlan adatokat fog szolgáltatni a rólukAz Io hotspotjainak hőmérséklete és meghatározzák, hogy közelebb állnak-e a mai Földön levő vulkanizmushoz, vagy sokkal magasabb-e a hőmérséklete, hasonlóan a Föld környezetéhez a kialakulása utáni első években. A Galileo misszió és a földi megfigyelőközpontok korábbi megfigyelései utaltak erre a magas hőmérsékletre; Webb folytatja a kutatást és új bizonyítékokat szolgáltat a probléma megoldására.
Olvassa el
A csillagászok megtalálják a legjobb helyet a Földön egy távcsőhöz
Spanyolországban és Nagy-Britanniában rekord magas a hőmérséklet
Németország tiltja az eldobható műanyag szalmákat, készülékeket és eszközöket