Webb vs Habla
Veca teleskopa nomaiņa vai pēctecis?
Vebu bieži sauc par Habla aizstājēju, bet in
Habla sasniegumi mudināja zinātniekus uz idejuizmantojiet garākus viļņu garumus, lai “pārsniegtu” novērojumus. Tālākiem objektiem ir liela sarkanā maiņa. Tādējādi, lai novērotu šos tālos objektus (piemēram, pirmās galaktikas, kas veidojas Visumā), ir nepieciešams infrasarkanais teleskops.
Tas ir vēl viens iemesls, kāpēc Webb navHabla nomaiņa; tā iespējas nav identiskas. Webb galvenokārt apskatīs Visumu infrasarkanajā režīmā, savukārt Habls galvenokārt to pētīs ar optisko un ultravioleto viļņu garumu (lai gan tam ir dažas infrasarkanās iespējas).
Infrasarkano staru novērošana ļauj palūkoties aiz putekļu priekškara un redzēt, kas slēpjas aiz tā.
Kāpēc Vēbs redz vairāk?
Gaisma izplatās frekvenču diapazonāelektromagnētiskais spektrs. Mūsu acis ir attīstījušās, lai noteiktu spektra joslu, kas pazīstama kā “redzamā gaisma”, kas nav pārsteidzoši, ņemot vērā, ka mūsu atmosfēra bloķē daudzus citus viļņu garumus. Tomēr ir arī daudz citu gaismas veidu, kurus mēs nevaram redzēt gan atmosfērā, gan ārpus tās.
NASA
Infrasarkanajai gaismai ir garš viļņa garums unvar iziet cauri objektiem telpā, kurus bloķē redzama gaisma, piemēram, gāzei un putekļiem. Tāpēc attēli, kas uzņemti ar teleskopiem, kas uztver infrasarkanās frekvences, var izcelt objektus ārpus šiem mākoņiem un parādīties asāk nekā tie, kas uzņemti ar citiem teleskopiem.
Webb ir arī daudz lielāks spogulis nekā Habla. Šī lielā gaismas savākšanas zona nozīmē, ka Vebs var atskatīties pagātnē, nekā spēj Habls.
Turklāt Habls atrodas ļoti tuvu orbītā ap Zemi, un Vebs atradīsies 1,5 miljonu km attālumā otrajā Lagrandža punktā (L2).
Vai Vebs fotografēs tikpat skaisti kā Habls?
Jā. Papildus Webb teleskopam zinātnieki varēs redzēt to, ko viņi vēl nekad nav redzējuši, pētniekiem būs iespēja novērot jau atklātus objektus jaunā gaismā. Burtiski.
Astronomiskā attēla skaistums un kvalitāteatkarīgs no divām lietām: asuma un pikseļu skaita kamerā. Abos gadījumos Vebs ir ļoti līdzīgs un daudzējādā ziņā labāks par Hablu. Lai arī Vebba attēli būs infrasarkanie, tos dators var pārveidot par redzamu attēlu. Turklāt viņš var redzēt oranžu un sarkanu redzamo gaismu. Vebba attēli būs atšķirīgi, bet tikpat skaisti kā Habla.
Salīdziniet teleskopa izmērus
Webb būs primārais spogulis ar diametru 6,5 m,tas nodrošina ievērojami lielāku savākšanas laukumu nekā spoguļi, kas pieejami pašreizējās paaudzes kosmosa teleskopā. Habla spogulis ir daudz mazāks - 2,4 m diametrā un tā informācijas vākšanas laukums ir 4,5 m². Džeimsam Vebam šis laukums ir 6,25 reizes lielāks. Turklāt Webb redzes lauks būs ievērojami lielāks nekā Habla NICMOS kamerai. Webb varēs aptvert 15 reizes vairāk vietas.
Cik tālu Vebs var redzēt? Un ko Habls neredz?
Gaismas ceļošanai nepieciešamā laika dēļ mēs atrodamies tālāk no objekta, jo tālāk mēs skatāmies laikā.
Šajā ilustrācijā salīdzināti dažādi teleskopi uncik tālu viņi var redzēt. Faktiski Habls var redzēt ekvivalentu "mazuļu galaktikām", savukārt Veba teleskops var redzēt "mazuļu galaktikas". Viens no iemesliem, kāpēc Vebs varēs redzēt pirmās galaktikas, ir tāpēc, ka tas ir infrasarkanais teleskops.
Jo tālāk objekts atrodas, jo vairāk mēs atskatāmies.gaismas ceļošanai nepieciešamā laika dēļ. Aplūkojot objektus, izmantojot modernu teleskopu, mēs redzam šos objektus gandrīz tādus pašus, kādi tie bija, kad gaisma tos vispirms pameta pirms 13,6 miljardiem gadu.
Pateicoties viņa spējai redzēt VisumuAr garāka viļņa garuma infrasarkano gaismu Džeimss Vebs varēs redzēt dažas no visattālākajām galaktikām mūsu Visumā ārpus Habla redzamās/ultravioletās gaismas. Tas ir tāpēc, ka gaisma no attāliem objektiem tiek izstiepta mūsu Visuma izplešanās dēļ, kas pazīstams kā sarkanā nobīde. Tādējādi, kamēr Habls varēja aplūkot “mazuļu” galaktikas, Džeimss Vebs sāks ieskatīties to dzimšanā.
Visums (un līdz ar to arī tajā esošās galaktikas)paplašinās. Kad mēs runājam par visattālākajiem objektiem, patiesībā spēlē Einšteins. Visuma paplašināšanās nozīmē, ka telpa starp objektiem faktiski stiepjas, liekot objektiem (galaktikām) attālināties vienam no otra. Turklāt jebkura gaisma šajā telpā arī izstiepsies, pārvietojot šīs gaismas viļņa garumu uz garāku viļņu garumu. Tas var padarīt attālus objektus ļoti blāvus (vai neredzamus) redzamos gaismas viļņu garumos, jo šī gaisma mūs sasniedz jau kā infrasarkano gaismu. Infrasarkanie teleskopi, piemēram, Webb, ir ideāli piemēroti šo agrīno galaktiku novērošanai.
Veba un Habla orbītas salīdzināšana
Zeme atrodas 150 miljonu vērtībā.km no Saules, un Mēness griežas ap Zemi aptuveni 384 500 km attālumā. Habla kosmiskais teleskops riņķo ap Zemi ~ 570 km augstumā virs tā. Faktiski Vebs negriezīsies ap Zemi - viņš atradīsies 1,5 miljonu km attālumā.
Vebs riņķos ap Sauli 1,5 miljonu kilometru (1 miljona jūdžu) attālumā no Zemes tā dēvētajā otrajā Lagranžas punktā jeb L2. (Ņemiet vērā, ka šī grafika nav paredzēta mērogam)
Tā kā Habls atrodas zemas Zemes orbītā,kosmosa kuģis varēja to palaist kosmosā. Webb tiks palaists uz Ariane 5 raķetes, un, tā kā tā nebūs zemas Zemes orbītā, to nav paredzēts apkalpot ar kosmosa maršruta autobusu.
Veba saules aizsargs bloķēs Saules, Zemes un Mēness gaismu. Tas palīdzēs Vebam palikt mierīgam un netraucētam tuvo gaismu, kas ir ļoti svarīgi infrasarkanajam teleskopam.
Kad Zeme griežas ap Sauli, Vebs apgriezīsies ap to - bet paliks nekustīgs tajā pašā vietā attiecībā pret Zemi un Sauli
Webb funkcijas
Spoguļi
Galvenajam Webb spogulim ir 18 segmenti,kuri strādā kopā kā viens; tos visus var pielāgot. Tā segmentu katra masa ir ~ 20 kg, un augstums ir aptuveni metrs. Spoguļu pārklājums ir tik plāns, ka cilvēka mati ir 1000 reizes biezāki! Katram segmentam ir savas īpatnības.
Kāpēc sešstūra forma?
Sešstūra forma ļauj aptuveni noapaļotsegmentēts spogulis ar "lielu darba ciklu un seškārtīgu simetriju". Augsts aizpildījuma koeficients nozīmē, ka segmenti ir savienoti bez atstarpēm. Ja segmenti būtu apaļi, starp tiem būtu atstarpes. Simetrijas labā lieta ir tā, ka 18 segmentiem ir nepieciešamas tikai 3 dažādas optiskās receptes, pa 6 katram (skatīt labo diagrammu iepriekš). Visbeidzot, ir vēlama aptuveni apaļa spoguļa forma, jo tā fokusē gaismu viskompaktākajā detektoru zonā. Piemēram, ovāls spogulis rada attēlus, kas izstiepti vienā virzienā. Kvadrātveida spogulis no centrālās zonas raidīja daudz gaismas.
Tā gaisma nonāks Webb teleskopā.
Webb teleskopa jutīgums, izšķirtspēja un viļņa garums
Vebs ir tik jutīgs, ka viņš var noteikt kamenes siltuma zīmi Mēness attālumā un var redzēt ASV pensa lieluma pazīmes aptuveni 40 km attālumā.
Vebs redzēs Visumu sev neredzamā gaismācilvēka acs. Lai gan šķiet, ka tā galvenokārt ir infrasarkanā gaisma, tā var redzēt arī sarkano un zeltu redzamo gaismu. (Veba viļņa garuma diapazons ir no 0,6 līdz 28,5 mikroniem).
Webb izvietošana. Kā tas notiks?
Arī Webb teleskopa komanda nolēma būvētspogulis segmentos uz konstrukcijas, kas nolokās, lai iekļautos raķetē. Spogulis tiks atvērts pēc palaišanas: katra no 18 sešstūra formas spoguļu segmentiem ir ar diametru 1,32 m. Vebsa sekundārā spoguļa diametrs ir 0,74 m.
https://www.youtube.com/watch?v=bTxLAGchWnA&feature=youtu.be
Ko pētīs Webb teleskops?
Pirmās zvaigznes un galaktikas
Ar vēl nebijušu jutību pret infrasarkano gaismu tas atskatīsies pagātnē vairāk nekā 13,5 miljardus gadu, lai ieraudzītu pirmās galaktikas, kas dzimušas pēc Lielā sprādziena.
Kā pulcējas galaktikas
Vebs palīdzēs astronomiem salīdzināt vājākās un agrākās galaktikas ar mūsdienu lielajām spirālēm un eliptiskajām formām, palīdzot mums saprast, kā galaktikas pulcējas miljardiem gadu.
Zvaigžņu un planētu sistēmu dzimšana
Vebs varēs redzēt cauri masīviem putekļu mākoņiem, kas ir necaurspīdīgi redzamās gaismas observatorijām, piemēram, Habla, kur dzimst zvaigznes un planētu sistēmas.
Exoplanets
Vebs pastāstīs mums vairāk par atmosfēruārpus saules planētām, un, iespējams, pat atrod dzīvības pamatelementus citur Visumā. Papildus citām planētu sistēmām Vebs pētīs arī objektus mūsu pašu Saules sistēmā.
Pirmais Veba uzdevums: viņš pētīs Jupiteru, tā gredzenus un divus intriģējošos pavadoņus
Daudzveidīga komanda, kurā ir vairāk nekā 40 cilvēkuPētnieki, kuru vadīja astronoms Inke de Pater no Kalifornijas Universitātes Berlija un Parīze Observatorijas Thierry Fouche, ir izstrādājuši vērienīgu novērošanas programmu, kas veiks dažus pirmos Veba zinātniskos novērojumus Saules sistēmā. Viņi pētīs Jupiteru, tā gredzenu sistēmu un divus pavadoņus: Ganimēdu un Io.
Tas būs patiešām grūts eksperimentszinātnieki uzsver. Jupiters ir tik spilgts, un Veba instrumenti ir tik jutīgi, ka gaišās planētas, tās vājāko gredzenu un pavadoņu novērošana būs lielisks Veba novatorisko tehnoloģiju pārbaudījums.
Jupiters un viņa vētras
Papildus Webb instrumentu kalibrēšanaiJupitera spilgtumam astronomiem ir jāņem vērā arī planētas rotācija, jo Jupiters vienu dienu pabeidz tikai 10 stundās. Vairāki attēli ir jāsaista mozaīkā, lai pilnībā notvertu noteiktu apgabalu - piemēram, slaveno vētru, kas pazīstama kā Lielā sarkanā vieta - uzdevumu, kas kļūst sarežģītāks, kad pats objekts pārvietojas. Kamēr daudzi teleskopi ir pētījuši Jupiteru un tā vētras, Veba lielais spogulis un jaudīgie instrumenti sniegs jaunu ieskatu.
Vētras cikloni ieskauj Jupitera Z polu, kuru infrasarkanajā starā uztver NASA kosmosa kuģis Juno.
Autori: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM
Vebs pētīs arī polārā reģiona atmosfēru,kur NASA kosmosa kuģis Juno atklāja ciklonu kopas. Veba spektroskopiskie dati sniegs daudz sīkāku informāciju, nekā bija iespējams ar iepriekšējiem novērojumiem, vēja, mākoņu daļiņu, gāzes sastāva un temperatūras mērījumiem.
Jupitera gredzeni
Visi četri Saules planētu gāzes gigantisistēmām ir gredzeni, un Saturns ir visizcilākais. Jupitera gredzenu sistēma sastāv no trim daļām: plakana galvenā gredzena; oreols galvenā gredzena iekšpusē dubultā izliekta objektīva veidā; un plāns gredzens, kas atrodas ārpus galvenā gredzena. Jupitera gredzenu sistēma ir ārkārtīgi vāja, jo daļiņas, kas veido gredzenus, ir tik mazas un reti sastopamas, ka tās neatspoguļo daudz gaismas. Blakus planētas spilgtumam tie gandrīz izzūd, izaicinot astronomus.
NASA kosmosa kuģis Galileo uzņēma Jupitera gredzenu sistēmas attēlu, ieskaitot izkliedētu ārējo plāno gredzenu.
Autori: NASA / JPL / Kornela universitāte
Jupitera mēness — Ganimēds
Vairākas Ice Ganymede iezīmestas ir aizraujoši astronomiem. Papildus tam, ka tas ir lielākais Saules sistēmas mēness un pat lielāks par Merkura planētu, tas ir vienīgais zināmais mēness, kam ir savs magnētiskais lauks. Komanda pēta Ganimeda atmosfēras, tās eksosfēras, attālākās daļas, lai labāk izprastu Mēness mijiedarbību ar daļiņām Jupitera magnētiskajā laukā.
Ir arī pierādījumi, ka Ganimedszem tā biezā virsmas ledus var būt šķidrs sāļš jūras okeāns, ko Vebs izpētīs, detalizēti veicot virsmas sāļu un citu savienojumu spektroskopiskus pētījumus. Grupas pieredze, pētot Ganimēdas virsmu, var būt noderīga, pētot citus ledainās Saules sistēmas satelītus, domājams, ar zemūdens okeāniem, tostarp Saturna pavadoni Enceladu un Jupitera pavadoni Europa.
Jupitera mēness - Io
Atšķirībā no Ganimeda, cita satelīta, komandaizpētīs Io, vulkāniski aktīvāko Saules sistēmas pasauli. Dinamisko virsmu klāj simtiem milzīgu vulkānu, kas aptumšos uz Zemes esošos, kā arī izkusušās lavas ezeri un cietās lavas gludās palienes. Astronomi plāno izmantot Webb, lai uzzinātu vairāk par Io vulkānu ietekmi uz tā atmosfēru.
Vēl viens noslēpums, ko Vebs apsvērs Io,Vai pastāv "slēpti vulkāni", kas izstaro gāzes strūklas bez atstarojošiem putekļiem, kurus var atklāt ar kosmosa kuģiem, piemēram, NASA misijām "Voyager" un "Galileo", un tāpēc joprojām netiek pamanīti. Veba augstā telpiskā izšķirtspēja uzsvērs atsevišķus vulkānus, kas iepriekš būtu izskatījušies kā viens liels karstais punkts, ļaujot astronomiem apkopot detalizētus datus par Io ģeoloģiju.
NASA kosmosa kuģis Galileo noķer Io vulkāna izvirduma vidū.
Autori: NASA / JPL / DLR
Webb arī sniegs vēl nebijušus datus partemperatūru un nosakiet, vai tie šodien ir tuvāk vulkānismam uz Zemes vai arī tiem ir daudz augstāka temperatūra, līdzīga videi uz Zemes pirmajos gados pēc tās veidošanās. Iepriekšējie Galileo misijas novērojumi un zemes novērošanas centri liecināja par šīm augstajām temperatūrām; Vebs turpinās pētīt un sniegt jaunus pierādījumus, kas varētu atrisināt šo problēmu.
Lasīt arī
Astronomi ir atraduši labāko vietu uz Zemes teleskopam
Spānijā un Lielbritānijā rekordaugsta temperatūra
Vācija aizliedz vienreizlietojamus plastmasas salmiņus, ierīces un piederumus