Webb versus Hubble
Vervanging van een oude telescoop of een opvolger?
Webb wordt vaak een vervanger voor Hubble genoemd, maar in
De prestaties van Hubble duwden wetenschappers op het ideegebruik langere golflengten om "verder te gaan" waarnemingen. Verder weg gelegen objecten hebben een hoge roodverschuiving. Er is dus een infraroodtelescoop nodig om deze verre objecten te observeren (bijvoorbeeld de eerste sterrenstelsels die zich in het heelal vormen).
Dit is nog een reden waarom Webb dat niet ister vervanging van de Hubble; zijn mogelijkheden zijn niet identiek. Webb zal voornamelijk in infrarood naar het heelal kijken, terwijl Hubble het voornamelijk bestudeert op optische en ultraviolette golflengten (hoewel het enkele infraroodmogelijkheden heeft).
Met infraroodobservaties kunt u achter het stofgordijn kijken en zien wat erachter ligt.
Waarom ziet Webb meer?
Licht plant zich voort in een reeks frequenties langselektromagnetisch spectrum. Onze ogen zijn geëvolueerd om een band van het spectrum te detecteren die bekend staat als "zichtbaar licht", wat niet verwonderlijk is aangezien onze atmosfeer veel andere golflengten blokkeert. Er zijn echter veel andere vormen van licht die we zowel binnen als buiten onze atmosfeer niet kunnen zien.
NASA
Infrarood licht heeft een lange golflengte enkan door objecten in de ruimte gaan die worden geblokkeerd door zichtbaar licht, zoals gas en stof. Dit is de reden waarom afbeeldingen die zijn gemaakt met telescopen die infraroodfrequenties detecteren, objecten buiten deze wolken kunnen markeren en scherper kunnen lijken dan die gemaakt met andere telescopen.
Webb heeft ook een veel grotere spiegel dan Hubble. Dit grote lichtopvanggebied zorgt ervoor dat Webb verder terug in de tijd kan kijken dan Hubble kan doen.
Bovendien bevindt Hubble zich in een zeer nauwe baan rond de aarde, en zal Webb zich op 1,5 miljoen km afstand bevinden bij het tweede Lagrangepunt (L2).
Zal Webb net zo mooie foto's maken als Hubble?
Ja.Naast het feit dat wetenschappers met de Webb Telescope kunnen zien wat ze nog nooit eerder hebben gezien, krijgen onderzoekers de mogelijkheid om reeds ontdekte objecten in een nieuw licht te bekijken. Letterlijk.
De schoonheid en kwaliteit van het astronomische beeldhangt af van twee dingen: scherpte en het aantal pixels in de camera. In beide gevallen lijkt Webb erg op elkaar en in veel opzichten beter dan Hubble. Hoewel de beelden van Webb infrarood zijn, kunnen ze door een computer worden omgezet in een zichtbaar beeld. Bovendien kan hij oranje en rood zichtbaar licht zien. De beelden van Webb zullen anders zijn, maar net zo mooi als die van Hubble.
Vergelijk telescoopmaten
Webb krijgt een primaire spiegel met een diameter van 6,5 m,dit geeft het een aanzienlijk groter verzamelgebied dan de spiegels die beschikbaar zijn in de huidige generatie ruimtetelescopen. De Hubble-spiegel is veel kleiner: 2,4 m in diameter en het informatieverzameloppervlak bedraagt 4,5 m². Voor James Webb is dit gebied 6,25 keer groter. Bovendien zal Webb een aanzienlijk groter gezichtsveld hebben dan de NICMOS-camera van Hubble. Webb zal 15 keer meer ruimte kunnen bestrijken.
Hoe ver kan Webb kijken? En wat ziet Hubble niet?
Vanwege de tijd die licht nodig heeft om te reizen, hoe verder we van het object verwijderd zijn, hoe verder we terug in de tijd kijken.
Deze illustratie vergelijkt verschillende telescopen enhoe ver ze kunnen kijken. Hubble kan zelfs het equivalent van 'babysterrenstelsels' zien, terwijl de Webb-telescoop 'babysterrenstelsels' kan zien. Een van de redenen waarom Webb de eerste sterrenstelsels kan zien, is omdat het een infraroodtelescoop is.
Hoe verder het object is, hoe meer terug we kijken.vanwege de tijd die het licht nodig heeft om te reizen. Als we door een geavanceerde telescoop naar objecten kijken, zien we deze objecten ongeveer hetzelfde als toen het licht ze voor het eerst verliet, 13,6 miljard jaar geleden.
Dankzij zijn vermogen om het heelal in te zienMet infraroodlicht met langere golflengte zal James Webb enkele van de meest verre sterrenstelsels in ons heelal kunnen zien, voorbij het zichtbare/ultraviolette licht van Hubble. Dit komt omdat licht van verre objecten wordt uitgerekt door de uitdijing van ons heelal, een effect dat bekend staat als roodverschuiving. Dus terwijl Hubble ‘baby’-stelsels kon zien, zal James Webb in hun geboorte beginnen te kijken.
Het heelal (en dus de sterrenstelsels erin)uitbreiden. Als we het hebben over de meest verre objecten, komt Einstein echt in het spel. De uitdijing van het heelal betekent dat de ruimte tussen objecten zich daadwerkelijk uitrekt, waardoor de objecten (sterrenstelsels) gedwongen worden om van elkaar weg te bewegen. Bovendien zal elk licht in deze ruimte ook uitrekken, waardoor de golflengte van dat licht naar langere golflengten verschuift. Dit kan verre objecten erg zwak (of onzichtbaar) maken bij zichtbare golflengten van licht, omdat dit licht ons al bereikt als infrarood licht. Infraroodtelescopen zoals Webb zijn ideaal voor het observeren van deze vroege sterrenstelsels.
Vergelijking van de baan van Webb en Hubble
Het land ligt op 150 miljoen.km van de zon, en de maan draait om de aarde op een afstand van ongeveer 384.500 km. De Hubble-ruimtetelescoop draait om de aarde op een hoogte van ~ 570 km erboven. In feite zal Webb niet rond de aarde draaien - hij zal zich op een afstand van 1,5 miljoen km bevinden.
Webb zal om de zon draaien op een afstand van 1,5 miljoen kilometer (1 miljoen mijl) van de aarde op het zogenaamde tweede Lagrange-punt of L2. (Houd er rekening mee dat deze afbeelding niet op schaal is)
Omdat Hubble zich in een lage baan om de aarde bevindt,de space shuttle was in staat om het de ruimte in te lanceren. Webb zal worden gelanceerd op een Ariane 5-raket en aangezien het niet in een lage baan om de aarde zal zijn, is het niet bedoeld om door de spaceshuttle te worden bediend.
Het zonneschild van Webb blokkeert het licht van de zon, de aarde en de maan. Dit zal Webb helpen kalm te blijven en niet "afgeleid" te worden door nabij licht, wat erg belangrijk is voor een infraroodtelescoop.
Wanneer de aarde om de zon draait, zal Webb eromheen draaien - maar zal op dezelfde plaats ten opzichte van de aarde en de zon stationair blijven
Webb-functies
Spiegels
De hoofdspiegel van Webb heeft 18 segmenten,die samenwerken als één; ze kunnen allemaal worden aangepast. De segmenten hebben een massa van ~ 20 kg elk en een hoogte van ongeveer een meter. De coating van de spiegels is zo dun dat een mensenhaar 1000 keer dikker is! Elk segment heeft zijn eigen kenmerken.
Waarom een zeshoekige vorm?
De zeshoekige vorm zorgt voor een ruwweg rondegesegmenteerde spiegel met "high duty cycle en zesvoudige symmetrie". Een hoge vulfactor betekent dat de segmenten zonder gaten op elkaar aansluiten. Als de segmenten rond waren, zouden er gaten tussen zitten. Het goede van symmetrie is dat 18 segmenten slechts 3 verschillende optische recepten nodig hebben, 6 voor elk (zie rechter diagram hierboven). Ten slotte is een ongeveer cirkelvormige algemene vorm van de spiegel wenselijk, aangezien deze het licht in het meest compacte gebied op de detectoren focust. Een ovale spiegel produceert bijvoorbeeld afbeeldingen die in één richting zijn uitgerekt. De vierkante spiegel stuurde veel licht vanuit het middengebied.
Dit is hoe het licht de Webb-telescoop binnenkomt.
Gevoeligheid, resolutie en golflengte van de Webb-telescoop
Webb is zo gevoelig dat hij de hittesignatuur van een hommel op een afstand van de maan kan detecteren en op een afstand van ongeveer 40 km kenmerken ter grootte van een Amerikaanse cent kan zien.
Webb zal het universum zien in een licht dat onzichtbaar is voormensenoog. Hoewel het voornamelijk infrarood licht lijkt te zijn, kan het ook rood en goud zichtbaar licht zien. (Het golflengtebereik van Webb is 0,6 tot 28,5 micron).
Webb inzetten. Hoe gebeurde dit?
Het Webb Telescope-team besloot ook om te bouweneen spiegel in segmenten op een structuur die neerklapt zodat hij in een raket past. Na de lancering gaat de spiegel open: elk van de 18 zeshoekige spiegelsegmenten heeft een diameter van 1,32 m. De secundaire spiegel van Webb heeft een diameter van 0,74 m.
https://www.youtube.com/watch?v=bTxLAGchWnA&feature=youtu.be
Wat gaat de Webb Telescope bestuderen?
De eerste sterren en sterrenstelsels
Met een ongekende gevoeligheid voor infrarood licht kan het meer dan 13,5 miljard jaar terugkijken in de tijd om de eerste sterrenstelsels te zien die na de oerknal zijn geboren.
Hoe sterrenstelsels zich verzamelen
Webb zal astronomen helpen de zwakste en vroegste sterrenstelsels te vergelijken met moderne grote spiralen en elliptische stelsels, en ons helpen te begrijpen hoe sterrenstelsels over miljarden jaren samenkomen.
Geboorte van sterren en planetenstelsels
Webb zal door enorme stofwolken heen kunnen kijken, ondoorzichtig voor observatoria voor zichtbaar licht, zoals Hubble, waar sterren en planetaire systemen worden geboren.
exoplaneten
Webb zal ons meer vertellen over sferenplaneten buiten ons zonnestelsel en kunnen zelfs de bouwstenen van het leven elders in het universum vinden. Naast andere planetenstelsels gaat Webb ook objecten in ons eigen zonnestelsel bestuderen.
Webbs eerste opdracht: hij gaat Jupiter, zijn ringen en twee intrigerende manen bestuderen
Divers team van meer dan 40De onderzoekers, onder leiding van astronoom Inke de Pater van de University of California, Berkeley en Thierry Fouche van het Observatorium van Parijs, hebben een ambitieus observatieprogramma ontwikkeld dat enkele van Webb's eerste wetenschappelijke waarnemingen in het zonnestelsel zal uitvoeren. Ze zullen Jupiter, zijn ringsysteem en zijn twee manen bestuderen: Ganymedes en Io.
Het wordt een heel moeilijk experimentwetenschappers benadrukken. Jupiter is zo helder en de instrumenten van Webb zijn zo gevoelig dat het observeren van een heldere planeet, zijn zwakkere ringen en manen, een geweldige test zal zijn voor de innovatieve technologie van Webb.
Jupiter en zijn stormen
Naast het kalibreren van Webb-instrumenten voor:de helderheid van Jupiter, moeten astronomen ook rekening houden met de rotatie van de planeet, omdat Jupiter een dag in slechts 10 uur voltooit. Meerdere afbeeldingen moeten in een mozaïek aan elkaar worden genaaid om een specifiek gebied volledig vast te leggen - bijvoorbeeld de beroemde storm die bekend staat als de Grote Rode Vlek - een taak die ingewikkelder wordt wanneer het object zelf beweegt. Terwijl veel telescopen Jupiter en zijn stormen hebben bestudeerd, zullen Webbs grote spiegel en krachtige instrumenten nieuwe inzichten verschaffen.
Stormcyclonen omringen de N-pool van Jupiter, vastgelegd in infrarood door NASA's Juno-ruimtevaartuig.
Credits: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM
Webb zal ook de atmosfeer van het poolgebied verkennen,waar NASA's Juno-ruimtevaartuig clusters van cyclonen detecteerde. De spectroscopische gegevens van Webb zullen veel meer details opleveren dan mogelijk was met eerdere waarnemingen, metingen van wind, wolkendeeltjes, gassamenstelling en temperatuur.
De ringen van Jupiter
Alle vier de gasreuzenplaneten van de zonsystemen hebben ringen, waarbij Saturnus de meest prominente is. Het ringsysteem van Jupiter bestaat uit drie delen: een platte hoofdring; een halo in de hoofdring in de vorm van een dubbele bolle lens; en een dunne ring buiten de hoofdring. Het ringsysteem van Jupiter is uitzonderlijk zwak omdat de deeltjes waaruit de ringen bestaan zo klein en zeldzaam zijn dat ze niet veel licht reflecteren. In de buurt van de helderheid van de planeet verdwijnen ze praktisch, een uitdaging voor astronomen.
NASA's Galileo-ruimtevaartuig bracht het ringsysteem van Jupiter in beeld, inclusief de diffuse buitenste dunne ring.
Credits: NASA/JPL/Cornell University
De maan van Jupiter - Ganymedes
Verschillende kenmerken van de ijzige Ganymedes makenhet is spannend voor astronomen. Behalve dat het de grootste maan in het zonnestelsel is en zelfs groter dan de planeet Mercurius, is het de enige maan waarvan bekend is dat hij een eigen magnetisch veld heeft. Het team onderzoekt de buitenste delen van de atmosfeer van Ganymedes, de exosfeer, om de interacties van de maan met deeltjes in het magnetische veld van Jupiter beter te begrijpen.
Er zijn ook aanwijzingen dat Ganymedeser kan een vloeibare zoute zee-oceaan zijn onder het dikke oppervlakte-ijs, dat Webb zal onderzoeken met gedetailleerd spectroscopisch onderzoek van oppervlaktezouten en andere verbindingen. De ervaring van het team met het bestuderen van het oppervlak van Ganymedes kan nuttig zijn bij verdere studies van andere manen van het ijzige zonnestelsel waarvan wordt aangenomen dat ze ondergrondse oceanen hebben, waaronder Saturnusmaan Enceladus en Jupiters maan Europa.
Jupiter Maan - Io
In tegenstelling tot Ganymedes, een andere maan, het teamverken Io, de meest vulkanisch actieve wereld in het zonnestelsel. Het dynamische oppervlak is bedekt met honderden enorme vulkanen die die op aarde zullen overschaduwen, evenals meren van gesmolten lava en gladde uiterwaarden van verharde lava. Astronomen zijn van plan Webb te gebruiken om meer te weten te komen over het effect van Io's vulkanen op de atmosfeer.
Een ander mysterie dat Webb op Io zal overwegen,is het bestaan van "verborgen vulkanen" die gaspluimen uitstoten zonder het reflecterende stof dat kan worden gedetecteerd door ruimtevaartuigen zoals de Voyager- en Galileo-missies van NASA, en daarom nog steeds onopgemerkt blijven. De hoge ruimtelijke resolutie van Webb zal individuele vulkanen benadrukken die er voorheen uit zouden hebben gezien als één grote hotspot, waardoor astronomen gedetailleerde gegevens over Io's geologie kunnen verzamelen.
NASA's Galileo-ruimtevaartuig vangt Io tijdens een vulkaanuitbarsting.
Credits: NASA/JPL/DLR
Webb zal ook ongekende gegevens verstrekken over:temperatuur van Io's hotspots en bepalen of ze dichter bij vulkanisme op aarde liggen of een veel hogere temperatuur hebben, vergelijkbaar met de omgeving op aarde in de eerste jaren na de vorming ervan. Eerdere waarnemingen door de Galileo-missie en observatoria op de grond wezen op deze hoge temperaturen; Webb zal doorgaan met onderzoek en nieuw bewijs leveren dat het probleem kan oplossen.
Lees ook
Astronomen hebben de beste plek op aarde gevonden voor een telescoop
Spanje en Groot-Brittannië record record hoge temperaturen
Duitsland verbiedt wegwerpbare plastic rietjes, apparaten en keukengerei