Webb vs Hubble
Înlocuirea unui telescop vechi sau a unui succesor?
Webb este adesea numit un înlocuitor pentru Hubble, dar în
Realizările lui Hubble i-au împins pe oamenii de știință la ideefolosiți lungimi de undă mai lungi pentru a depăși observațiile. Obiectele mai îndepărtate au o schimbare roșie ridicată. Astfel, este necesar un telescop în infraroșu pentru a observa aceste obiecte îndepărtate (de exemplu, primele galaxii care se formează în univers).
Acesta este un alt motiv pentru care Webb nu esteînlocuirea lui Hubble; capacitățile sale nu sunt identice. Webb va privi în primul rând Universul în infraroșu, în timp ce Hubble îl studiază în principal la lungimi de undă optice și ultraviolete (deși are unele capacități infraroșii).
Observațiile infraroșu vă permit să priviți în spatele cortinei de praf și să vedeți ce se află în spatele ei.
De ce vede Webb mai mult?
Lumina se propagă de-a lungul intervalului de frecvențăspectru electromagnetic. Ochii noștri au evoluat pentru a detecta o bandă a spectrului cunoscut sub numele de „lumină vizibilă”, ceea ce nu este surprinzător, având în vedere că atmosfera noastră blochează multe alte lungimi de undă. Cu toate acestea, există multe alte forme de lumină pe care nu le putem vedea atât în interiorul, cât și în afara atmosferei noastre.
NASA
Lumina infraroșie are o lungime de undă lungă șipoate trece prin obiecte în spațiu care sunt blocate de lumină vizibilă, cum ar fi gazul și praful. Acesta este motivul pentru care imaginile realizate cu telescoape care detectează frecvențele infraroșii pot evidenția obiecte din afara acestor nori și apar mai clare decât cele luate cu alte telescoape.
Webb are, de asemenea, o oglindă mult mai mare decât Hubble. Această zonă mare de adunare a luminii înseamnă că Webb poate privi mai mult înapoi în timp decât este capabil să facă Hubble.
În plus, Hubble se află pe orbită foarte apropiată în jurul Pământului, iar Webb va fi la 1,5 milioane de km distanță în al doilea punct Lagrange (L2).
Va face Webb fotografii la fel de frumoase ca Hubble?
Da. Pe lângă faptul că, cu Telescopul Webb, oamenii de știință vor putea vedea ceea ce nu au mai văzut până acum, cercetătorii vor avea ocazia să observe obiecte deja descoperite într-o lumină nouă. Literalmente.
Frumusețea și calitatea imaginii astronomicedepinde de două lucruri: claritatea și numărul de pixeli din cameră. În ambele cazuri, Webb este foarte similar și, în multe privințe, mai bun decât Hubble. Deși imaginile Webb vor fi în infraroșu, ele pot fi convertite de un computer într-o imagine vizibilă. În plus, poate vedea lumina vizibilă portocalie și roșie. Imaginile Webb vor fi diferite, dar la fel de frumoase ca cele ale lui Hubble.
Comparați dimensiunile telescopului
Webb va avea o oglindă primară cu un diametru de 6,5 m,aceasta îi conferă o zonă de colectare semnificativ mai mare decât oglinzile disponibile în generația actuală de telescop spațial. Oglinda Hubble este mult mai mică - 2,4 m în diametru și aria sa de colectare a informațiilor este de 4,5 m². Pentru James Webb, această zonă este de 6,25 ori mai mare. În plus, Webb va avea un câmp vizual semnificativ mai mare decât camera NICMOS de la Hubble. Webb va putea acoperi de 15 ori mai mult spațiu.
Cât de departe poate vedea Webb? Și ce nu vede Hubble?
Din cauza timpului în care durează lumina pentru a călători, cu cât suntem mai departe de obiect, cu atât mai mult înapoi în timp privim.
Această ilustrare compară diferite telescoape șicât de departe pot vedea. De fapt, Hubble poate vedea echivalentul „galaxiilor pentru bebeluși”, în timp ce telescopul Webb poate vedea „galaxii pentru bebeluși”. Unul dintre motivele pentru care Webb va putea vedea primele galaxii se datorează faptului că este un telescop cu infraroșu.
Cu cât obiectul este mai departe, cu atât privim mai înapoi.din cauza timpului necesar pentru a călători lumina. Când privim obiectele printr-un telescop avansat, vedem aceste obiecte la fel ca atunci când lumina le-a părăsit pentru prima dată acum 13,6 miliarde de ani.
Datorită capacității sale de a vedea Universul înCu lumină infraroșie cu lungime de undă mai mare, James Webb va putea vedea unele dintre cele mai îndepărtate galaxii din Universul nostru, dincolo de lumina vizibilă/ultravioletă a lui Hubble. Acest lucru se datorează faptului că lumina de la obiecte îndepărtate este întinsă de expansiunea Universului nostru, un efect cunoscut sub numele de deplasare spre roșu. Astfel, în timp ce Hubble a reușit să vadă galaxiile „bebe”, James Webb va începe să se uite la nașterea lor.
Universul (și, prin urmare, galaxiile din el)în expansiune. Când vorbim despre cele mai îndepărtate obiecte, Einstein intră de fapt în joc. Extinderea universului înseamnă că spațiul dintre obiecte se întinde de fapt, forțând obiectele (galaxiile) să se îndepărteze unul de celălalt. În plus, orice lumină din acest spațiu se va întinde și schimbând lungimea de undă a acelei lumini spre lungimi de undă mai mari. Acest lucru poate face obiectele îndepărtate foarte slabe (sau invizibile) la lungimi de undă vizibile ale luminii, deoarece această lumină ajunge la noi deja ca lumină cu infraroșu. Telescoapele cu infraroșu precum Webb sunt ideale pentru observarea acestor galaxii timpurii.
Comparând orbita Webb și Hubble
Terenul este situat la 150 de milioane.km de Soare, iar Luna se învârte în jurul Pământului la o distanță de aproximativ 384.500 km. Telescopul spațial Hubble se învârte în jurul Pământului la o altitudine de ~ 570 km deasupra acestuia. De fapt, Webb nu se va învârti în jurul Pământului - va fi la o distanță de 1,5 milioane de km.
Webb va orbita Soarele la o distanță de 1,5 milioane de kilometri (1 milion de mile) de Pământ în așa-numitul al doilea punct Lagrange sau L2. (Vă rugăm să rețineți că acest grafic nu este la scară)
Deoarece Hubble se află pe orbita Pământului,naveta spațială a reușit să o lanseze în spațiu. Webb va fi lansat pe o rachetă Ariane 5 și, deoarece nu va fi pe orbita pământului, nu este destinat să fie deservit de o navetă spațială.
Scutul solar al lui Webb va bloca lumina de la Soare, Pământ și Lună. Acest lucru îl va ajuta pe Webb să rămână calm și să nu fie „distras” de lumina aproape, ceea ce este foarte important pentru un telescop cu infraroșu.
Când Pământul se învârte în jurul Soarelui, Webb se va învârti în jurul lui - dar va rămâne staționar în același loc față de Pământ și Soare
Caracteristici Webb
Oglinzi
Oglinda principală a lui Webb are 18 segmente,care lucrează împreună ca unul singur; toate pot fi personalizate individual. Segmentele sale au o masă de ~ 20 kg fiecare și o înălțime de aproximativ un metru. Acoperirea oglinzilor este atât de subțire încât părul uman este de 1.000 de ori mai gros! Fiecare segment are propriile sale caracteristici.
De ce o formă hexagonală?
Forma hexagonală permite o rotunjire aproximativăoglindă segmentată cu „ciclu ridicat și simetrie de șase ori”. Un factor de umplere ridicat înseamnă că segmentele sunt conectate fără goluri. Dacă segmentele ar fi rotunde, ar exista lacune între ele. Lucrul bun despre simetrie este că 18 segmente au nevoie doar de 3 rețete optice diferite, câte 6 pentru fiecare (vezi diagrama din dreapta de mai sus). În cele din urmă, o formă generală aproximativ circulară a oglinzii este de dorit, deoarece focalizează lumina în zona cea mai compactă de pe detectoare. De exemplu, o oglindă ovală produce imagini întinse într-o singură direcție. Oglinda pătrată a trimis multă lumină din zona centrală.
Acesta este modul în care lumina va intra în telescopul Webb.
Sensibilitatea, rezoluția și lungimea de undă a telescopului Webb
Webb este atât de sensibil încât poate detecta semnătura termică a unui bondar la distanța lunii și poate vedea trăsături de dimensiunea unui ban american la o distanță de aproximativ 40 km.
Webb va vedea universul într-o lumină invizibilă pentruochi uman. Deși pare a fi în primul rând lumină cu infraroșu, poate vedea și lumină vizibilă roșie și aurie. (Gama de lungimi de undă a lui Webb este de 0,6 până la 28,5 microni).
Implementarea Webb. Cum se întâmplă asta?
Echipa Webb Telescope a decis, de asemenea, să construiascăo oglindă în segmente pe o structură care se pliază în jos, astfel încât să poată încadra într-o rachetă. Oglinda se va deschide după lansare: fiecare dintre cele 18 segmente de oglindă în formă hexagonală are un diametru de 1,32 m. Oglinda secundară a lui Web are un diametru de 0,74 m.
https://www.youtube.com/watch?v=bTxLAGchWnA&feature=youtu.be
Ce va studia Telescopul Webb?
Primele stele și galaxii
Cu o sensibilitate fără precedent la lumina infraroșie, va privi înapoi în timp cu peste 13,5 miliarde de ani pentru a vedea primele galaxii născute după Big Bang.
Cum se adună galaxiile
Webb îi va ajuta pe astronomi să compare cele mai slabe și mai vechi galaxii cu spiralele și elipticele moderne, ajutându-ne să înțelegem cum se adună galaxiile de-a lungul miliardelor de ani.
Nașterea stelelor și a sistemelor planetare
Webb va putea vedea prin nori masivi de praf, opaci la observatoarele de lumină vizibilă precum Hubble, unde se nasc stelele și sistemele planetare.
exoplanete
Webb ne va spune mai multe despre atmosfereplanete extrasolare și poate chiar găsi elementele de bază ale vieții în altă parte a universului. Pe lângă alte sisteme planetare, Webb va studia și obiectele din propriul nostru sistem solar.
Prima misiune a lui Webb: el va studia Jupiter, inelele sale și două luni fascinante
O echipă diversă de peste 40 de aniCercetătorii, conduși de astronomul Inke de Pater de la Universitatea din California, Berkeley și Thierry Fouche de la Observatorul din Paris, au dezvoltat un program ambițios de observare care va efectua unele dintre primele observații științifice ale lui Webb în sistemul solar. Vor studia Jupiter, sistemul său de inele și cele două luni ale sale: Ganymede și Io.
Va fi un experiment cu adevărat duroamenii de știință subliniază. Jupiter este atât de strălucitor, iar instrumentele lui Webb sunt atât de sensibile încât observarea unei planete strălucitoare, a inelelor și a lunilor sale mai slabe, va fi un mare test al tehnologiei inovatoare a lui Webb.
Jupiter și furtunile sale
Pe lângă calibrarea instrumentelor Webb pentrustrălucirea lui Jupiter, astronomii trebuie să ia în calcul și rotația planetei, deoarece Jupiter finalizează o zi în doar 10 ore. Mai multe imagini trebuie cusute împreună într-un mozaic pentru a surprinde complet o anumită zonă - de exemplu, faimoasa furtună cunoscută sub numele de Marea Pată Roșie - o sarcină care devine mai complicată atunci când obiectul în sine se mișcă. În timp ce multe telescoape au studiat Jupiter și furtunile sale, oglinda mare a lui Webb și instrumentele puternice vor oferi noi informații.
Ciclonii de furtună înconjoară Polul N al lui Jupiter, capturat în infraroșu de nava spațială Juno a NASA.
Credite: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM
Webb va explora, de asemenea, atmosfera regiunii polare,unde nava spațială Juno a NASA a detectat grupuri de cicloni. Datele spectroscopice ale lui Webb vor oferi mult mai multe detalii decât a fost posibil cu observațiile anterioare, măsurătorile vântului, particulelor de nori, compoziția gazelor și temperatura.
Inelele lui Jupiter
Toți cei patru uriași gazoși ai planetelor solaresistemele au inele, Saturn fiind cel mai proeminent. Sistemul de inele al lui Jupiter este format din trei părți: un inel principal plat; un halou în interiorul inelului principal sub forma unei lentile duble convexe; și un inel subțire extern inelului principal. Sistemul de inele al lui Jupiter este extrem de slab, deoarece particulele care alcătuiesc inelele sunt atât de mici și rare încât nu reflectă multă lumină. Aproape de strălucirea planetei, acestea aproape dispar, provocând astronomii.
Sonda spațială Galileo a NASA a capturat o imagine a sistemului inelar al lui Jupiter, inclusiv un inel exterior subțire difuz.
Credite: NASA / JPL / Universitatea Cornell
Luna lui Jupiter - Ganymede
Mai multe caracteristici ale Ice Ganymede faceste interesant pentru astronomi. Pe lângă faptul că este cea mai mare lună din sistemul solar și chiar mai mare decât planeta Mercur, este singura lună cunoscută care are propriul său câmp magnetic. Echipa explorează părțile exterioare ale atmosferei lui Ganymede, exosfera acesteia, pentru a înțelege mai bine interacțiunile Lunii cu particulele din câmpul magnetic al lui Jupiter.
Există, de asemenea, dovezi că Ganymedepoate exista un ocean lichid de mare sărat sub gheața sa groasă de suprafață, pe care Webb îl va explora cu studii spectroscopice detaliate ale sărurilor de suprafață și ale altor compuși. Experiența grupului care studiază suprafața lui Ganymede ar putea fi utilă în studierea în continuare a altor luni ale sistemului solar înghețat, probabil cu oceanele subterane, inclusiv luna lui Saturn, Enceladus și luna lui Jupiter, Europa.
Luna lui Jupiter - Io
Spre deosebire de Ganymede, un alt satelit, echipaexplorează Io, cea mai vulcanică lume activă din sistemul solar. Suprafața dinamică este acoperită de sute de vulcani uriași care îi vor eclipsa pe cei de pe Pământ, precum și lacuri de lavă topită și câmpii inundabile netede de lavă solidificată. Astronomii intenționează să folosească Webb pentru a afla mai multe despre efectele vulcanilor lui Io asupra atmosferei sale.
Un alt mister pe care Webb îl va lua în considerare pe Io,- este existența „vulcanilor ascunși” care emit jeturi de gaz fără praful reflectorizant care poate fi detectat de nave spațiale precum misiunile NASA Voyager și Galileo și, prin urmare, trec încă neobservate. Rezoluția spațială ridicată a lui Webb va evidenția vulcani individuali care anterior ar fi arătat ca un hotspot mare, permițând astronomilor să adune date detaliate despre geologia lui Io.
Sonda spațială Galileo a NASA îl prinde pe Io în mijlocul unei erupții vulcanice.
Credite: NASA / JPL / DLR
Webb va oferi, de asemenea, date fără precedent despretemperatura punctelor fierbinți ale lui Io și determină dacă acestea sunt mai aproape de vulcanismul de pe Pământ astăzi sau au o temperatură mult mai mare, similară cu mediul de pe Pământ în primii ani de la formarea sa. Observațiile anterioare ale misiunii Galileo și observatoarele terestre au sugerat aceste temperaturi ridicate; Webb va continua să cerceteze și să ofere noi dovezi care ar putea rezolva problema.
Citește și
Astronomii au găsit cel mai bun loc de pe Pământ pentru un telescop
Spania și Marea Britanie înregistrează temperaturi ridicate
Germania interzice paiele, aparatele și ustensilele de plastic de unică folosință