Webb vs Hubble
Byte av ett gammalt teleskop eller en efterträdare?
Webb kallas ofta en ersättare för Hubble, men i
Hubbles prestationer drev forskare till idénanvänd längre våglängder för att "gå utöver" observationer. Mer avlägsna föremål har en hög röd förskjutning. Således krävs ett infrarött teleskop för att observera dessa avlägsna föremål (till exempel de första galaxerna som bildas i universum).
Detta är en annan anledning till att Webb inte är detersätta Hubble; dess kapacitet är inte identisk. Webb kommer främst att titta på universum i infraröd, medan Hubble studerar det främst på optiska och ultravioletta våglängder (även om det har vissa infraröda funktioner).
Infraröda observationer gör att du kan kika bakom gardinen och se vad som ligger bakom den.
Varför ser Webb mer?
Ljus sprider sig i en rad frekvenser längselektromagnetiskt spektrum. Våra ögon har utvecklats för att upptäcka ett band av spektrumet som kallas "synligt ljus", vilket inte är förvånande med tanke på att vår atmosfär blockerar många andra våglängder. Det finns dock många andra former av ljus som vi inte kan se både inom och utanför vår atmosfär.
NASA
Infrarött ljus har en lång våglängd ochkan passera genom föremål i rymden som blockeras av synligt ljus, såsom gas och damm. Det är därför bilder som tagits med teleskop som upptäcker infraröda frekvenser kan markera objekt utanför dessa moln och se skarpare ut än de som tagits med andra teleskop.
Webb har också en mycket större spegel än Hubble. Detta stora ljusinsamlingsområde innebär att Webb kan se längre tillbaka i tiden än vad Hubble kan göra.
Dessutom är Hubble i mycket nära omloppsbana runt jorden, och Webb kommer att vara 1,5 miljoner km bort vid den andra Lagrange-punkten (L2).
Kommer Webb att ta bilder så vackra som Hubble?
Ja.Förutom det faktum att forskare kommer att kunna se vad de aldrig sett förut med Webb-teleskopet, kommer forskare att ha möjlighet att observera redan upptäckta föremål i ett nytt ljus. Bokstavligen.
Den astronomiska bildens skönhet och kvalitetberor på två saker: skärpa och antalet pixlar i kameran. I båda fallen är Webb väldigt lika och på många sätt bättre än Hubble. Även om Webbs bilder kommer att vara infraröda kan de konverteras av en dator till en synlig bild. Dessutom kan han se orange och rött synligt ljus. Webbs bilder kommer att vara annorlunda, men lika vackra som Hubbles.
Jämför teleskopstorlekar
Webb kommer att ha en primär spegel med en diameter på 6,5 m,detta ger den en betydligt större uppsamlingsyta än de speglar som finns tillgängliga i den nuvarande generationen av rymdteleskop. Hubble-spegeln är mycket mindre - 2,4 m i diameter och dess informationsinsamlingsområde är 4,5 m². För James Webb är detta område 6,25 gånger större. Dessutom kommer Webb att ha ett betydligt större synfält än Hubbles NICMOS-kamera. Webb kommer att kunna täcka 15 gånger mer utrymme.
Hur långt kan Webb se? Och vad ser Hubble inte?
På grund av den tid det tar för ljus att resa, ju längre vi är från objektet, desto längre tillbaka i tiden ser vi.
Denna illustration jämför olika teleskop ochhur långt de kan se. I själva verket kan Hubble se motsvarigheten till "babygalaxer", medan Webb-teleskopet kan se "babygalaxer." En av anledningarna till att Webb kommer att kunna se de första galaxerna är att det är ett infrarött teleskop.
Ju längre objektet är, desto mer tillbaka ser vi.på grund av den tid det tar för ljus att resa. När vi tittar på föremål genom ett avancerat teleskop ser vi dessa föremål ungefär samma som de var när ljuset lämnade dem först för 13,6 miljarder år sedan.
Tack vare hans förmåga att se universum iMed infrarött ljus med längre våglängder kommer James Webb att kunna se några av de mest avlägsna galaxerna i vårt universum, bortom Hubbles synliga/ultravioletta ljus. Detta beror på att ljus från avlägsna objekt sträcks ut genom expansionen av vårt universum, en effekt som kallas rödförskjutning. Således, medan Hubble kunde se "baby" galaxer, kommer James Webb att börja titta på deras födelse.
Universum (och därmed galaxerna i det)expanderar. När vi pratar om de mest avlägsna objekten spelar Einstein faktiskt in. Utvidgningen av universum innebär att utrymmet mellan föremål faktiskt sträcker sig och tvingar objekten (galaxerna) att röra sig bort från varandra. Dessutom kommer allt ljus i detta utrymme också att sträcka sig och flytta ljusets våglängd mot längre våglängder. Detta kan göra avlägsna föremål mycket svaga (eller osynliga) vid synliga våglängder för ljus, eftersom detta ljus når oss redan som infrarött ljus. Infraröda teleskop som Webb är perfekta för att observera dessa tidiga galaxer.
Jämför omloppsbanan för Webb och Hubble
Marken ligger på 150 miljoner.km från solen, och månen kretsar runt jorden på ett avstånd av cirka 384 500 km. Hubble-rymdteleskopet kretsar runt jorden på en höjd av ~ 570 km över den. I själva verket kommer Webb inte att kretsa runt jorden - han kommer att vara på ett avstånd av 1,5 miljoner km.
Webb kommer att kretsa kring solen på ett avstånd av 1,5 miljoner kilometer (1 miljon miles) från jorden vid den så kallade andra Lagrange-punkten eller L2. (Observera att den här bilden inte är skalbar)
Eftersom Hubble befinner sig i en låg jordbana,rymdfärjan kunde lansera den i rymden. Webb kommer att lanseras på en Ariane 5-raket, och eftersom den inte kommer att vara i en jordbana är den inte avsedd att servas med en rymdfärja.
Webbs solskydd blockerar ljus från solen, jorden och månen. Detta hjälper Webb att hålla sig lugn och inte "distraherad" av halvljus, vilket är mycket viktigt för ett infrarött teleskop.
När jorden kretsar kring solen kommer Webb att kretsa runt den - men kommer att förbli stationär på samma plats i förhållande till jorden och solen
Webb-funktioner
Speglar
Webbs huvudspegel har 18 segment,som arbetar tillsammans som en; de kan alla anpassas individuellt. Dess segment har en massa på ~ 20 kg vardera och en höjd på cirka en meter. Speglarnas beläggning är så tunn att ett människohår är 1000 gånger tjockare! Varje segment har sina egna egenskaper.
Varför en sexkantig form?
Den sexkantiga formen möjliggör en ungefär rundsegmenterad spegel med “hög arbetscykel och sexfaldig symmetri”. En hög fyllningsfaktor innebär att segmenten ansluter utan mellanrum. Om segmenten var runda skulle det finnas luckor mellan dem. Det bra med symmetri är att 18 segment bara behöver 3 olika optiska recept, 6 för varje (se rätt diagram ovan). Slutligen är en ungefär cirkulär övergripande form av spegeln önskvärd eftersom den fokuserar ljuset till det mest kompakta området på detektorerna. Till exempel producerar en oval spegel bilder sträckta i en riktning. Den fyrkantiga spegeln skickade ut mycket ljus från det centrala området.
Så här kommer ljuset in i Webb-teleskopet.
Webb-teleskopets känslighet, upplösning och våglängd
Webb är så känslig att han kan upptäcka värmesignaturen från en humla på avståndet från månen och kan se särdrag som är lika stora som en amerikansk penny på ett avstånd av cirka 40 km.
Webb kommer att se universum i ett osynligt ljus förmänskligt öga. Även om det verkar vara främst infrarött ljus kan det också se rött och guld synligt ljus. (Webbs våglängdsområde är 0,6 till 28,5 mikron).
Distribuera Webb. Hur händer detta?
Webb Telescope-teamet bestämde sig också för att byggaen spegel i segment på strukturen som fälls ner så att den kan passa in i raketen. Spegeln öppnas efter lanseringen: vart och ett av de 18 sexkantiga spegelsegmenten har en diameter på 1,32 m. Webbs sekundära spegel har en diameter på 0,74 m.
https://www.youtube.com/watch?v=bTxLAGchWnA&feature=youtu.be
Vad kommer Webb-teleskopet att studera?
De första stjärnorna och galaxerna
Med oöverträffad känslighet för infrarött ljus kommer den att titta tillbaka i tiden mer än 13,5 miljarder år för att se de första galaxerna födda efter Big Bang.
Hur galaxer samlas
Webb kommer att hjälpa astronomer att jämföra de svagaste och tidigaste galaxerna med moderna stora spiraler och elliptiska galaxer, vilket hjälper oss att förstå hur galaxer samlas under miljarder år.
Födelse av stjärnor och planetariska system
Webb kommer att kunna se genom massiva dammmoln, ogenomskinliga för synligt ljusobservatorier som Hubble, där stjärnor och planetariska system föds.
exoplaneter
Webb berättar mer om atmosfärerextrasolära planeter och kan till och med hitta byggstenarna i livet någon annanstans i universum. Förutom andra planetariska system kommer Webb också att studera objekt i vårt eget solsystem.
Webbs första uppdrag: han kommer att studera Jupiter, dess ringar och två spännande månar
Olika team på över 40 årForskarna, ledda av astronomen Inke de Pater från University of California, Berkeley och Thierry Fouche från Paris Observatory, har utvecklat ett ambitiöst observationsprogram som kommer att genomföra några av Webbs första vetenskapliga observationer i solsystemet. De kommer att studera Jupiter, dess ringsystem och dess två månar: Ganymedes och Io.
Det blir ett riktigt svårt experimentforskare betonar. Jupiter är så ljus och Webbs instrument är så känsliga att att observera den ljusa planeten, dess svagare ringar och månar, kommer att bli ett stort test för Webbs innovativa teknik.
Jupiter och hans stormar
Förutom att kalibrera Webb-instrument förJupiters ljusstyrka måste astronomer också ta hänsyn till planetens rotation, eftersom Jupiter slutför en dag på bara 10 timmar. Flera bilder måste sys ihop i en mosaik för att helt fånga ett visst område - till exempel den berömda stormen känd som den stora röda fläcken - en uppgift som blir mer komplicerad när själva objektet rör sig. Medan många teleskop har studerat Jupiter och dess stormar kommer Webbs stora spegel och kraftfulla instrument att ge nya insikter.
Stormcykloner omger Jupiters N-pol, fångad i infraröd av NASA: s rymdfarkost Juno.
Krediter: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM
Webb kommer också att utforska atmosfären i polarområdet,där NASA: s rymdfarkoster Juno upptäckte kluster av cykloner. Webbs spektroskopiska data ger mycket mer detaljer än vad som var möjligt med tidigare observationer, mätningar av vind, molnpartiklar, gassammansättning och temperatur.
Jupiters ringar
Alla fyra gasjättarna på solens planetersystem har ringar, med Saturnus som den mest framträdande. Jupiters ringsystem består av tre delar: en platt huvudring; en gloria inuti huvudringen i form av en dubbel konvex lins; och en tunn ring utanför huvudringen. Jupiters ringsystem är extremt svagt eftersom partiklarna som utgör ringarna är så små och sällsynta att de inte reflekterar mycket ljus. Nära planetens ljusstyrka försvinner de nästan och utmanar astronomer.
NASAs rymdfarkoster Galileo fångade en bild av Jupiters ringsystem, inklusive en diffus yttre tunn ring.
Krediter: NASA / JPL / Cornell University
Jupiters måne - Ganymedes
Flera funktioner i Ice Ganymedes gördet är spännande för astronomer. Förutom att vara den största månen i solsystemet och ännu större än planeten Merkurius, är det den enda kända månen som har sitt eget magnetfält. Teamet utforskar de yttersta delarna av Ganymedes atmosfär, dess exosfär, för att bättre förstå Månens interaktioner med partiklar i Jupiters magnetfält.
Det finns också bevis för att Ganymedesdet kan finnas ett flytande salt hav under dess tjocka is, som Webb kommer att utforska med detaljerade spektroskopiska studier av ytsalter och andra föreningar. Gruppens erfarenhet av att studera Ganymedes yta kan vara till nytta för att ytterligare studera andra månar i det isiga solsystemet, antagligen med havsytor under jorden, inklusive Saturnusmånen Enceladus och Jupiters måne Europa.
Moon of Jupiter - Io
Till skillnad från Ganymedes, en annan satellit, lagetutforska Io, den mest vulkaniskt aktiva världen i solsystemet. Den dynamiska ytan är täckt av hundratals enorma vulkaner som kommer att förmörka dem på jorden, liksom sjöar av smält lava och släta översvämningsplaner av stelnad lava. Astronomer planerar att använda Webb för att lära sig mer om effekterna av Ios vulkaner på dess atmosfär.
Ett annat mysterium som Webb kommer att överväga på Io,- är förekomsten av "dolda vulkaner" som avger gasstrålar utan reflekterande damm som kan upptäckas av rymdfarkoster som NASA: s Voyager- och Galileo-uppdrag, och därför fortfarande går obemärkt förbi. Webbs höga rumsliga upplösning kommer att belysa enskilda vulkaner som tidigare skulle ha sett ut som en stor hotspot, vilket gör det möjligt för astronomer att samla in detaljerad information om Ios geologi.
NASAs rymdskepp Galileo fångar Io mitt i ett vulkanutbrott.
Krediter: NASA / JPL / DLR
Webb kommer också att ge oöverträffad information omtemperaturen på Ios hotspots och kommer att avgöra om de är närmare vulkanismen på jorden idag eller har en mycket högre temperatur, liknar miljön på jorden under de första åren efter dess bildande. Tidigare observationer av Galileo-uppdraget och markbaserade observatorier antydde dessa höga temperaturer; Webb kommer att fortsätta undersöka och tillhandahålla nya bevis som kan lösa problemet.
Läs också
Astronomer har hittat det bästa stället på jorden för ett teleskop
Spanien och Storbritannien har rekordhöga temperaturer
Tyskland förbjuder engångsplasstrån, apparater och redskap