Почему космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) рассматривает космос в инфракрасном свете?

Инфракрасная съемка позволяет JWST увидеть небесные объекты, которые ранее были скрыты плотными облаками, а также дает возможность учесть красное смещение света в космосе. Поэтому она позволяет нам взглянуть на старые и далекие звезды и галактики из ранней Вселенной.

JWST (также известный как «Уэбб»), предоставил нам свежий взгляд и новый метод наблюдения за событиями далекого прошлого (около 13,5 миллиарда лет назад).

Однако модифицированный глаз, который он предоставляет, не обладает той же механикой, что и человеческий глаз. Вместо того чтобы наблюдать видимый спектр света (который может видеть человек), JWST предпочитает наблюдать инфракрасный свет, а не другие спектры света. Поскольку глаз не может видеть большую часть света, испускаемого небесными объектами, то, учитывая его возможности и прорывные открытия, уместно говорить о нем как о «новом глазе».

Но в чем преимущества просмотра инфракрасного диапазона перед более длинными волнами, такими как микроволновый и радиоволновый спектры? Прежде чем ответить на этот вопрос, необходимо понять, что различные спектры света — это просто разные длины волн энергии, производимой одним и тем же источником света (см. изображение ниже). Когда длина волны короче, энергия, которую несет свет, больше. Вот почему мы должны избегать ультрафиолетового излучения, испускаемого Солнцем! Это мощные длины волн, которые могут вызвать повреждение ДНК.

Что такое спектры света? И что используют другие телескопы для формирования изображений?

Шесть из семи спектров света невидимы для нас. В результате наши глаза могут видеть только крошечный процент любого объекта, излучающего свет — длины волн «видимого света» — в диапазоне от 4྾10-7 до 7྾10-7. Как показано на графике выше, радиоволны имеют самую большую длину волны, гамма-лучи — самую короткую, а инфракрасное излучение имеет большую длину волны, чем видимый свет.

Название «инфракрасный» используется потому, что этот диапазон света находится немного ниже длин волн видимого красного света, в то время как длины волн выше видимого спектра кажутся более синими/фиолетовыми, отсюда и название «ультрафиолетовый». Так какое отношение имеют световые спектры к телескопическим изображениям?

Телескопы используют детекторы и камеры для фильтрации различных длин волн, гарантируя, что только нужные длины волн будут собраны и преобразованы в электронном виде для просмотра. По сравнению со своими предшественниками, JWST имеет множество чувствительных детекторов (включая камеру среднего инфракрасного диапазона и камеру ближнего инфракрасного диапазона), позволяющих увидеть весь спектр инфракрасного света и предложить нам более четкие и детальные фотографии света, исходящего с расстояния в миллиарды световых лет.

С другой стороны, космический телескоп Хаббл обнаруживает свет в видимом спектре, а космический телескоп Спитцер наблюдает свет в более коротком диапазоне инфракрасного спектра. Кроме того, рентгеновская обсерватория «Чандра» наблюдает свет в рентгеновском спектре. В результате можно сказать, что каждый телескоп дает нам различные перспективы для наблюдения за Вселенной.

Каковы преимущества использования инфракрасного излучения в телескопах?

Поскольку различные длины волн света показывают различные процессы и события в космосе, использование инфракрасного спектра дает нам другую перспективу и возможность взглянуть на нашу Вселенную. В результате существует несколько причин, по которым инфракрасное излучение предпочтительнее более длинных волн, таких как микроволны или радиоволны. Способность инфракрасного света проходить через плотные и холодные облака пыли и газа (по сравнению с другими длинами волн), явление, известное как «красное смещение», и связь между длиной волны и температурой — вот три основные причины, по которым JWST использует инфракрасные наблюдения.