NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu gerçek bir teknolojik harikadır. Şimdiye kadar yapılmış en büyük ve en karmaşık uzay teleskopu olan Webb, neredeyse evrenin başlangıcından bu yana 13,5 milyar yıldır seyahat eden ışığı toplayabiliyor. Aslında Webb, Big Bang’den sonra oluşan ilk galaksilere bakmamıza izin veren bir zaman makinesidir. Kızılötesi ışık topladığı için, diğer teleskopların çoğunun görüşünü engelleyen dev toz bulutlarının içinden görür. Webb, Hubble Uzay Teleskobu’ndan 100 kat daha güçlü. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Webb ekibi, teleskop optiği ve aletlerinin hizalanmasıyla, şimdi gözlemevinin dört güçlü bilim aletini devreye alıyor. Bu yaz bilimin başlangıcına hazırlanmak için yolumuza göz atmanız gereken 17 farklı enstrüman “modu” var. Bu 17 modun tümünü onayladıktan sonra,[{” attribute=””>NASA’s James Webb Space Telescope will be ready to begin scientific operations!
In this article we’ll describe the 17 modes, and readers are encouraged to follow along as the Webb team checks them off one by one on the Where is Webb tracker. Each mode has a set of observations and analysis that need to be verified, and it is important to note that the team does not plan to complete them in the order listed below. Some of the modes won’t be verified until the very end of commissioning.
For each mode we have also selected a representative example science target that will be observed in the first year of Webb science. These are just examples; each mode will be used for many targets, and most of Webb’s science targets will be observed with more than one instrument and/or mode. The detailed list of peer-reviewed observations planned for the first year of science with Webb ranges from our solar system to the most distant galaxies.
1. Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam) görüntüleme. Yakın kızılötesi görüntüleme, 0,6 ila 5,0 mikrometre dalga boyundaki görünür ila yakın kızılötesi ışığın bir kısmında resimler çekecektir. Bu mod, derin alanlardan galaksilere, yıldız oluşturan bölgelerden kendi güneş sistemimizdeki gezegenlere kadar Webb biliminin neredeyse tüm yönleri için kullanılacaktır. Bu modu kullanan bir Webb döngüsü 1 programında örnek bir hedef: Hubble Ultra Derin Alanı.
2. NIRCam geniş alan yarıksız spektroskopisi. Spektroskopi, algılanan ışığı ayrı renklere ayırır. Yarıksız spektroskopi, ışığı tüm alet görüş alanına yayar, böylece alanda görünen her nesnenin renklerini görürüz. NIRCam’daki yarıksız spektroskopi, başlangıçta teleskopu hizalamak için kullanılan bir mühendislik moduydu, ancak bilim adamları bunun bilim için de kullanılabileceğini fark ettiler. Örnek hedef: uzak kuasarlar.
3. NIRCam koronografisi. Bir yıldızın çevresinde yörüngede ötegezegenler veya toz diskleri varsa, bir yıldızın parlaklığı genellikle etrafındaki çok daha sönük nesneler tarafından yansıtılan veya yayılan ışığı gölgede bırakır. Koronografi, gezegenlerinden gelen ışığı algılamak için yıldız ışığını engellemek için cihazda siyah bir disk kullanır. Örnek hedef: gaz devi ötegezegen HIP 65426 b.
4. NIRCam zaman serisi gözlemleri – görüntüleme. Çoğu astronomik nesne, insan yaşamlarına kıyasla büyük zaman ölçeklerinde değişir, ancak bazı şeyler onları görmemiz için yeterince hızlı değişir. Zaman serisi gözlemleri, bu değişiklikleri izlemek için cihazların dedektörlerini hızla okur. Örnek hedef: magnetar adı verilen nabız atan bir beyaz cüce yıldız.
5. NIRCam zaman serisi gözlemleri – grism. Ne zaman ötegezegen yıldızdan gelen ışık gezegenin atmosferinden geçebilir ve bilim adamlarının bu spektroskopik teknikle atmosferin bileşenlerini belirlemesine olanak tanır. Bilim adamları ayrıca, bir ötegezegen ev sahibi yıldızının arkasından geçtiğinde, bir ötegezegenden yansıyan veya yayılan ışığı da inceleyebilir. Örnek hedef: süper Dünya boyutundaki ötegezegen 55 Cancri e’de lav yağmuru.
NIRCam cihazı için Marcia Rieke’nin Steward Gözlemevi’ndeki araştırma grubu tarafından tasarlanmış ve test edilmiş bir sensör dizisi. Sensörlerin verilerde çok fazla gürültü olmadan kızılötesi ışığı algılaması için Webb ve cihazlarının mümkün olduğunca soğuk tutulması gerekir. Kredi bilgileri: Marcia Rieke
6. Yakın Kızılötesi Spektrograf (NIRSpec) çok nesneli spektroskopi. Yarıksız spektroskopi, görüş alanındaki tüm nesnelerin spektrumlarını alsa da, birden fazla nesnenin spektrumlarının birbiriyle örtüşmesine izin verir ve arka plan ışığı hassasiyeti azaltır. NIRSpec, çeyrek milyon küçük kontrol edilebilir panjurlu bir mikro deklanşör cihazına sahiptir. İlginç bir nesnenin olduğu yerde bir kepenk açmak ve olmayan bir kepenk kapatmak, bilim adamlarının aynı anda 100 kaynağa kadar temiz spektrum elde etmelerini sağlar. Örnek hedef: Genişletilmiş Groth Strip derin alanı.
7. NIRSpec sabit yarık spektroskopisi. Mikro deklanşör dizisine ek olarak, NIRSpec ayrıca bireysel hedefler üzerinde spektroskopi için en yüksek hassasiyeti sağlayan birkaç sabit yarığa sahiptir. Örnek hedef: kilonova olarak bilinen yerçekimi dalgası kaynağından gelen ışığı algılamak.
8. NIRSpec integral alan birimi spektroskopisi. İntegral alan birim spektroskopisi, toplam 900 uzamsal/spektral eleman için tek bir nokta yerine küçük bir alandaki her piksel üzerinde bir spektrum üretir. Bu mod, tek bir hedefle ilgili en eksiksiz verileri verir. Örnek hedef: yerçekimi merceklenmesi tarafından desteklenen uzak bir galaksi.
9. NIRSpec parlak nesne zaman serisi. NIRSpec, geçiş yapan ötegezegenlerin ve zamanla hızla değişen diğer nesnelerin bir zaman serisi spektroskopik gözlemini elde edebilir. Örnek hedef: gezegenin sıcaklığını haritalamak için tam bir yörünge için sıcak bir süper Dünya boyutunda ötegezegeni takip etmek.
10. Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Yarıksız Spektrograf (NIRISS) tek nesne yarıksız spektroskopisi. Yakındaki en parlak yıldızlardan bazılarının etrafındaki gezegenleri gözlemlemek için NIRISS, yıldızı odaktan çıkarır ve dedektörleri doyurmaktan kaçınmak için ışığı çok sayıda piksele yayar. Örnek hedef: küçük, potansiyel olarak kayalık ötegezegenler TRAPPIST-1b ve 1c.
Teleskoptan gelen ışık huzmesi, enstrümanın üst kısmında bulunan toplama aynasından enstrümana giren ve periskop gibi davranan koyu mavi renkte gösterilir.
Ardından, bir dizi ayna, ışığı, bir dizi 4 spektroskopik modülün bulunduğu cihazların altına yönlendirir. Bir kez orada, ışık demeti, orta kızılötesi bölgenin farklı bölümlerine karşılık gelen 4 ışında dikroik adı verilen optik elemanlarla bölünür. Her ışın kendi entegre alan birimine girer; bu bileşenler ışığı tüm görüş alanından böler ve yeniden biçimlendirir, spektrumlara dağılmaya hazırdır. Bu, ışığın birçok kez katlanmasını, sıçramasını ve bölünmesini gerektirir, bu da muhtemelen bunu Webb’in en karmaşık ışık yollarından biri haline getirir.
Bu muhteşem yolculuğu bitirmek için, her bir ışının ışığı ızgaralar tarafından dağıtılır ve ardından 2 MIRI dedektörüne (dedektör başına 2 ışın) yansıyan spektrumlar oluşturulur. Müthiş bir mühendislik başarısı! Kredi: ESA/ATG medialab
11. NIRISS geniş alan yarıksız spektroskopisi. NIRISS, uzak galaksileri bulmak ve incelemek için optimize edilmiş bir yarıksız spektroskopi modu içerir. Bu mod, özellikle orada olduğunu bilmediğimiz şeyleri keşfetmek için değerli olacak. Örnek hedef: aktif yıldız oluşturan galaksiler için saf paralel arama.
12. NIRISS diyafram maskeleme interferometrisi. NIRISS, diyafram maskeleme interferometrisi adı verilen bir süreçte 18 birincil ayna parçasının 11’inden gelen ışığı engellemek için bir maskeye sahiptir. Bu, parlak kaynakların yanındaki soluk kaynakların görülebildiği ve görüntüler için çözülebildiği yüksek kontrastlı görüntüleme sağlar. Örnek hedef: çarpışan yıldız rüzgarlarına sahip ikili bir yıldız.
13. NIRISS görüntüleme. Yakın kızılötesi görüntülemenin önemi nedeniyle NIRISS, NIRCam görüntülemeye yedek olarak işlev gören bir görüntüleme yeteneğine sahiptir. Bilimsel olarak, bu esas olarak diğer araçlar aynı anda başka bir araştırma yürütürken kullanılır, böylece gözlemler daha geniş bir toplam alanı görüntüler. Örnek hedef: bir Hubble Frontier Field yerçekimi mercekli gökada kümesi.
14. Orta Kızılötesi Enstrüman (MIRI) görüntüleme. NIRCam ile yakın kızılötesi görüntülemenin hemen hemen tüm Webb hedef türlerinde kullanılması gibi, MIRI görüntüleme Webb’in resimlerini orta kızılötesi dalga boyları olan 5 mikrondan 27 mikrona genişletecektir. Orta-kızılötesi görüntüleme bize, örneğin, kendi bölgemizdeki yıldız oluşum bölgelerindeki toz ve soğuk gaz dağılımlarını gösterecek. Samanyolu galakside ve diğer galaksilerde. Örnek hedef: yakın galaksi Messier 33.
15. MIRI düşük çözünürlüklü spektroskopisi. 5 ila 12 mikron arasındaki dalga boylarında, MIRI’nin düşük çözünürlüklü spektroskopisi, orta çözünürlüklü spektroskopisinden daha soluk kaynakları inceleyebilir. Düşük çözünürlük genellikle nesnelerin yüzeyini incelemek, örneğin kompozisyonu belirlemek için kullanılır. Örnek hedef: Plüton’un uydusu Charon.
16. MIRI orta çözünürlüklü spektroskopisi. MIRI, 5 ila 28,5 mikron arasındaki tam orta kızılötesi dalga boyu aralığında integral alan spektroskopisi yapabilir. Moleküllerden ve tozdan yayılan emisyonun çok güçlü spektral imzalar gösterdiği yer burasıdır. Örnek hedefler: gezegen oluşturan disklerdeki moleküller.
17. MIRI koronografik görüntüleme. MIRI’nin iki tür koronografisi vardır: ışığı engelleyen bir nokta ve üç adet dört kadranlı faz maskesi koronagrafı. Bunlar, ötegezegenleri doğrudan tespit etmek ve ev sahibi yıldızların etrafındaki toz disklerini incelemek için kullanılacak. Örnek hedef: en yakın komşumuz olan Alpha Centauri A’nın etrafındaki gezegenleri arıyoruz.
NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi, Webb kıdemli proje bilimcisi yardımcısı Jonathan Gardner tarafından yazıldı.