NASAs Webb -teleskop vil se galaktisk barndom

Forskere vil bruge NASAs James Webb -rumteleskop til at studere dele af himlen, der tidligere blev observeret af NASAs store observatorier, herunder Hubble -rumteleskopet og Spitzer -rumteleskopet, at forstå oprettelsen af ​​universets første galakser og stjerner.

Efter at den er lanceret og er fuldt idriftsat, forskere planlægger at fokusere Webb-teleskop på dele af Hubble Ultra-Deep Field (HUDF) og Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS). Disse himmelstrækninger er blandt Webbs liste over mål valgt af garanterede tidsobservatører, forskere, der hjalp med at udvikle teleskopet og dermed kom til at være blandt de første til at bruge det til at observere universet. Gruppen af ​​forskere vil primært bruge Webbs mid-infrarøde instrument (MIRI) til at undersøge et afsnit af HUDF, og Webb's nær infrarøde kamera (NIRCam) til billeddel af GOODS.

"Ved at blande [dataene fra] disse instrumenter, vi får oplysninger om den aktuelle stjernedannelseshastighed, men vi får også oplysninger om stjernedannelsens historie, "forklarede Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen, en astronom ved Dansk Rumforskningsinstitut i Danmark og hovedforsker for de foreslåede observationer.

Pablo Pérez-González, en astrofysikprofessor ved Complutense University i Madrid i Spanien og en af ​​flere medforskere om Nørgaard-Nielsens foreslåede observation, sagde, at de vil bruge Webb til at observere omkring 40 procent af HUDF -området med MIRI, på nogenlunde samme sted, som jordbaserede teleskoper som Atacama Large Millimeter Array (ALMA) og Very Large Telescope array (VLT) opnåede ultra-dybe feltdata.

Det ikoniske HUDF -billede viser omkring 10, 000 galakser i en lille del af himlen, svarende til mængden af ​​himmel, du ville se med dit blotte øje, hvis du kiggede på det gennem et sodavand. Mange af disse galakser er meget svage, mere end 1 milliard gange svagere end hvad det blotte menneskelige øje kan se, markerer dem som nogle af de ældste galakser i det synlige univers.

Med sine kraftfulde spektrografiske instrumenter, Webb vil se meget flere detaljer end billeddannelse alene kan give. Spektroskopi måler lysets spektrum, som forskere analyserer for at bestemme fysiske egenskaber ved det, der observeres, inklusive temperatur, masse, og kemisk sammensætning. Pérez-González forklarede, at dette vil give forskere mulighed for at studere, hvordan gasser omdannes til stjerner i de første galakser, og for bedre at forstå de første faser i dannelsen af ​​supermassive sorte huller, herunder hvordan de sorte huller påvirker dannelsen af ​​deres hjemmegalakse. Astronomer mener, at midten af ​​næsten hver galakse indeholder et supermassivt sort hul, og at disse sorte huller er relateret til galaktisk dannelse.

MIRI kan observere i det infrarøde bølgelængdeområde på 5 til 28 mikron. Pérez-González sagde, at de vil bruge instrumentet til at observere et afsnit af HUDF i 5,6 mikron, som Spitzer er i stand til, men at Webb vil kunne se objekter 250 gange svagere og med otte gange mere rumlig opløsning. I dette tilfælde, rumlig opløsning er et optisk teleskops evne, såsom Webb, for at se de mindste detaljer om et objekt.

Pérez-González sagde i HUDF-området, at de vil observere, Hubble kunne se omkring 4, 000 galakser. Han tilføjede, at med Webb, de "vil registrere omkring 2, 000 til 2, 500 galakser, men i et helt andet spektralband, så mange galakser vil være helt forskellige fra dem, [Hubble] opdagede. "

Med NIRCam, holdet vil observere et stykke af GOODS -regionen nær deres valgte sektion af HUDF. Hele GOODS undersøgelsesfeltet omfatter observationer fra Hubble, Spitzer, og flere andre rumobservatorier.

"Disse NIRCam -billeder vil blive taget i tre bands, og de vil være de dybeste opnået af ethvert garanteret tidsobservationsteam, "forklarede Pérez-González.

NIRCam kan observere i det infrarøde bølgelængdeområde på 0,6 til 5 mikron. Pérez-González forklarede, at de vil bruge det til at observere et afsnit af VARER i 1,15 mikron båndet, som Hubble er i stand til, men at Webb vil kunne se objekter 50 gange svagere og med to gange mere rumlig opløsning. De vil også bruge det til at observere 2,8 og 3,6 mikron bånd. Spitzer er også i stand til at gøre dette, men Webb vil være i stand til at observere objekter næsten 100 gange svagere og med otte gange større rumlig opløsning.

Fordi universet ekspanderer, lys fra fjerne objekter i universet er "rødforskudt, "hvilket betyder, at lyset fra disse objekter er synligt i de rødere bølgelængder, når det når os. Objekterne længst væk fra os, dem med de højeste rødforskydninger, har deres lys skiftet ind i den nær- og mellem-infrarøde del af det elektromagnetiske spektrum. Webb -teleskopet er specielt designet til at observere objekterne i det område af spektret, hvilket gør det ideelt til at se på det tidlige univers.

"Når du bygger et observatorium med hidtil usete evner, sandsynligvis vil de mest interessante resultater ikke være dem, du kan forvente eller forudsige, men dem, som ingen kan forestille sig, "sagde Pérez-González.