James Webb vs. Hubble:Nøgleforskelle og komplementære styrker

BobNoah/Shutterstock / BEDSTE BAGGRUND/Shutterstock

Da NASA afslørede de første fuldfarvebilleder fra James Webb Space Telescope (JWST) i juli 2022, blev selv erfarne astronomer slået af deres skønhed. Et billede – et fantastisk infrarødt billede af Carina-tågen, et stjernedannende område 7.500 lysår væk – fangede fantasien. "Dette er et kunstværk," bemærkede René Doyon, en hovedefterforsker på JWST-missionen, på en NASA-pressekonference.

JWSTs succes bygger på arven fra Hubble-rumteleskopet, der blev opsendt i 1990. Hubble revolutionerede vores syn på universet, og leverede dybfeltsbilleder af fjerne galakser, spektakulære supernovaer og tåger og hjalp med at bestemme universets alder og ekspansionshastighed. Dens ikoniske fotografier er nu indlejret i lærebøger, nyhedsoverskrifter og laptopbaggrunde verden over.

I stedet for at erstatte Hubble, blev JWST designet til at udvide dens rækkevidde. Mens Hubble observerer synligt og ultraviolet lys, er JWST specialiseret i infrarødt lys, så det kan kigge gennem kosmisk støv og registrere svage signaler fra de tidligste galakser. Sammen udgør de en stærk duo:Hubble ser langt ud; JWST looks deep.

Teknologien, der forvandlede vores syn

Nasa/Getty Images

Hubble kredser omkring Jorden i omkring 320 miles, hvilket gør den tilgængelig for reparationer - Hubble gennemgik en berømt opgradering af korrigerende optik efter de første slørede billeder. I modsætning hertil opererer JWST fra det andet Lagrange-punkt (L2), omkring 1 million miles fra Jorden, hvor det kan "svæve" ved hjælp af Solens og Jordens kombinerede gravitationskræfter. Denne fjerne position giver JWST et uhindret udsyn over kosmos, men betyder også, at enhver reparation ville være umulig.

Den mest markante forskel mellem de to teleskoper er deres spektrale rækkevidde. Hubble fanger ultraviolet, synligt og et smalt bånd af nær-infrarødt lys (0,1-2,5 µm). JWST observerer primært i det infrarøde, spænder over 0,6-28,5 µm. Fordi lys strækker sig (rødforskydninger) over store afstande, udsender galakser fra det tidlige univers lys, der er skiftet ind i det infrarøde, når det når os. Hubble kunne antyde disse strukturer; JWST kan løse dem i detaljer.

Begge teleskoper bruger buede spejle i stedet for linser, men deres design adskiller sig. Hubble anvender et Ritchey-Chrétien-system - et dybere buet spejlsæt, der giver høj klarhed over et bredt felt. JWST bruger et anastigmat-design med tre spejl, der inkorporerer et tredje spejl, der leverer hidtil usete detaljer fra det fjerneste af rummet.

Hvorfor begge teleskoper betyder noget, og hvad der ligger forude

Bill Ingalls/nasa/Getty Images

Samarbejde er afgørende, og Hubble og JWST er eksempler på komplementære ambitioner. Hubbles 2,4-meter primære spejl (≈8ft) overskygges af JWSTs 6,5-meter spejl (≈21ft), hvilket gør det muligt for sidstnævnte at samle langt svagere lys fra dybere i rummet og længere tilbage i tiden. JWSTs større størrelse kræver også et solskjold på størrelse med en tennisbane for at holde instrumenterne kolde til infrarøde observationer.

Hubble forbliver i drift og observerer ofte de samme mål som JWST ved forskellige bølgelængder. Mens Hubbles nær-infrarøde evne er bemærkelsesværdig, favoriserede dens design kortere bølgelængder. JWSTs bredere infrarøde område gør den overlegen til at studere exoplaneter, kølige brune dværge og galakser op til ni gange svagere end dem, der kan påvises af Hubble.

Når vi ser fremad, vil Nancy Grace Roman Space Telescope, der er planlagt til opsendelse i 2027, fortsætte denne afstamning. Designet med et synsfelt, der er 100 gange større end Hubbles, vil det hjælpe forskere med at sondere mørk energi, exoplaneter og planetsystemer i vores galakse. Disse observatorier repræsenterer toppen af ​​menneskelig opfindsomhed, teknik og kollaborativ videnskab. Selvom mange mennesker ikke kan se Mælkevejen med det blotte øje, får vores art hurtigt hidtil uset adgang til universet.