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2025-07-26 00:00:00
非常に強力なカメラを想像してみてください。 130億年前。それはまさにNASAのJames Webb Space Telescopeが行うように構築されていることです。
で発売されて以来 2021年12月、ウェッブは、地球から100万マイル以上を周回しており、深い空間の息をのむような画像を撮影しています。しかし、それは実際にどのように機能しますか？そして、これまでのところどのように見ることができますか？秘密はその強力なカメラ、特に私たちの目のように光を見ないカメラにあります。
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私は天体物理学者です 銀河と超大型のブラックホールを研究する人、そしてウェッブ望遠鏡は、宇宙の最も早い銀河とブラックホールのいくつかを観察するための信じられないほどのツールです。
ウェッブが遠い銀河の写真を撮るとき、私のような天文学者は、実際にその銀河が何十億年も前にどのように見えたかを見ています。その銀河からの光は、望遠鏡の鏡に到達するのにかかる数十億年の間、スペースを横切って走行してきました。それは、初期の宇宙のスナップショットをとるタイムマシンを持っているようなものです。
巨大な鏡を使って古代の光を集めることにより、ウェッブは宇宙に関する新しい秘密を発見してきました。
熱を見る望遠鏡
通常のカメラや、目に見える光の画像を撮るハッブルスペース望遠鏡とは異なり、Webbは目に見えないような光を見るように設計されています。 赤外線。赤外線は、可視光よりも長い波長を持っているため、目がそれを検出できません。しかし、適切な楽器を使用すると、Webbは赤外線をキャプチャして、宇宙の最も早くて最も遠いオブジェクトのいくつかを研究することができます。
人間の目はそれを見ることができませんが、人々は赤外線カメラや熱センサーなどの特殊な技術を使用して、赤外線を熱の形として検出できます。たとえば、ナイトビジョンゴーグルは赤外線を使用して暗闇の中で温かい物体を検出します。 Webbは同じアイデアを使用して、星、銀河、惑星を研究しています。
なぜ赤外れ？遠くの銀河からの目に見える光が宇宙を横切って移動するとき、 それは伸びます。これは、 宇宙が拡大しています。そのストレッチは、目に見える光を赤外線に変えます。したがって、宇宙で最も遠い銀河は、もはや目に見える光で輝くことはありません。彼らはかすかな赤外線で輝きます。それは軽いウェッブが検出するために構築されています。
庭の陰謀（左）の熱画像と実際の画像の比較。温かいアスファルト植物と比較的涼しい植物の熱の違いを示しています。 （画像クレジット：Wikimedia Commons経由のPeterbruce-Iri）
かすかな輝きを集める黄金の鏡
ライトがカメラに到達する前に、最初にウェッブ望遠鏡によって収集する必要があります 巨大なゴールデンミラー。この鏡は幅21フィート（6.5メートル）を超え、ハニカムのように合う18個の小さなミラーピースで作られています。それは本物の金の薄い層でコーティングされています – 派手に見えるだけでなく、金が赤外線を非常によく反映するためです。
鏡は深い空間から光を集め、それを望遠鏡の楽器に反映します。 鏡が大きい、より多くの光を集めることができます – そして、それが遠くに見ることができます。 Webb’s Mirrorは、これまでに宇宙に打ち上げられた最大のものです。
James Webb Space Telescopeの主要な鏡は、最も正確な画像を確保するために手付かずに磨かれています。 （画像クレジット：NASA/MSFC/David Higginbotham）
カメラ内：NircamとMiri
望遠鏡の最も重要な「目」は、カメラのように機能する2つの科学楽器です：NircamとMiri。
Nircamは、近赤外カメラの略です。それはウェッブの主要なカメラであり、銀河と星の見事な画像を撮影しています。また、コロナグラフもあります。これは、明るい星を周回する惑星など、明るいソースの近くで非常にかすかなオブジェクトを写真に撮ることができるように、星明かりを遮断するデバイスです。
Nircamは、近赤外光を画像化することで機能します、人間の目がほとんど見ることができるものに最も近いタイプで、それを異なる波長に分割します。これは、科学者が何かがどのように見えるかだけでなく、それが何であるかを学ぶのに役立ちます。スペース内のさまざまな材料が特定の波長で赤外線を吸収および放出し、一種のユニークなものを作成します 化学指紋。これらの指紋を研究することにより、科学者は遠い星や銀河の特性を明らかにすることができます。
ミリ、または中赤外楽器、 より長い赤外線波長を検出します、ガスの雲の内部にまだ形成されている星など、より涼しくてほこりの多いオブジェクトを見つけるのに特に役立ちます。ミリは、大気中の分子の種類についての手がかりを見つけるのを助けることさえできます 人生を支えるかもしれない惑星。
どちらのカメラも、地球上で使用されている標準カメラよりもはるかに敏感です。 NircamとMiriは、数十億光年からの最も小さな熱を検出できます。あなたがあなたの目としてウェッブのnircamを持っていたなら、あなたは月のマルハナバチからの熱を見ることができました。それがどれほど敏感です。
人は、多くの楽器を含むジェームスウェッブスペーステレススコープの科学モジュールで働いています。 （画像クレジット：Wikimedia Commons経由のChris Gunn/NASA）
Webbは遠く離れたオブジェクトからかすかな熱を検出しようとしているため、可能な限り冷たく保つ必要があります。それがそれが運ぶ理由です テニスコートの大きさについての巨大な太陽シールド。この5層のサンシールドは、太陽、地球、さらには月から熱を遮断し、ウェッブが信じられないほど寒い状態を維持します。
ミリはさらに寒くする必要があります。 CryCoolerと呼ばれる独自の特別な冷蔵庫があり、華氏-447度近くまで冷却します（-266度C）。 Webbが少し暖かくなった場合、それ自身の熱がそれが検出しようとしている遠い信号をかき消すでしょう。
スペースライトを写真に変えます
光がWebb望遠鏡のカメラに到達すると、検出器と呼ばれるセンサーにヒットします。 これらの検出器 電話カメラのような通常の写真をキャプチャしないでください。代わりに、入ってくる赤外線をデジタルデータに変換します。そのデータはその後、地球に送り返され、科学者はそれを処理します フルカラー画像。
Webbの写真に見られる色は、カメラが直接「見える」ものではありません。赤外線は目に見えないため、科学者はさまざまな波長に色を割り当てて、画像の内容を理解するのに役立ちます。これらの処理された画像は、銀河、星などの構造、年齢、構成を示すのに役立ちます。
巨大な鏡を使用して目に見えない赤外線を集め、それを超冷却カメラに送ることで、Webbは宇宙が始まった直後に形成された銀河を見ることができます。
#ジェームズウェッブスペーステレススコープはこれまでにどのように見ることができますか