August 15, 2022

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Warum sehen Sterne auf Bildern des James-Webb-Weltraumteleskops spitz aus?

Warum sehen Sterne auf Bildern des James-Webb-Weltraumteleskops spitz aus?

Sterne ein Neue Bilder vom James-Webb-Weltraumteleskop Es sieht schärfer aus als früher. Und ich spreche nicht nur von der Bildqualität, die erstaunlich ist. Ich spreche von der Tatsache, dass viele der hellen Sterne auf den Fotos sehr unterschiedliche Nägel haben, die wie eine Weihnachtsverzierung aussehen oder, wie einer meiner Kollegen es ausdrückte, „wie ein Werbeplakat von JJ Abrams aussehen, und ich liebe es. “

Dies ist jedoch nicht der Fall Lens Flare zu stark. Dies sind Beugungsspitzen, und wenn Sie genau hinsehen, werden Sie sehen, dass alle hellen Objekte in den JWST-Bildern dasselbe Acht-Punkte-Muster haben. Je heller das Licht, desto deutlicher der Vorteil. Schwache Objekte wie Nebel oder Galaxien Neigen Sie nicht dazu, viel von dieser Verzerrung zu sehen.

Dieses Muster von Gierspitzen ist ein einzigartiges Muster auf JWST. wenn Du Fotos vergleichen Aufgenommen mit dem neuen Teleskop für Bilder, die von seinem Vorgänger aufgenommen wurden, werden Sie feststellen, dass Hubble nur vier Beugungshöhen zu acht am JWST hat. (Zwei der JWST-Spitzen können sehr schwach sein, daher sieht es manchmal so aus, als wären es sechs.)

Die Form der Beugungsspitzen wird von Teleskopen bestimmt, also beginnen wir mit einer kurzen Auffrischung der wichtigen Teile. Sowohl Hubble als auch JWST Spiegelteleskope, Das heißt, sie sammeln Licht aus dem Universum mit Spiegeln. Spiegelteleskope haben einen großen Hauptspiegel, der Licht sammelt und es zurück in einen kleineren Sekundärspiegel reflektiert. Das Fangspiegel Auf Weltraumteleskopen hilft es, dieses Licht auf die wissenschaftlichen Instrumente zu lenken, die es in all die wunderbaren Bilder und Daten umwandeln, die wir jetzt sehen.

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Sowohl der Primär- als auch der Sekundärspiegel tragen zu Beugungsspitzen bei, jedoch auf leicht unterschiedliche Weise. Licht wird um Objekte wie die Kanten eines Spiegels herum reflektiert oder gebeugt. Die Form des Spiegels selbst kann also Lichtspitzen erzeugen, wenn das Licht mit den Rändern des Spiegels interagiert. In Hubbles Fall war der Spiegel rund, also trug er nicht zur Gabel bei. Aber JWST hat sechseckige Spiegel, die zu einem Bild mit sechs Beugungsstacheln führen.

Foto: NASA

Es gibt auch den Fangspiegel. Die Sekundärspiegel sind kleiner als die Primärspiegel und werden durch Halterungen vom Primärspiegel entfernt gehalten. Im Fall von JWST, Die Streben sind 25 Fuß lang. Licht, das durch diese Streben fällt, wird abgelenkt und erzeugt mehr Wellen, die jeweils senkrecht zur Strebe selbst verlaufen.

Im Fall von Hubble führen seine vier Streben zu den vier unterschiedlichen Erhebungen, die Sie in Hubble-Bildern sehen. JWST hat drei Streben, die seinen Sekundärspiegel halten, was zu sechs weiteren Nieten führt.

JWST-Streben während kryogener Tests am Boden.
Foto: NASA

Das ist eine Menge Verzerrung. Um die Anzahl der Beugungsspitzen zu verringern, wurde der JWST so konstruiert, dass vier der durch Streben induzierten Vorsprünge vier der spiegelinduzierten Vorsprünge überlappten. Dies hinterlässt die acht Beugungsspitzen des bald ikonischen JWST-Bildes.

Einige der Nägel erscheinen je nach Werkzeug, das auch das Licht behandelt, mehr oder weniger sichtbar. Dies wird am deutlichsten in den JWST-Bildern des Südlichen Ringnebels, die diese Woche veröffentlicht wurden.

Zwei JWST-Quadratansichten des Südlichen Ringnebels.
Bild: NASA, ESA, CSA und STScI

Das Bild links wurde von der NIRCam von JWST aufgenommen, die Nahinfrarotlicht sammelt. Das rechte Bild wurde vom MIRI-Instrument des Teleskops aufgenommen, das stattdessen mittleres Infrarotlicht einfängt. „Im nahen Infrarotlicht haben Sterne eine bemerkenswertere Beugungsspitze, weil sie bei diesen Wellenlängen sehr hell sind“, Erläuterung Gepostet von Space Telescope Science Institute sagt. „Im mittleren Infrarotlicht erscheinen Beugungshöhen auch um Sterne herum, aber sie sind heller und kleiner (zoomen Sie hinein, um sie zu entdecken).“

Wenn Sie eine visuelle Darstellung der Funktionsweise von Beugungshöhen bei JWST wünschen, sehen Sie sich die hilfreiche Infografik unten an Von der NASA und dem Space Telescope Science Institute:

Dies ist ein Diagramm namens

Dieses Diagramm enthält viel Text. Für eine Textbeschreibung Bitte klicken Sie hier.
Foto: NASA, ESA, CSA, Leah Hostak (STScI), Joseph DePasquale (STScI)


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