¿Por qué las estrellas aparecen puntiagudas en las imágenes del telescopio espacial James Webb?

Estrellas en Nuevas imágenes del Telescopio Espacial James Webb lucir más nítido que antes. Y no me refiero sólo a la calidad de imagen, que es impresionante. Me refiero al hecho de que muchas de las estrellas brillantes en las imágenes tienen adornos navideños muy distintos o, como dijo uno de mis colegas, “Parece un póster promocional de JJ Abrams, y me encanta. »

Pero este no es el caso destello de lente excesivo. Estos son picos de difracción, y si miras de cerca, verás que todos los objetos brillantes en las imágenes JWST tienen el mismo patrón octogonal. Cuanto más brillante es la luz, más prominente es la característica. Más objetos eclipsantes como nebulosas o galaxias No tienda a ver esta distorsión.

Este patrón de picos de difracción es exclusivo de JWST. Si usted comparar imágenes En comparación con las imágenes de su predecesor tomadas con el nuevo telescopio, notará que Hubble solo tiene cuatro saltos de difracción frente a los ocho de JWST. (Dos de los picos de JWST pueden ser muy débiles, por lo que a veces parece que hay seis).

La forma de los puntos de difracción está determinada por el hardware del telescopio, así que comencemos con un repaso rápido de las partes importantes. Tanto Hubble como JWST son telescopios reflectores, lo que significa que recogen la luz del espacio usando espejos. Los telescopios reflectores tienen un gran espejo primario que recoge la luz y la refleja en un espejo secundario más pequeño. Eso espejo secundario en los telescopios espaciales ayuda a dirigir esa luz a los instrumentos científicos que la convierten en todas las maravillosas imágenes y datos que vemos ahora.

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Tanto los espejos primarios como los secundarios contribuyen a los saltos de difracción, pero de formas ligeramente diferentes. La luz se dispersa o se dobla alrededor de los objetos como los bordes de un espejo. Entonces, la forma del espejo en sí puede generar estas bobinas de luz cuando la luz interactúa con los bordes del espejo. En el caso del Hubble, el espejo era redondo, por lo que no añadía nada al lugar. Pero JWST tiene espejos hexagonales, lo que da como resultado una imagen con seis picos de difracción.

Ilustración de un hombre parado junto a un espejo Hubble redondo y plateado.  a la izquierda está el espejo primario JWST mucho más grande

Imagen: NASA

También hay un espejo secundario. Los espejos secundarios son más pequeños que los espejos primarios y se colocan a cierta distancia del espejo primario mediante soportes. En el caso de JWST, los soportes miden 25 pies de largo. La luz que pasa por estos soportes se dispersa, dando como resultado más puntos, cada uno perpendicular al propio soporte.

En el caso del Hubble, sus cuatro soportes dieron como resultado los cuatro picos distintos que se ven en las imágenes del Hubble. JWST tiene tres soportes que sostienen su espejo secundario, lo que da como resultado seis puntas más.

JWST con sus monturas durante las pruebas criogénicas en la Tierra.
Imagen: NASA

Es muy engañoso. Para minimizar el número de picos de difracción, el JWST se diseñó de modo que cuatro de los picos generados por los soportes coincidieran con los cuatro picos generados por el espejo. Eso deja la difracción ocho de la imagen JWST que pronto será icónica.

Algunos picos se verán más o menos visibles según la herramienta que también esté procesando la luz. Esto es más notable en las imágenes JWST de la Nebulosa del Anillo Sur publicadas esta semana.

Dos vistas JWST de la Nebulosa del Anillo Sur.
Imagen: NASA, ESA, CSA y STScI

La imagen de la izquierda fue tomada por NIRCam de JWST, que recolecta luz infrarroja cercana. La de la derecha fue tomada con el instrumento MIRI del telescopio, que capta luz infrarroja media. «En la luz del infrarrojo cercano, las estrellas tienen picos de difracción más nítidos porque son muy brillantes en estas longitudes de onda». explicación dice el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. “En la luz infrarroja media, los picos de difracción también aparecen alrededor de las estrellas, pero son más débiles y más pequeños (haz zoom para verlos).

Si desea obtener una imagen de cómo funciona el salto de difracción en JWST, consulte la práctica infografía a continuación. de la NASA y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial:

Este es un diagrama denominado Picos de difracción de Webb.  En la parte superior derecha de la imagen, se pueden ver tres estrellas que producen patrones de picos de difracción de ocho puntas.  Este diagrama consta de cinco secciones.

Esta infografía incluye mucho texto. Para una descripción basada en texto: por favor haga clic aquí.
Imagen: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Joseph DePasquale (STScI)


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