詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的照片是“真實”的嗎？

當光線在宇宙中傳播時，會因宇宙的膨脹而被拉伸。 這就是為什麼許多最遙遠的天體會在紅外光中發光的原因，紅外光的波長比可見光更長。 我們的肉眼看不到這種古老的光線，但詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 的設計目的就是捕捉它，從而揭示一些最早形成的星系。

整合科學儀器模組

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JWST 的核心包括四種科學儀器（如下所述），用於收集資料。

六個資料收集元件 . . .

孔徑掩蔽： 一塊穿孔金屬板阻擋部分進入望遠鏡的光線，使其能夠模擬干涉儀，干涉儀將來自多個望遠鏡的資料組合起來，以實現比單個透鏡更高的解析度。 這項技術揭示了非常靠近的明亮物體的更多細節，例如天空中彼此靠近的兩顆恆星。

微快門陣列： 一個由 248,000 個小門組成的網格可以開啟或關閉，以測量光譜——將光線分散成其組成波長——來自單個幀中最多 100 個點。

光譜儀： 光柵或稜鏡將入射光分離成光譜，以揭示各個波長的強度。

相機： JWST 有三個相機——兩個捕獲近紅外波長範圍內的光，一個在中紅外波長範圍內工作。

積分場單元： 一種組合相機和光譜儀，可捕獲影像以及每個畫素的光譜，從而揭示光線在視場中的變化方式。

日冕儀：來自明亮恆星的眩光會掩蓋圍繞這些恆星執行的行星和碎片盤發出的微弱光線。 日冕儀是不透明的圓圈，可以阻擋明亮的星光，讓較弱的訊號透過。

. . . 分佈在四個儀器中

精細制導感測器 (FGS)/近紅外成像儀和無縫光譜儀 (NIRISS)： FGS 是一種引導相機，有助於將望遠鏡指向正確的方向。 它與 NIRISS 封裝在一起，NIRISS 具有相機和光譜儀，可在近紅外範圍內拍攝影像和光譜。

近紅外光譜儀 (NIRSpec)： 這種專用光譜儀可以透過其微快門陣列同時捕獲 100 個光譜。 它是第一個能夠同時為如此多天體進行光譜學的太空儀器。

近紅外相機 (NIRCam)： NIRCam 是唯一具有日冕儀的近紅外儀器，它將成為研究系外行星的關鍵儀器，否則系外行星的光會被附近恆星的眩光淹沒。 它將捕獲近紅外波段的高解析度影像和光譜。

中紅外儀器 (MIRI)： 這種組合相機和光譜儀是 JWST 唯一能夠看到中紅外光的儀器，較冷的天體（如恆星周圍的碎片盤和極其遙遠的星系）會在中紅外波段發出光。

照片是“真實的”嗎？

科學家們必須進行調整，才能將 JWST 的原始資料轉化為人眼可以欣賞的東西，但太空望遠鏡科學研究所的科學視覺開發人員 Alyssa Pagan 說，它的照片是“真實的”。 “如果我們身臨其境，我們看到的會是這樣嗎？ 答案是否定的，因為我們的眼睛不是為了看紅外線而設計的，而且望遠鏡對光線的敏感度也遠高於我們的眼睛。” 從這個意義上說，望遠鏡增強的視覺效果比我們相對有限的眼睛更能真實地呈現這些宇宙物體的外觀。 JWST 可以使用多達 27 個濾鏡拍攝影像，這些濾鏡可以捕獲紅外光譜的不同範圍。 科學家首先隔離給定影像最有用的動態範圍，並縮放亮度值以解鎖最多的細節。 然後，他們為每個紅外濾鏡分配可見光譜範圍內的顏色——最短的波長為藍色，較長的波長移至綠色和紅色。 將這些顏色新增在一起後，剩下的就是任何攝影師都可能進行的正常白平衡、對比度和色彩調整。

資料詳情

儘管全綵影像令人著迷，但許多令人興奮的發現都是一次顯示一個波長。 在這裡，NIRSpec 儀器透過不同的濾鏡揭示了 Tarantula 星雲的不同特徵。 例如，原子氫（藍色）發出的波長來自中心星以及環繞它的氣泡。 中間是分子氫（綠色）和複雜碳氫化合物（紅色）的特徵。 資料表明，框架右下角的一個星團正在將塵埃和氣體前沿吹向中心星。