韦伯的NIRISS模式

　　Webb团队继续调试17种科学仪器模式。本周，我们请蒙特利尔大学的NathalieOuellette提供有关加拿大韦伯科学仪器近红外成像仪和无狭缝光谱仪（NIRISS）模式的更多详细信息。
　　NIRISS将能够在波长高达5。0微米的近红外光中捕捉不同类型天体的图像和光谱。NIRISS团队开发了四种仪器模式来收集不同类型的数据，这些数据非常适合不同的目标和科学目标。
　　单物体无狭缝光谱（SOSS）
　　在SOSS模式下，NIRISS仪器将能够使用一种称为凌日光谱的技术研究系外行星在其恒星前方经过时的大气。NIRISS观察到的光谱就像一个外星条形码，表明某些原子和分子的存在。上图显示了如何在可见光谱中看到钠（Na）和钾（K）的吸收特征；韦伯的红外光观测将对水蒸气、二氧化碳和甲烷等其他特征敏感。（来源：欧洲南方天文台）
　　NIRISS上的SOSS模式允许韦伯望远镜一次从一个明亮的物体获取高精度光谱。此模式经过优化，可进行时间序列观测，非常适合研究在通常长达数小时的观测期间发生变化的现象，例如系外行星在其主星前方凌日。
　　使用一种称为凌日光谱的技术，NIRISS仪器可以收集系外行星大气的光谱，其中包含不同的标记，使天文学家能够确定其成分、温度、潜在的可居住性特征和其他重要特征。
　　宽视场无狭缝光谱（WFSS）
　　这些模拟图像显示了星系团MACSJ0416。12403在WFSS模式下使用NIRISS观察时的样子。上图：这是仅使用F115W滤波器（无色散）的星团直接图像的模拟。星系在整个过程中被视为点或斑点。
　　中间：使用F115W滤镜和GR150C棱镜看到的星团分散图像。单个光谱显示为相应的星系水平涂抹。
　　下图：使用F115W滤镜和GR150R棱镜（与中间图像中使用的GR150C棱镜正交）看到的星团分散图像。单个光谱显示为相应的星系垂直涂抹。一个星系及其对应的光谱在图像中以蓝色圈出。（图片来源：ChrisWillott加拿大国家研究委员会，赫茨伯格天文学和天体物理学研究中心）
　　NIRISS上的WFSS模式允许Webb在探测器的整个视场（4。84arcmin2）上同时获取数千个物体（例如星系）的光谱。数千个星系的光谱将能够测量它们的距离、年龄和其他物理参数，以追踪星系在宇宙生命周期中是如何演化的。在图中所示的模拟示例中，星系团就像一个宇宙透镜，可以放大和拉伸微弱背景星系的图像，因此可以更详细地研究它们。
　　由于NIRISS可以使用WFSS模式一次收集如此多的光谱，如果它们的来源太近，单个光谱可能会重叠。因此，有两个正交棱镜GR150C和GR150R，它们可以分别产生水平和垂直光谱，这有助于解开来自不同星系的混合光谱。
　　孔径掩蔽干涉仪（AMI）
　　加拿大NIRISS仪器在AMI模式下使用的掩模原型，显示了掩模中七个六边形孔相对于Webb主镜段和次镜支架的布局。（图片来源：AnandSivaramakrishnan太空望远镜科学研究所）
　　NIRISS上的AMI模式允许Webb使用称为干涉测量的特殊技术研究天空中非常靠近的物体。仪器内部的面罩只允许来自主镜某些部分的光通过。天文学家可以通过观察精心挑选的光束相互干扰时产生的图案，将望远镜的分辨率提高近2。5倍。这允许两个彼此靠近的物体，否则看起来像一个模糊的点，就像围绕恒星运行的系外行星，在韦伯图像中显示为两个不同的光点。遮罩挡住了大部分光线，因此观察到的物体必须是明亮的才能检测到它们。AMI模式将用于观察系外行星、褐矮星和原行星盘。
　　NIRIS成像
　　由于近红外成像对韦伯的科学成功的重要性，NIRISS包括一种成像功能，可作为NIRCam成像的备份。这种能力可以并行使用，NIRCam和NIRISS同时拍摄两个相距很近的视场的图像，对扩展源的更大区域进行成像。
　　NathalieOuellette，韦伯外展科学家，蒙特利尔大学
　　JonathanGardner，韦伯副高级项目科学家，美国宇航局戈达德太空飞行中心
　　作者撒迪厄斯塞萨里发表于2022年6月3日类别詹姆斯韦伯太空望远镜