De James Webb-telescoop (JWST) heeft de wereld versteld doen staan met zijn indrukwekkende beelden van planeten en sterrenstelsels. Maar waarom lukt het deze geavanceerde telescoop om scherpe foto’s van Saturnus te maken, terwijl het moeite heeft om de kern van kometen zoals 3I/ATLAS vast te leggen?
Wat is hoekresolutie?
Hoekresolutie verwijst naar het vermogen van een telescoop om twee objecten te onderscheiden die dicht bij elkaar staan. In eenvoudige termen: hoe kleiner het object en hoe verder het van ons verwijderd is, hoe moeilijker het wordt om het duidelijk te zien. Dit komt omdat het zichtbare diameter van een object afhangt van de afstand en de grootte ervan.
We kunnen dit uitleggen met een geometrisch model. Stel je voor dat je naar een planeet kijkt. Jouw oog bevindt zich op de top van een denkbeeldige driehoek waarvan de basis de diameter van de planeet is. Stel dat de afstand tot de planeet R is en de diameter d. De hoeken van deze driehoek kunnen worden berekend met behulp van de formule:
tg δ = d / R
Hieruit volgt dat hoe kleiner het object en hoe verder het zich van ons bevindt, hoe kleiner de hoek δ is die we kunnen waarnemen. Dit staat ook wel bekend als de hoekdiameter van de planeet.
De prestaties van JWST
De JWST heeft een hoekresolutie van ongeveer 0,1 boogseconde. Ter vergelijking: het menselijk oog heeft een hoekresolutie van ongeveer één boogminuut. Dit betekent dat iemand met perfect zicht een object van 30 centimeter op een kilometer afstand nog ziet als een punt. Echter, met hetzelfde oog kun je een object van meer dan 30 centimeter niet meer als een punt waarnemen.
Laten we eens kijken naar Saturnus. Zijn hoekdiameter vanaf de aarde varieert tussen de 15 en 20 boogseconden, afhankelijk van de afstand tussen de aarde en Saturnus. Dit betekent dat de zichtbare diameter van Saturnus 150 tot 200 keer groter is dan wat JWST nodig heeft om een scherp beeld te maken. Om het in perspectief te plaatsen: als je vanaf 1 kilometer afstand een 16-verdiepingen tellend gebouw kunt zien, dan weet je dat JWST makkelijk scherp kan stellen op Saturnus.
De uitdaging met komeet 3I/ATLAS
Nu, als we kijken naar de interstellaire komeet 3I/ATLAS, is de situatie heel anders. De dichtstbijzijnde benadering van deze komeet tot de aarde is 270 miljoen kilometer. De geschatte diameter van de kern is slechts 6 kilometer, wat betekent dat de zichtbare diameter van de kern gemeten wordt in boogmilliseconden. Voor de JWST is dit eenvoudigweg een punt, met in de beste gevallen slechts één enkele pixel.
Om het nog uitdagender te maken, begon de ijzige kern van de komeet te verdampen onder de zonnestralen, waardoor een wolk van gas en stof – de coma – ontstond. Deze coma heeft geen duidelijke grenzen en de concentratie van materiaal, en daarmee de helderheid, vermindert snel naarmate je verder van de kern afkomt. Hierdoor beslaat de coma van 3I/ATLAS op de beelden van JWST slechts enkele tientallen pixels.
De JWST laat ons de wonderen van het universum zien, maar niet altijd in de mate die we ons zouden wensen. De complexiteit van de ruimte en de natuurwetten blijven ons uitdagen.
Als je meer wilt leren over kometen en hun fascinerende eigenschappen, zijn er tal van bronnen beschikbaar die verder ingaan op deze intrigerende hemellichamen.
