Cada instrumento científico tiene características innovadoras que permiten a los astrónomos estudiar una variedad de objetos astronómicos de múltiples maneras.
Los cuatro instrumentos científicos del Telescopio Espacial James Webb son capaces de examinar el universo a través de un rango de luz llamado infrarrojo, que está más allá del extremo rojo del arcoíris de luz visible (Webb también captura un poco de rojo visible). Las longitudes de onda infrarrojas se dividen en rangos de infrarrojo cercano, medio y lejano. Cada instrumento tiene características únicas que permiten a los astrónomos estudiar una variedad de objetos astronómicos de diferentes maneras.
Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam)
Como cámara principal de Webb, NIRCam observa longitudes de onda de infrarrojo cercano (conocidas como infrarrojo cercano porque estas longitudes de onda están cerca del extremo rojo del espectro visible). Puede detectar luz de las galaxias más tempranas en proceso de formación, estrellas en galaxias cercanas, estrellas jóvenes en la Vía Láctea y objetos de una región distante de nuestro sistema solar llamada el Cinturón de Kuiper. El instrumento también es importante para la investigación de exoplanetas; su coronógrafo y capacidad de imágenes en serie temporal permiten rastrear el movimiento de los exoplanetas mientras orbitan su estrella.
Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec)
NIRSpec es un espectrógrafo de infrarrojo cercano multi-objeto. Un espectrógrafo es un dispositivo que descompone la luz en sus colores componentes para un análisis detallado. NIRSpec detecta longitudes de onda de infrarrojo cercano y es capaz de observar más de 100 objetos simultáneamente gracias a su innovador conjunto de microobturadores. Está diseñado para estudiar, entre otras cosas, la formación de estrellas y la composición química de galaxias jóvenes y distantes.
Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI)
MIRI tiene una cámara sensible y un espectrógrafo para estudiar poblaciones estelares distantes, la física de las estrellas recién formadas y los tamaños de cometas y objetos del Cinturón de Kuiper débilmente visibles. MIRI también está equipado con un coronógrafo, que bloquea el resplandor de un objeto brillante para permitir observaciones claras de objetos débiles cercanos a él, como exoplanetas orbitando una estrella.
Sensores de Guía Fina/Cámara de Infrarrojo Cercano y Espectrógrafo sin Rendija (FGS/NIRISS)
FGS es la cámara guía de Webb, que ayuda a apuntar el telescopio. NIRISS recopila espectros (como NIRSpec) y captura imágenes del universo en longitudes de onda de infrarrojo cercano (como NIRCam), observando tanto objetos extremadamente brillantes como débiles. NIRISS será particularmente útil para estudiar la composición de las atmósferas de exoplanetas, entre otras investigaciones. FGS y NIRISS tienen diferentes propósitos pero están empaquetados en una unidad.