กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์เปลี่ยนแปลงดาราศาสตร์ในปีแรกได้อย่างไร

เมื่อคริสต์มาสปีที่แล้วใกล้เข้ามา นักดาราศาสตร์และแฟนๆ อวกาศทั่วโลกต่างมารวมตัวกันเพื่อรับชม การเปิดตัวที่คาดหวังไว้มาก ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ แม้ว่าจะเป็นชิ้นส่วนทางวิศวกรรมที่น่าอัศจรรย์ แต่กล้องโทรทรรศน์ก็ขาดไม่ได้ การโต้เถียง — จากการใช้เงินเกินงบประมาณและล่าช้ากว่ากำหนดการไปจนถึงการได้รับการเสนอชื่อตามอดีตผู้บริหาร NASA ที่ถูกกล่าวหา หวั่นเกรง.

แม้จะมีการถกเถียงกันเรื่องชื่อและประวัติของกล้องโทรทรรศน์ แต่สิ่งหนึ่งที่ชัดเจนในปีนี้คือความสามารถทางวิทยาศาสตร์ของ JWST นั้นน่าทึ่งมาก เริ่มดำเนินการด้านวิทยาศาสตร์ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2565 และอนุญาตให้นักดาราศาสตร์ได้รับมุมมองใหม่และเปิดเผยความลึกลับเกี่ยวกับหัวข้ออวกาศที่หลากหลาย

จุดมุ่งหมายที่เร่งด่วนที่สุดของ JWST คือหนึ่งในโครงการที่ทะเยอทะยานที่สุดในประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์เมื่อเร็วๆ นี้ นั่นคือการมองย้อนกลับไปยังดาราจักรรุ่นแรกๆ ซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อเอกภพยังใหม่อยู่

กาแล็กซีหลายพันแห่งท่วมท้นภาพกระจุกกาแลคซี SMACS 0723 แบบอินฟราเรดใกล้นี้

เนื่องจากแสงต้องใช้เวลาในการเดินทางจากแหล่งกำเนิดมายังเราบนโลก โดยการดูดาราจักรที่ห่างไกลมาก นักดาราศาสตร์จึงสามารถย้อนเวลากลับไปดูดาราจักรยุคแรกสุดที่ก่อตัวขึ้นเมื่อกว่า 13 พันล้านปีก่อน

แม้ว่าจะมี การอภิปรายบางอย่าง ในหมู่นักดาราศาสตร์เกี่ยวกับความแม่นยำของการตรวจจับกาแลคซีในยุคแรกๆ บางส่วน เครื่องมือของ JWST ยังไม่ได้รับการปรับเทียบอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงมีช่องว่างอยู่บ้างว่ากาแลคซีที่ห่างไกลที่สุดมีอายุเท่าไร — การค้นพบล่าสุดสนับสนุนแนวคิดที่ว่า JWST ค้นพบ กาแลคซี ตั้งแต่ 350 ล้านปีแรก หลังเกิดบิ๊กแบง

นั่นทำให้กาแลคซีเหล่านี้เป็นกาแลคซีที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยสังเกตมา และพวกมันก็มีสิ่งที่น่าประหลาดใจรออยู่ เช่น สว่างกว่าที่คาดไว้มาก นั่นหมายความว่ายังมีอีกมากให้เราได้เรียนรู้ว่ากาแลคซีก่อตัวอย่างไรในเอกภพยุคแรก

กาแล็กซียุคแรกเหล่านี้ระบุได้โดยใช้การสำรวจและ ภาพสนามลึกซึ่งใช้ Webb เพื่อดูท้องฟ้าเป็นหย่อมๆ ซึ่งอาจดูว่างเปล่าในแวบแรก พื้นที่เหล่านี้ไม่มีวัตถุสว่างอย่างดาวเคราะห์ในระบบสุริยะและอยู่ห่างจากใจกลางกาแล็กซีของเรา ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถมองออกไปในห้วงอวกาศเพื่อตรวจจับวัตถุที่อยู่ไกลแสนไกลเหล่านี้ได้

JWST สามารถตรวจจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบได้เป็นครั้งแรกและเพิ่งค้นพบ โฮสต์ของสารประกอบอื่น ๆ ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ WASP-39b อีกด้วย รวมทั้งไอน้ำและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ นั่นไม่เพียงหมายความว่านักวิทยาศาสตร์สามารถมองเห็นองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ได้ แต่พวกเขายังสามารถเห็นได้ว่าบรรยากาศมีปฏิสัมพันธ์กับแสงจากดาวฤกษ์แม่ของดาวเคราะห์อย่างไร เนื่องจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกสร้างขึ้นจากปฏิกิริยาทางเคมีกับแสง

การเรียนรู้เกี่ยวกับชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบเป็นสิ่งสำคัญหากเราต้องการค้นหาดาวเคราะห์ที่คล้ายโลกและค้นหาสิ่งมีชีวิต เครื่องมือรุ่นก่อนสามารถระบุดาวเคราะห์นอกระบบและระบุข้อมูลพื้นฐาน เช่น มวลหรือเส้นผ่านศูนย์กลาง และระยะทางที่พวกมันโคจรห่างจากดาวฤกษ์ แต่เพื่อให้เข้าใจว่าการอยู่บนดาวเคราะห์เหล่านี้จะเป็นอย่างไร เราจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับชั้นบรรยากาศของพวกมัน ด้วยข้อมูลจาก JWST นักดาราศาสตร์จะสามารถมองหาดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้ซึ่งอยู่ไกลออกไปนอกระบบสุริยะของเรา

วงแหวนของดาวพฤหัสบดีถูกจับโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ

a:hover]:text-grey-63 text-grey-63 dark:[&>a:hover]:text-grey-bd dark:text-grey-bd dark:[&>a]:text-grey-bd [&>a]:เงา-ขีดเส้นใต้-สีเทา-63 [&>a:hover]:เงา-ขีดเส้นใต้-ดำมืด:[&>a]:shadow-ขีดเส้นใต้-เทาเข้ม:[&>a:hover]:shadow-underline-grey”>ภาพ: NASA

ไม่ใช่แค่ดาวเคราะห์ห่างไกลเท่านั้นที่ได้รับความสนใจจาก JWST ใกล้บ้าน JWST ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรารวมถึง ดาวเนปจูน และ ดาวพฤหัสบดีและอีกไม่นานจะใช้ศึกษาดาวยูเรนัสด้วย เมื่อมองในช่วงอินฟราเรด JWST สามารถเลือกคุณลักษณะต่างๆ เช่น แสงออโรราของดาวพฤหัสบดี และมุมมองที่ชัดเจนของจุดแดงใหญ่ของมัน และความแม่นยำสูงของกล้องโทรทรรศน์หมายความว่ามันสามารถมองเห็นวัตถุขนาดเล็กได้แม้เทียบกับความสว่างของดาวเคราะห์ เช่น การแสดงวงแหวนที่ไม่ค่อยเห็นของดาวพฤหัสบดี นอกจากนี้ยังถ่ายภาพวงแหวนของดาวเนปจูนได้ชัดเจนที่สุดในรอบกว่า 30 ปี

การสอบสวนที่สำคัญอีกครั้งที่ JWST ดำเนินการในปีนี้คือเรื่องดาวอังคาร ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่ได้รับการศึกษาดีที่สุดนอกโลก โดยเคยเป็นเจ้าภาพในยานสำรวจ ยานอวกาศ และยานลงจอดจำนวนมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นั่นหมายความว่านักดาราศาสตร์มีความเข้าใจเกี่ยวกับองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศค่อนข้างดี และกำลังเริ่มเรียนรู้เกี่ยวกับระบบสภาพอากาศของมัน ดาวอังคารยังยากเป็นพิเศษสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ละเอียดอ่อนอย่าง JWST ที่จะศึกษา เพราะมันสว่างมากและอยู่ใกล้มาก แต่ปัจจัยเหล่านั้นทำให้มันกลายเป็นพื้นที่ทดสอบที่สมบูรณ์แบบเพื่อดูว่ากล้องโทรทรรศน์ใหม่นี้มีความสามารถอะไร

JWST ใช้ ทั้งกล้องและสเปกโตรกราฟของมัน เพื่อศึกษาดาวอังคาร แสดงองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศ ซึ่งเกือบจะสมบูรณ์แบบกับแบบจำลองที่คาดไว้จากข้อมูลปัจจุบัน แสดงให้เห็นว่าเครื่องมือของ JWST แม่นยำเพียงใดสำหรับการตรวจสอบประเภทนี้

จุดมุ่งหมายอีกประการของ JWST คือการเรียนรู้เกี่ยวกับวงจรชีวิตของดวงดาว ซึ่งปัจจุบันนักดาราศาสตร์เข้าใจในวงกว้าง พวกเขารู้ว่าก้อนเมฆฝุ่นและแก๊สก่อตัวเป็นปมซึ่งรวบรวมมวลสารมากขึ้นและยุบตัวเพื่อก่อตัวเป็นโปรโตสตาร์ เป็นต้น แต่แน่นอนว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้อย่างไรนั้นจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม พวกเขายังเรียนรู้เกี่ยวกับภูมิภาคที่ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้น และเหตุใดดาวฤกษ์จึงมีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นกลุ่ม

JWST มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการศึกษาหัวข้อนี้เนื่องจากเครื่องมืออินฟราเรดช่วยให้สามารถมองผ่านเมฆฝุ่นเพื่อดูภายในบริเวณที่ดาวกำลังก่อตัว ภาพล่าสุดกำลังแสดง การพัฒนาของโปรโตสตาร์ และกลุ่มเมฆที่ลอยออกไปและกำลังมองไปยังบริเวณที่มีการก่อตัวดาวฤกษ์ที่รุนแรง เช่น บริเวณที่มีชื่อเสียง เสาหลักแห่งการสร้าง ในเนบิวลาอินทรี โดยการถ่ายภาพโครงสร้างเหล่านี้ใน ความยาวคลื่นต่างกันเครื่องมือของ JWST สามารถมองเห็นลักษณะต่างๆ ของฝุ่นและการก่อตัวของดาวได้

ภาพนี้แสดงดาราจักรชนิดก้นหอยซึ่งถูกครอบงำโดยบริเวณใจกลางที่สว่าง  กาแล็กซีมีเฉดสีฟ้าอมม่วงโดยมีบริเวณสีส้มแดงซึ่งเต็มไปด้วยดวงดาว  มองเห็นได้ด้วยคือเข็มเลี้ยวเบนขนาดใหญ่ ซึ่งปรากฏเป็นรูปแบบดาวเหนือบริเวณใจกลางกาแล็กซี  ฉากหลังเต็มไปด้วยดวงดาวและกาแลคซีมากมาย

a:hover]:text-grey-63 text-grey-63 dark:[&>a:hover]:text-grey-bd dark:text-grey-bd dark:[&>a]:text-grey-bd [&>a]:เงา-ขีดเส้นใต้-สีเทา-63 [&>a:hover]:เงา-ขีดเส้นใต้-ดำมืด:[&>a]:shadow-ขีดเส้นใต้-เทาเข้ม:[&>a:hover]:shadow-underline-gray”>ESA/Webb, NASA & CSA, L. Armus,

เมื่อพูดถึง Pillars of Creation หนึ่งในมรดกที่ใหญ่ที่สุดของ JWST ในใจของสาธารณชนคือภาพอันน่าทึ่งของอวกาศที่บันทึกไว้ จากที่นานาชาติตื่นเต้นกับการเปิดเผยของ ภาพแรกของกล้องโทรทรรศน์ในเดือนกรกฎาคม ถึง มุมมองใหม่ของสถานที่ท่องเที่ยวที่เป็นสัญลักษณ์ เช่นเดียวกับ Pillars ภาพ Webb มีอยู่ทุกที่ในปีนี้

เช่นเดียวกับความงดงาม เนบิวลาคาริน่า และ สนามแรกลึกภาพอื่น ๆ ที่ควรค่าแก่การใช้เวลาสักครู่เพื่อสงสัย ได้แก่ รูปร่างที่แกะสลักด้วยดาวของ เนบิวลาทารันทูล่า“วงแหวนต้นไม้” ที่เต็มไปด้วยฝุ่นของ ดาวคู่ Wolf-Rayet 140และความเรืองรองของ ดาวพฤหัสบดีในช่วงอินฟราเรด.

และรูปภาพก็มาเรื่อยๆ เมื่อสัปดาห์ที่แล้ว มีการปล่อยรูปภาพใหม่ที่แสดง สว่างไสวด้วยดวงใจ ของกาแล็กซี NGC 7469

ต่อไปนี้เป็นปีแห่งการค้นพบที่น่าทึ่ง และอีกมากมายที่จะตามมา

#กลองโทรทรรศนอวกาศเจมส #เวบบเปลยนแปลงดาราศาสตรในปแรกไดอยางไร

Leave a Comment