20
Jul
2022

ภาพกล้องโทรทรรศน์ James Webb อันน่าทึ่งเหล่านี้มีความหมายต่ออวกาศอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์ของนาซ่าที่อยู่เบื้องหลังกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ James Webb ได้ใช้เวลาส่วนที่ดีกว่าในช่วง 26 ปีที่ผ่านมาเรียกร้องสามสิ่ง ได้แก่ ความอดทน เวลา และเงินเพียงเล็กน้อย ในปี พ.ศ. 2539 คณะกรรมการนักดาราศาสตร์ที่ทำงานร่วมกับหน่วยงานอวกาศได้เสนอ กล้องโทรทรรศน์ อวกาศ รุ่นต่อไป ที่สามารถมองดูได้ไกลถึง 13.6 พันล้านปีแสง โดยตรวจจับแสงอินฟราเรดที่เดินทางมายังเราตั้งแต่ 200 ล้านปีหลังจาก บิ๊กแบง. พวกเขาสัญญาว่ากล้องโทรทรรศน์จะพร้อมเปิดตัวในปี 2550 และจะมีป้ายราคาเพียง 500 ล้านดอลลาร์ราคาถูกเมื่อสิ่งเหล่านี้ดำเนินไป

มันไม่ได้ผลอย่างนั้น การเปิดตัวที่คาดการณ์ไว้ในปี 2550 นั้นไม่ได้เกิดขึ้นจนถึงวันคริสต์มาสปี 2564 และสำหรับราคา 500 ล้านดอลลาร์นั้น ที่พุ่งขึ้นไปถึง 10 พันล้านดอลลาร์ แต่คำสัญญาของนักดาราศาสตร์ยังคงเหมือนเดิม: ภาพที่กล้องโทรทรรศน์ ใหม่ เปิดเผยนั้นงดงามมาก

เช้านี้รักษาสัญญานั้นไว้ James Webb ในการบรรยายสรุปของสื่อที่ Goddard Space Flight Center ใน Greenbelt รัฐ Md. NASA ได้เปิดเผยภาพใหม่สี่ภาพที่ถ่ายโดยWebbซึ่งไม่ว่าจะวัดขนาดใดก็ตาม เนบิวลาและกระจุกกาแลคซี และยักษ์ที่ไม่เคยเห็นมาก่อน ดาวเคราะห์นอกระบบ นอกเหนือจากภาพที่น่าสยดสยองของกระจุกดาราจักรที่รู้จักกันในชื่อ SMACS 0723 ซึ่งเป็นกลุ่มกาแล็กซีหลายพันแห่ง รวมถึงดาราจักรที่อยู่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบเห็นในสเปกตรัมอินฟราเรด เปิดเผยในงานแถลงข่าวของทำเนียบขาวเมื่อวานนี้โดยนายบิล เนลสัน ผู้ดูแลระบบของ NASA ประธานาธิบดีโจ ไบเดน และรองประธานาธิบดี กมลา แฮร์ริส เข้าร่วมการประชุมNASA เผยภาพสุดตระการตาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์

“ภาพเหล่านี้จะเตือนโลกว่าอเมริกาสามารถทำสิ่งที่ยิ่งใหญ่ได้” ไบเดนกล่าว “ไม่มีอะไรเกินความสามารถของเรา” เขาเสริมว่ากล้องโทรทรรศน์เวบบ์ “เป็นสัญลักษณ์ของจิตวิญญาณที่ไม่หยุดยั้งของความเฉลียวฉลาดแบบอเมริกัน”

กระจุกกาแล็กซี่ SMACS 0723 ที่จับโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์NASA/ESA/CSA/AP

ภาพที่เปิดเผยเมื่อวานนี้และอีก 4 ภาพที่ NASA เปิดเผยในวันนี้เป็นวัตถุที่คนส่วนใหญ่นอกวงการดาราศาสตร์ไม่เคยได้ยินมาก่อน แต่ปัจจุบันจะกลายเป็นสถานที่ใหม่ในประวัติศาสตร์จักรวาล นอกเหนือจาก SMACS 0723:

  • เนบิวลาคารินา หนึ่งในเนบิวลาที่ใหญ่ที่สุดและสว่างที่สุดในท้องฟ้า อยู่ห่างจากโลก 7,600 ปีแสง
  • WASP-96b ดาวเคราะห์ก๊าซขนาดยักษ์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ 1,150 ปีแสงจากโลก
  • เนบิวลาวงแหวนใต้ ซึ่งเป็นกลุ่มเมฆก๊าซที่กำลังขยายตัวกว้างเกือบครึ่งปีแสงรอบๆ ดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายซึ่งอยู่ห่างออกไป 2,000 ปีแสง
  • Stephan’s Quintet ซึ่งเป็นกลุ่มกาแลคซีขนาดเล็กที่อยู่ห่างจากโลก 290 ล้านปีแสง ถ่ายครั้งแรกอย่างคร่าวๆ ในปี พ.ศ. 2330

นักวิทยาศาสตร์ของเว็บบ์เลือกเป้าหมายทั้งห้าเป็นกลุ่มตัวอย่างของประเภทของวัตถุที่กล้องโทรทรรศน์จะกำหนดเป้าหมายในช่วงหลายปีที่ผ่านมา: เนบิวลาวงแหวนใต้ที่เป็นตัวแทนของความตายของดาวฤกษ์ SMACS 0723 การทดสอบการถ่ายภาพในสนามลึก Carina Nebula สถานรับเลี้ยงเด็กที่มีดวงดาวนับล้านเกิดขึ้น

“ฉันอดไม่ได้ที่จะคิดถึงขนาด” แอมเบอร์ สตรอห์น รองผู้จัดการโครงการกล่าว ขณะที่เธออวดภาพลักษณ์ของ Carina “คุณทราบไหม ทุกแสงที่เราเห็นที่นี่เป็นดาวฤกษ์แต่ละดวง ซึ่งไม่ต่างจากดวงอาทิตย์ของเรา และหลายดวงอาจมีดาวเคราะห์ด้วย มันทำให้ผมนึกถึงว่าดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ของเรา และท้ายที่สุดแล้ว เรา ก่อตัวขึ้นจากสิ่งเดียวกันกับที่เราเห็นที่นี่ มนุษย์เราเชื่อมต่อกับจักรวาลจริงๆ เราทำสิ่งเดียวกันกับในภูมิประเทศที่สวยงามแห่งนี้”

ถึงกระนั้น วัตถุที่เล็กที่สุดที่กล้องโทรทรรศน์ถ่ายภาพได้ก็คือ WASP-96b นอกระบบสุริยะ ซึ่งน่าจะทำให้เกิดความตื่นเต้นมากที่สุด จนถึงขณะนี้ ดาวเคราะห์นอกระบบหรือดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่น ๆ นั้นสามารถตรวจพบได้ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธีเท่านั้น: วิธีการผ่านหน้า ซึ่งนักดาราศาสตร์จะมองเห็นการหรี่แสงเล็กน้อยในดาวฤกษ์แม่เมื่อดาวเคราะห์โคจรผ่านหน้ามัน และวิธีการวัดความเร็วในแนวรัศมี—ซึ่งพวกมันมองหาการวอกแวกเล็กๆ ในตำแหน่งของดาวฤกษ์เมื่อแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์โคจรดึงเข้าหามัน

กราฟิกแสดงสเปกตรัมการส่งผ่านของดาวเคราะห์นอกระบบยักษ์ก๊าซร้อน WASP-96 b ที่จับภาพโดยใช้ NIRISS Single-Object Slitless Spectroscopy ของ Webb พร้อมภาพประกอบของดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ในพื้นหลัง จุดข้อมูลถูกพล็อตบนกราฟของปริมาณแสงที่ถูกบล็อกเป็นส่วนๆ ต่อล้าน เทียบกับความยาวคลื่นของแสงเป็นไมครอน เส้นสีน้ำเงินโค้งแสดงถึงโมเดลที่พอดีที่สุด สี่ยอดที่โดดเด่นที่มองเห็นได้ในข้อมูลและแบบจำลองมีป้ายกำกับว่า “น้ำ, H2O”NASA, ESA, CSA, STScI

สิ่งที่นักดาราศาสตร์ไม่สามารถทำได้จนถึงขณะนี้คือเห็นดาวเคราะห์ดวงนี้เอง เนื่องจากการสังเกตวัตถุขนาดเล็กมากในแสงสะท้อนที่ทำให้ตาพร่าของดาวฤกษ์แม่ของมัน ก็เหมือนกับการยืนห่างออกไปหนึ่งช่วงตึกและพยายามเห็นตัวมอดบินอยู่ข้างๆ ไฟถนน ภาพร่างที่เล็กกว่าก็จะถูกชะล้างออกไป และสำหรับตอนนี้ Webb ยังไม่ได้รับภาพของ WASP-96b เองด้วยซ้ำ แต่สิ่งที่ได้รับกลับเป็นสิ่งที่สำคัญกว่า ตอนนี้นักดาราศาสตร์สามารถนึกภาพดาวเคราะห์นอกระบบได้จางๆ พวกมันยังสามารถมองหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตบนตัวพวกมันได้ เมื่อแสงจากดาวฤกษ์แม่ของพวกมันไหลผ่านชั้นบรรยากาศ เผยให้เห็นการรวมตัวกันของก๊าซและความเป็นไปได้ของรอยนิ้วมือทางเคมีของชีววิทยา

เวบบ์ได้รับสเปกตรัมทางเคมีของ WASP-96b ดังกล่าว เผยให้เห็นว่าบรรยากาศเต็มไปด้วยน้ำ ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับชีวิตอย่างที่เราทราบ “สิ่งที่คุณเห็นที่นี่คือลายเซ็นปากโป้งของลายนิ้วมือทางเคมีของไอน้ำในบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบนี้” Knicole Colón นักวิทยาศาสตร์โครงการรองของ Webb กล่าว “อีกอย่างที่เราสามารถบอกได้จริง ๆ ก็คือมีหลักฐานของเมฆและหมอกควัน”

ดังที่รองประธานาธิบดี Harris กล่าวเมื่อวานนี้ ด้วยภาพถ่ายประเภทนี้ เรากำลังเข้าสู่ “ขั้นตอนใหม่ของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์” ภาพเหล่านี้นำเสนอ “หน้าต่างใหม่สู่ประวัติศาสตร์จักรวาลของเรา” ประธานาธิบดีไบเดนกล่าวเสริม

เนบิวลาดาวเคราะห์ที่เห็นโดย MIRI ของ Webb เทียบกับความมืดของอวกาศ โดยมีจุดแสงดาวอยู่ด้านหลัง มวลของก๊าซสีฟ้าสดใสเปล่งประกายออกมาจากเนบิวลารูปไข่ รูปวงรีสีชมพูแก๊ซสีชมพูสองวงแยกกันปรากฏขึ้นซ้อนกันภายในเมฆก๊าซสีฟ้าอ่อนๆ ในใจกลางของเนบิวลา ดาวสองดวงเรืองแสงอยู่ใกล้กัน ดาวดวงหนึ่งมีสีแดงมากขึ้น ในขณะที่อีกดวงมีสีเหลืองมากขึ้นNASA, ESA, CSA, STScI

เนบิวลาดาวเคราะห์ที่เห็นโดยเครื่องมือ NIRCam ของกล้องโทรทรรศน์เว็บบ์ เทียบกับความมืดของอวกาศ โดยมีจุดแสงดาวอยู่ด้านหลังNASA, ESA, CSA, STScI

เว็บบ์นั้นใช้งานได้จริงเป็นชัยชนะด้วยตัวของมันเอง เนื่องจากวิศวกรรมและตำแหน่งของมันในอวกาศทำให้กล้องดูไม่เหมือนกล้องโทรทรรศน์รุ่นอื่นที่เคยสร้างมาก่อน กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่เคารพซึ่งเปิดตัวในปี 1990 โคจรรอบโลกในวงโคจรสูง 547 กม. (340 ไมล์) เหนือชั้นบรรยากาศของเรา และดูเหมือนกล้องโทรทรรศน์—กระบอกโลหะที่มีเลนส์อยู่ภายในและมีแสงส่องผ่าน จากปลายด้านหนึ่ง รูปลักษณ์ดั้งเดิมของมันเกิดจากการที่ฮับเบิลทำงานในลักษณะดั้งเดิม—โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ นั่นหมายความว่ากระจกของมันจะต้องได้รับการปกป้องจากแสงที่เล็ดลอดจากดวงอาทิตย์ โลก และวัตถุอื่นๆ ที่มันไม่ได้สังเกต—ด้วยเหตุนี้จึงซ่อนมันไว้ภายในตัวกล้องส่องทางไกล—ทำให้พวกเขาเพ่งความสนใจไปที่สิ่งที่เป็นอยู่ได้

กล้องโทรทรรศน์เว็บบ์ทำงานแทนในสเปกตรัมอินฟราเรด ซึ่งเป็นความยาวคลื่นของแสงที่อยู่เหนือสเปกตรัมที่มองเห็นได้ซึ่งเป็นการวัดความร้อนมากกว่าแสง ฮับเบิลไม่เคยมองเห็นระยะทาง 13.6 พันล้านปีแสงที่เวบบ์มองเห็นได้ เนื่องจากแสงที่มองเห็นได้จากระยะไกลนั้นถูกฝุ่นและก๊าซบดบังในห้วงอวกาศ แสงอินฟราเรดจะตัดผ่านสัญญาณรบกวนนั้น เพื่อที่จะทำงาน Webb จะต้องได้รับการปกป้องจากความร้อนที่หลงทาง ซึ่งจะทำให้เลนส์อินฟราเรดเบลอ เช่นเดียวกับแสงที่เล็ดลอดเข้ามาจะทำให้กระจกสเปกตรัมที่มองเห็นได้ของฮับเบิลเบลอ ด้วยเหตุผลดังกล่าว กล้องโทรทรรศน์จึงต้องเย็นจัด นั่นทำให้สถาปัตยกรรมบางอย่างผิดปกติ

กระจกหลักของเวบบ์มีขนาด 6.5 ม. (21.6 ฟุต) และประกอบด้วยส่วนหกเหลี่ยม 18 ส่วน ซึ่งแต่ละส่วนสามารถปรับได้ในเจ็ดแกนที่แตกต่างกันด้วยความแม่นยำจนถึงระดับนาโนเมตร หรือหนึ่งในพันล้านของเมตร ทำให้ได้ภาพรวมทั้งหมด กระจกที่จะโฟกัสเพื่อรายละเอียดและความคมชัดสูงสุด กระจกยังคงเปิดออกสู่อวกาศ เนื่องจากการวางกระจกไว้ในตัวเรือน เช่น กระจกหลักของฮับเบิลจะดักจับความร้อน นอกจากนี้ยังไม่โคจรรอบโลก ซึ่งวัฏจักรกลางวัน-กลางคืนที่คงที่ของทุกวงโคจรจะทำให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปเอง ค่อนข้างจะอยู่ห่างจากโลก 1.6 ล้านกม. (หนึ่งล้านไมล์) ซึ่งสถานีจะอยู่ในจุดที่เรียกกันว่าจุดลากรองจ์—จุดในอวกาศที่แรงโน้มถ่วงของโลกและดวงอาทิตย์ตัดกัน ทำให้วัตถุหมุนรอบจุดที่มองไม่เห็นราวกับว่าพวกมันโคจรรอบวัตถุที่เป็นของแข็งเหมือนดาวเคราะห์

ยังคงมีความร้อนจากดวงอาทิตย์และแม้แต่โลกและดวงจันทร์ที่อยู่ห่างไกลที่ต้องจัดการ ด้วยเหตุนี้ กระจกจึงลอยอยู่บนแผ่นบังแดดที่ป้องกันไว้ ซึ่งเกาะอยู่บนโล่เหมือนใบเรือบนเรือ ที่บังแดดเป็นรูปว่าวและใหญ่พอๆ กับสนามเทนนิส ทำจากแคปตันห้าชั้น ซึ่งเป็นฟิล์มคล้ายกระดาษฟอยล์ที่มีความหนาไม่เกินเส้นผมมนุษย์ ที่ชั้นนอก—ด้านที่หันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์เสมอโดยให้กระจกเงาถาวร—อุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ110º C (230º F) ที่ชั้นในใกล้กับกระจกที่สุดคือ -237º C (-394º F) อุณหภูมิที่เย็นเกินไปเช่นนี้ทำให้สัญญาณอินฟราเรดจางๆ ที่มองไม่เห็นและมองไม่เห็นจากห้วงอวกาศไปบันทึกบนกระจกของกล้องโทรทรรศน์ และได้รับการแปลแบบดิจิทัลเป็นภาพที่มองเห็นได้

Stephan’s Quintet ซึ่งเป็นกลุ่มกาแล็กซีห้าแห่ง เท่าที่เห็นโดย MIRI บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์NASA, ESA, CSA, STScI

กลุ่มของกาแล็กซีห้าแห่งที่ปรากฏอยู่ใกล้กันบนท้องฟ้า: สองแห่งที่อยู่ตรงกลาง หนึ่งที่อยู่ด้านบน หนึ่งที่อยู่ด้านบนซ้าย และอีกหนึ่งที่อยู่ด้านล่างNASA, ESA, CSA, STScI

เวบบ์เป็นเครื่องย้อนเวลามากพอๆ กับเครื่องสังเกตการณ์ ยิ่งกล้องโทรทรรศน์สามารถมองดูในอวกาศได้ไกลเท่าไร ยิ่งย้อนเวลาไปในอวกาศได้มากเท่านั้น เนื่องจากภาพจากวัตถุที่อยู่ห่างไกล—แม้จะเดินทางด้วยความเร็วแสง—ใช้เวลานานมากในการเข้าถึงเรา ภาพที่เราเห็นจากกาแล็กซีที่อยู่ห่างออกไป 13.6 พันล้านปีแสงจึงไม่ใช่ภาพที่มีลักษณะเป็นอย่างไรในปัจจุบัน แต่เป็นภาพที่ดูเมื่อ 13.6 พันล้านปีก่อน ในช่วงวัยเด็กของจักรวาล กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสามารถมองเห็นได้ไกลถึง 13.4 พันล้านปีแสง และในขณะที่ความได้เปรียบเพียง 200 ล้านปีแสงที่เว็บบ์เสนอให้นั้นดูเหมือนจะไม่มากนัก แต่ในความเป็นจริงแล้วมีขนาดใหญ่มาก เกิดขึ้นมากมายในช่วง 200 ล้านปีนั้นและกล้องโทรทรรศน์ก็มองไม่เห็นจนกระทั่งบัดนี้

“ความแตกต่างระหว่างสิ่งที่ฮับเบิลและเวบบ์ [ดู] ไม่เหมือนกับการเปรียบเทียบคนที่อายุ 70 ​​ปีกับคนอายุ 71 ปี” สก็อตต์ ฟรีดแมน นักดาราศาสตร์จากทีมเวบบ์กล่าวในการสนทนากับ TIMEเมื่อปีที่แล้ว “มันเหมือนกับการเปรียบเทียบทารกที่อายุหนึ่งวันกับทารกที่อายุหนึ่งขวบ และนั่นเป็นความแตกต่างอย่างมาก”

ดังที่เนลสันกล่าวในวันนี้ โดยอ้างคำพูดของคาร์ล เซแกนว่า “’ที่ไหนสักแห่ง บางสิ่งที่เหลือเชื่อกำลังรอให้เป็นที่รู้จัก’”

แต่วิทยาศาสตร์ Webb จะดำเนินการในช่วงหลายปีต่อจากนี้สำหรับในภายหลัง และนักดาราศาสตร์ทั่วโลกต่างก็เรียกร้องข้อเสนอให้จองเวลาบนเว็บบ์เพื่อศึกษาวัตถุที่น่าสนใจในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า วันนี้เป็นเพียงสำหรับตาพร่า จักรวาลสามารถทำให้ตกตะลึงด้วยขอบเขตและความงามของมัน เวบบ์ มากกว่าหอดูดาวใด ๆ ก่อนหน้านั้น กำลังดึงม่านที่ด้านหลังทั้งหมดนั้น

เครดิต
https://guoxueboke.com
https://luxury-furniture-gimo.com
https://multidecorartesania.com
https://larepublicademicocina.com

Share

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published.