ทีมนักวิทยาศาสตร์กำลังวางแผนภารกิจครั้งสำคัญที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศ 3 ตัว ได้แก่ กล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมัน (Roman Space Telescope) กล้องโทรทรรศน์อวกาศยูคลิด (Euclid Space Telescope) และกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope) ในการทำงานร่วมกันอย่างมีระบบ เพื่อค้นหาและทำความเข้าใจหลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black hole) ที่ถือกำเนิดขึ้นในช่วงเวลาแรกสุดของเอกภพ หรือที่เรียกว่า “ยุคอรุณรุ่งของจักรวาล”
ไขปริศนาหลุมดำแห่งยุคกำเนิด
การทำความเข้าใจว่าหลุมดำมวลยิ่งยวดถือกำเนิดขึ้นได้อย่างไร นับเป็นหนึ่งในคำถามใหญ่ที่สุดในวิชาจักรวาลวิทยา ปัจจุบันนักดาราศาสตร์พบว่ากาแล็กซีขนาดใหญ่เกือบทุกแห่งมีหลุมดำมวลยิ่งยวดอยู่ที่ใจกลาง ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราหลายล้านหรือหลายพันล้านเท่า แต่กลับไม่เข้าใจว่าหลุมดำเหล่านี้สามารถก่อตัวขึ้นได้อย่างรวดเร็วเพียงใดในช่วงเวลาเพียงไม่กี่ร้อยล้านปีแรกหลังเหตุการณ์บิกแบง (Big Bang) การตามหาหลุมดำที่อยู่ในช่วงเวลาแรกสุดของเอกภพจึงเป็นกุญแจสำคัญที่จะไขปริศนานี้
บทบาทของ “สามทหารเสือ” กล้องโทรทรรศน์อวกาศ
แผนการนี้อาศัยจุดเด่นที่แตกต่างกันของกล้องแต่ละตัวในการแบ่งภารกิจกันอย่างชัดเจนและมีประสิทธิภาพสูง โดยเปรียบได้กับทีมสำรวจที่ประกอบด้วยผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทาง
- กล้องยูคลิดและกล้องโรมัน
กล้องโทรทรรศน์อวกาศทั้งสองตัวถูกออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่เป็น “ด่านหน้า” หรือ “กล้องสำรวจ” ทั้งคู่มีมุมมองภาพที่กว้างมาก ซึ่งกว้างกว่ากล้องเจมส์ เวบบ์ ถึง 100 เท่า ทำให้สามารถสำรวจพื้นที่ขนาดใหญ่ของท้องฟ้าได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ในฐานะกล้องสำรวจ พวกมันจะระบุตำแหน่งของกาแล็กซีที่สงสัยว่ามีหลุมดำมวลยิ่งยวดอยู่ในช่วงยุคแรกเริ่มของเอกภพ และสร้างบัญชีรายชื่อของเป้าหมายที่น่าสนใจสำหรับภารกิจต่อไป - กล้องเจมส์ เวบบ์
เมื่อกล้องยูคลิดและโรมันพบเป้าหมายแล้ว กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดที่มีกำลังการมองเห็นคมชัดที่สุดในโลกจะเข้ามารับหน้าที่ “นักวิเคราะห์” ที่เจาะลึกในระดับรายละเอียด เนื่องจากแสงจากวัตถุยุคแรกเริ่มของเอกภพได้เดินทางมาเป็นเวลานานกว่า 13,000 ล้านปี การขยายตัวของปริภูมิ-เวลา (space-time) ได้ทำให้แสงเหล่านั้นถูกยืดออกไปจนกลายเป็นแสงอินฟราเรด ซึ่งกล้องเจมส์ เวบบ์ มีความสามารถพิเศษในการมองเห็นแสงในย่านนี้ ด้วยกำลังขยายที่สูงลิ่วและเครื่องมือวิเคราะห์สเปกตรัมที่ทรงพลัง กล้องเจมส์ เวบบ์ จะสามารถยืนยันการมีอยู่ของหลุมดำผ่านการวิเคราะห์องค์ประกอบของก๊าซที่ร้อนจัดที่ไหลวนอยู่รอบหลุมดำเหล่านั้นได้อย่างแม่นยำ
ทีมนักวิทยาศาสตร์นำโดย ดร.ฟาบิโอ ปาคุชชี (Fabio Pacucci) จากศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ด สมิธโซเนียน (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) ได้ทำการจำลองการทำงานร่วมกันของกล้องทั้งสาม และพบว่าการผนึกกำลังครั้งนี้จะสามารถตรวจจับหลุมดำมวลยิ่งยวดที่เกิดขึ้นเพียง 250 ล้านปีหลังเหตุการณ์บิกแบงได้ถึงราว 100 แห่ง ข้อมูลนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทดสอบทฤษฎีที่แตกต่างกันได้ว่า “ต้นกำเนิด” ของหลุมดำเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร ไม่ว่าจะเป็นการยุบตัวของดาวฤกษ์ดวงแรกในเอกภพ หรือการยุบตัวโดยตรงของกลุ่มก๊าซขนาดมหึมา
ข้อมูลอ้างอิง: Space. com
- How the James Webb, Euclid and Roman space telescopes could team up to hunt supermassive black holes from the dawn of time
