นับตั้งแต่ภาพถ่ายชุดแรกถูกเผยแพร่สู่สาธารณชนในเดือนกรกฎาคม ปี ค.ศ. 2022 กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope หรือ JWST) ได้ปฏิวัติความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเอกภพอย่างต่อเนื่อง ด้วยความสามารถในการสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นอินฟราเรดที่ไม่เคยมีมาก่อน ทำให้เราสามารถมองย้อนกลับไปในอดีตได้ไกลกว่าที่เคย สู่ยุคกำเนิดของกาแล็กซีและดาวฤกษ์ดวงแรกๆ บทความนี้จะพาทุกท่านไปเจาะลึกถึงภารกิจอันยิ่งใหญ่ เทคโนโลยีสุดล้ำ และการค้นพบครั้งสำคัญของ “ดวงตา” ดวงใหม่ของมวลมนุษยชาติในอวกาศ
จากฮับเบิลสู่เจมส์ เวบบ์ ก้าวกระโดดครั้งสำคัญของวงการดาราศาสตร์
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ คือผลงานความร่วมมือระดับนานาชาติระหว่าง องค์การนาซา (NASA) องค์การอวกาศยุโรป (ESA) และองค์การอวกาศแคนาดา (CSA) ถูกออกแบบมาเพื่อสืบทอดภารกิจของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) ที่ปฏิบัติภารกิจมาอย่างยาวนาน แต่เจมส์ เวบบ์ ไม่ได้มาเพื่อทดแทน แต่เป็นการต่อยอดและขยายขอบเขตการสำรวจให้ไกลยิ่งขึ้น
ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือช่วงคลื่นในการสังเกตการณ์ ขณะที่ฮับเบิลสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็นเป็นหลัก (Optical) และอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet) เจมส์ เวบบ์ ถูกออกแบบมาให้เป็นเลิศในช่วงคลื่นอินฟราเรด (Infrared) การมองเห็นในย่านอินฟราเรดเปรียบเสมือนการมี “ดวงตาพิเศษ” ที่สามารถมองทะลุผ่านกลุ่มฝุ่นและแก๊สหนาทึบที่บดบังการกำเนิดของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ได้ อีกทั้งยังสามารถตรวจจับแสงจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลมากๆ ซึ่งแสงเหล่านั้นได้ถูกยืดออกจนกลายเป็นคลื่นอินฟราเรดอันเนื่องมาจากการขยายตัวของเอกภพ หรือที่เรียกว่า การเลื่อนทางแดง (Redshift)
หัวใจสำคัญของเจมส์ เวบบ์ คือกระจกหลักขนาดมหึมาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 6.5 เมตร ประกอบขึ้นจากกระจกรูปหกเหลี่ยมเคลือบทอง 18 ชิ้น ซึ่งใหญ่กว่าและรวบรวมแสงได้มากกว่ากระจกของฮับเบิลถึง 6 เท่า เพื่อให้เครื่องมือวัดมีความไวสูงสุดต่อคลื่นอินฟราเรด กล้องโทรทรรศน์ทั้งระบบจะต้องทำงานในอุณหภูมิที่เย็นจัด (-223 องศาเซลเซียส) จึงต้องมีแผงบังแดดขนาดเท่าสนามเทนนิส 5 ชั้น เพื่อป้องกันความร้อนจากดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์
กล้องเจมส์ เวบบ์ ไม่ได้โคจรรอบโลกเหมือนฮับเบิล แต่ประจำการอยู่ที่จุดลากร็องจ์ที่ 2 (Lagrange point 2 หรือ L2) ซึ่งอยู่ห่างจากโลกออกไปประมาณ 1.5 ล้านกิโลเมตร ตำแหน่งนี้ทำให้โลกและดวงอาทิตย์อยู่ในทิศทางเดียวกันเสมอ ช่วยให้แผงบังแดดสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
ภารกิจหลักตอบคำถามพื้นฐานแห่งจักรวาล
ภารกิจทางวิทยาศาสตร์ของเจมส์ เวบบ์ มุ่งเน้นไปที่ 4 หัวข้อหลัก เพื่อตอบคำถามที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับต้นกำเนิดของเราและสถานที่ของเราในเอกภพ
- แสงแรกและยุคแห่งการแตกตัวเป็นไอออน (The End of the Dark Age: First Light and Reionization) ค้นหาดาวฤกษ์และกาแล็กซียุคแรกเริ่มที่ถือกำเนิดขึ้นหลังเหตุการณ์บิกแบง (Big Bang) เพื่อทำความเข้าใจว่าเอกภพในช่วงแรกเริ่มมีหน้าตาเป็นอย่างไร
- การก่อกำเนิดของกาแล็กซี (The Assembly of Galaxies) ศึกษาว่ากาแล็กซีเติบโตและเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรตลอดช่วงเวลาหลายพันล้านปี เพื่อไขปริศนาวิวัฒนาการของโครงสร้างขนาดใหญ่ในเอกภพ
- กำเนิดดาวฤกษ์และระบบดาวเคราะห์ (The Birth of Stars and Protoplanetary Systems มองทะลุเข้าไปในเมฆฝุ่นหนาทึบอันเป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ เพื่อสังเกตการณ์กระบวนการก่อตัวที่เคยเป็นปริศนา
- ระบบดาวเคราะห์และต้นกำเนิดสิ่งมีชีวิต (Planetary Systems and the Origins of Life ศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (Exoplanet) เพื่อค้นหาสัญญาณขององค์ประกอบที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต เช่น น้ำ และโมเลกุลอินทรีย์ต่างๆ
การค้นพบครั้งประวัติศาสตร์ของกล้องเจมส์ เวบบ์
เพียงไม่นานหลังจากเริ่มปฏิบัติภารกิจ เจมส์ เวบบ์ ก็ได้ส่งข้อมูลและการค้นพบที่เปลี่ยนแปลงความเข้าใจในหลายแง่มุมกลับมายังโลกอย่างต่อเนื่อง
- ภาพอวกาศห้วงลึกที่สุด
เจมส์ เวบบ์ ได้บันทึกภาพกระจุกกาแล็กซี SMACS 0723 ซึ่งเป็นภาพอินฟราเรดของเอกภพที่ลึกและคมชัดที่สุดเท่าที่เคยมีมา โดยอาศัยปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง (Gravitational Lensing) ทำให้เรามองเห็นแสงของกาแล็กซีที่อยู่เบื้องหลังซึ่งมีอายุย้อนไปกว่า 13,000 ล้านปี - ไขความลับของกาแล็กซียุคแรก
ข้อมูลจากเจมส์ เวบบ์ เผยให้เห็นว่ากาแล็กซีในเอกภพยุคแรกเริ่มนั้นมีขนาดใหญ่และมีโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่าที่ทฤษฎีเคยคาดการณ์ไว้มาก ซึ่งท้าทายแบบจำลองการก่อกำเนิดและวิวัฒนาการของกาแล็กซีในปัจจุบัน ล่าสุดในปี 2024 กล้องเจมส์ เวบบ์ ได้ค้นพบกาแล็กซี JADES-GS-z14-0 ซึ่งเป็นกาแล็กซีที่ไกลที่สุดเท่าที่เคยยืนยันได้ โดยแสงจากกาแล็กซีนี้เดินทางมาถึงเราใช้เวลาถึง 13,500 ล้านปี - วิเคราะห์ชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ
เป็นครั้งแรกที่เจมส์ เวบบ์ สามารถตรวจพบหลักฐานของน้ำอย่างชัดเจนในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ WASP-96b และยังตรวจพบองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่น ซึ่งเป็นก้าวสำคัญในการค้นหาดาวเคราะห์ที่มีสภาวะแวดล้อมคล้ายโลก - มุมมองใหม่ของเนบิวลาและแหล่งกำเนิดดาว
ภาพถ่ายเนบิวลาคารินา (Carina Nebula) และเนบิวลาวงแหวนใต้ (Southern Ring Nebula) ได้เปิดเผยมิติใหม่ของกระบวนการก่อกำเนิดและวาระสุดท้ายของดาวฤกษ์ ด้วยรายละเอียดที่คมชัดอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ คือเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างขึ้นเพื่อสำรวจอวกาศ การค้นพบต่างๆ ที่เกิดขึ้นเป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการเดินทางอันยาวไกล ภารกิจนี้ไม่เพียงแต่จะตอบคำถามเก่าๆ ที่เราเคยมี แต่ยังจะนำไปสู่คำถามใหม่ๆ ที่เราไม่เคยจินตนาการถึง พร้อมกับเปิดศักราชใหม่แห่งการค้นพบทางดาราศาสตร์ที่จะสร้างแรงบันดาลใจให้กับคนรุ่นต่อไปอีกนานแสนนาน
ข้อมูลอ้างอิง: NASA/ESA
