เรารู้อะไรจาก 5 ภาพประวัติศาสตร์ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์

เมื่อวันอังคารที่ผ่านมา (12 กรกฎาคม) NASA ร่วมด้วยองค์การอวกาศยุโรป และองค์การอวกาศแคนาดา ได้เปิดเผยภาพสีชุดแรกของหมู่เทหวัตถุบนเอกภพที่ถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) ทั้งหมด 5 ภาพด้วยกัน ซึ่งภาพเหล่านั้นได้ตอกย้ำศักยภาพอันเหนือชั้นของ JWST ที่อาจช่วยวงการดาราศาสตร์ไขปริศนาความลับของจักรวาลที่โลกยังไม่เคยทราบมาก่อน และนี่คือสิ่งที่เราเรียนรู้จากภาพประวัติศาสตร์ที่ปล่อยออกมานี้

JWST ทำผลงานได้ดีเกินคาด

NASA ได้ปล่อย JWST ขึ้นสู่ห้วงอวกาศเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม 2021 เพื่อรับช่วงต่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่กำลังจะปลดประจำการ
ก่อนหน้านี้ ภาพที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลนั้นยังไม่ค่อยคมชัดมากเท่าที่ควร อีกทั้งยังเคยเกิดปัญหาหยุดทำงาน จนนักบินอวกาศต้องเดินทางไปทำภารกิจซ่อมแซมฮับเบิลอยู่หลายครั้ง
แต่สำหรับ JWST นั้น นักบินอวกาศจะไม่สามารถเดินทางไปซ่อมแซมได้เหมือนในอดีต เพราะตำแหน่งที่จะส่งขึ้นไปอยู่ห่างจากโลกมาก และในประวัติศาสตร์ยังไม่เคยมีมนุษย์คนใดเดินทางถึงบริเวณดังกล่าวมาก่อน ฉะนั้น การปล่อย JWST ในปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์จึงต้องวางแผนกันเป็นอย่างดี คำนวณทุกเทคโนโลยีให้พร้อมสรรพ เพื่อให้มั่นใจว่า JWST จะปฏิบัติหน้าที่ได้อย่างสมบูรณ์แบบสมค่าตัว 1 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ
และแล้วหลังจากที่ NASA ได้เปิดเผย 5 ภาพประวัติศาสตร์ไปเมื่อวันอังคารนี้ เราก็พบว่า JWST ทำงานได้ดีกว่าที่คาด โดยกระจกขนาดใหญ่ของ JWST ได้มอบภาพที่คมชัดกว่าฮับเบิล 2-3 เท่า และถ่ายภาพห้วงอวกาศได้ลึกกว่าเดิม ด้วยพลังของกล้อง Near-Infrared Camera (NIRCam) และเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุดเท่าที่เคยมีมา
เจน ริกบีย์ นักวิทยาศาสตร์จากโครงการปฏิบัติการ JWST แถลงข่าวด้วยความตื่นเต้นว่า แม้แต่นักวิทยาศาสตร์เองยังทึ่งกับผลลัพธ์ที่ได้มา เพราะภาพถ่ายชุดแรกที่ JWST ส่งกลับมายังโลกนั้นคมชัดและสังเกตจักรวาลได้ลึกกว่าที่เป้าหมายวางเอาไว้มาก อีกทั้งยังทำงานได้มีประสิทธิภาพกว่าที่ประเมินไว้ในตอนแรก

เราจะได้เรียนรู้ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลมากขึ้น

นอกจากความคมชัดของภาพอันเป็นที่ประจักษ์แล้ว การทดสอบด้านอื่นๆ ของ JWST ก็นับว่าผ่านฉลุย ทั้งในแง่ของความไวต่อคลื่นแสงที่มากกว่าฮับเบิลถึงร้อยเท่า ความเสถียร คุณภาพของภาพที่ส่งกลับมา ตลอดจนการบันทึกสเปกตรัมของแสงจากกาแล็กซีและดวงดาวที่อยู่ห่างไกล สะท้อนให้เห็นว่า อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ทำงานได้ดีกว่าที่คาดการณ์เอาไว้
ตัวอย่างที่ชัดเจนคือ การบันทึกสเปกตรัมของ WASP-96 b ดาวเคราะห์ก๊าซขนาดยักษ์ที่อยู่ห่างจากโลกราว 1,150 ปีแสง ซึ่งค้นพบว่ามีโมเลกุลของไอน้ำ เมฆและหมอกอยู่ในชั้นบรรยากาศด้วย ซึ่งนับเป็นครั้งแรกของโลกที่มนุษย์สามารถศึกษาสเปกตรัมของดาวเคราะห์นอกระบบ (Exoplanet) ในช่วงคลื่นนี้ได้
แม้ WASP-96 b จะคาดว่าไม่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ เนื่องจากโคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์และมีอุณหภูมิร้อนจัด แต่ข้อมูลสเปกตรัมดังกล่าวนับว่าน่าตื่นเต้นอย่างมาก เพราะในอนาคตนักวิทยาศาสตร์จะสามารถใช้ JWST เพื่อสำรวจองค์ประกอบในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยจักรวาลอื่นๆ ที่มนุษย์รู้จักกว่า 5,000 ดวงได้
นั่นเป็นการยืนยันความสามารถอีกแบบของ JWST ที่จะใช้ในการสำรวจหาดาวเคราะห์ที่มีลักษณะเอื้ออำนวยต่อการก่อกำเนิดชีวิตต่างภพในอนาคต ซึ่งท้ายที่สุดโลกอาจค้นพบดาวซึ่งมีองค์ประกอบของธาตุที่เหมาะสมกับสิ่งมีชีวิต เช่น โอโซนและมีเทน
“ฉันคิดว่าเราอาจสามารถค้นพบดาวเคราะห์ที่น่าสนใจได้ ดาวเคราะห์ที่เป็นไปได้ว่ามีสภาพเหมาะสมสำหรับสิ่งมีชีวิต” ดร.เมแกน แมนส์ฟิลด์ นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแอริโซนา กล่าวทิ้งท้าย

เราอาจได้เห็นภาพห้วงอวกาศที่ ‘ลึก’ มากกว่าเดิม

ภาพแรกที่ปล่อยออกมาเรียกน้ำย่อยอย่างกระจุกดาราจักร SMACS 0723 ซึ่งเป็นภาพในตระกูล Deep Field (ภาพถ่ายห้วงอวกาศลึก) เรียกเสียงฮือฮาอย่างมาก โดยนักดาราศาสตร์ต่างยกย่องว่านี่คือหนึ่งในภาพที่ลึกที่สุดของจักรวาลเท่าที่มนุษย์เคยบันทึกได้
กระจุกดาราจักร SMACS 0723 อยู่ห่างออกไปจากโลกราว 4,600 ล้านปีแสง แต่หากสังเกตภาพนี้อย่างละเอียด จะเห็นจุดแสงเล็กๆ ด้านหลัง ซึ่งเป็นแสงจากดวงดาวหลายร้อยล้านดวงจากกาแล็กซีอื่นๆ ซึ่งบางจุดมีอายุกว่า 1.3 หมื่นล้านปี ขณะที่จักรวาลของเรามีอายุ 1.38 หมื่นล้านปี เท่ากับว่าเราย้อนกลับไปไกลเกือบถึงจุดเริ่มต้นของทุกสรรพสิ่งในจักรวาลนี้
ผู้เชี่ยวชาญระบุว่า หาก JWST ถูกนำไปใช้งานอย่างเต็มประสิทธิภาพก็อาจถ่ายภาพห้วงจักรวาลที่ไกลกว่าเดิมได้ ซึ่งอาจมอบรายละเอียดใหม่ๆ ที่ช่วยเติมเต็มความเข้าใจด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ต่อไป
นักดาราศาสตร์ตั้งสมมติฐานว่า ดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลที่สุดและมีอายุเก่าแก่มากที่สุดอาจไม่เหมือนกับดาวที่เราเห็นในปัจจุบัน โดยดาวฤกษ์รุ่นแรกๆ เกิดจากการรวมตัวกันของไฮโดรเจนและฮีเลียมบริสุทธิ์ที่หลงเหลือจากปรากฏการณ์บิ๊กแบง และพวกมันอาจมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์อย่างมหาศาล หลังจากนั้นจึงยุบตัวอย่างรวดเร็วและรุนแรงจนกลายเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่ตอนนี้เคลื่อนตัวอยู่ใจกลางกาแล็กซีส่วนใหญ่

แม้ทำหน้าที่ดีเกินคาด แต่ก็ยังมีส่วนเปราะบาง

ด้วยความที่ JWST ต้องใช้กระจกขนาดใหญ่เป็นองค์ประกอบหลักสำหรับการเก็บภาพ ก็หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่กระจกเหล่านั้นจะต้องเผชิญกับ ‘ฝุ่นอวกาศ’ (Cosmic Dust) ที่อาจสร้างความเสียหายได้
เมื่อเดือนพฤษภาคมที่ผ่านมา กระจกชิ้นหนึ่งของกล้องถูกอุกกาบาตขนาดเล็ก (Micrometeoroid) พุ่งเข้าชน โดยจุดที่โดนชนนั้นเป็นกระจกหลักของกล้อง
แม้ JWST จะสามารถทำงานได้ตามปกติ แต่การชนที่เกิดขึ้นใหญ่กว่าที่ NASA เคยจำลองโมเดลเอาไว้
นักวิทยาศาสตร์ยอมรับว่า ปัญหาอุกกาบาตขนาดเล็กนั้นเป็นสภาพแวดล้อมที่พวกเขากังวลมากที่สุด เนื่องจากการถูกกระแทกบ่อยๆ จะค่อยๆ สร้างความเสียหายให้กับแผงกันแสงอาทิตย์ กระจก และระบบโดยรวม โดย NASA จะทำการประเมินทางเลือกในการบิน เพื่อเลี่ยงโอกาสที่ฝุ่นอวกาศจะมากระทบกับกระจก โดยอาจปรับเส้นทางให้ฝุ่นชนด้านหลังของกล้องโทรทรรศน์แทน
แต่ขณะนี้ยังไม่สามารถตอบได้ว่า โอกาสที่จะถูกชนมีบ่อยแค่ไหน แต่ถ้าไม่รุนแรงนัก ก็คาดว่า JWST จะปฏิบัติหน้าที่ต่อไปได้อีกนาน

แฟ้มภาพ: Rick Madonik / Toronto Star via Getty Images

อ้างอิง: