วงการวิทยาศาสตร์และดาราศาสตร์ตื่นตาตื่นใจ หลังเมื่อวันที่ 12 ก.ค. องค์การนาซา (NASA) ได้เผยแพร่ชุดภาพใหม่ที่ถ่ายโดย “กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST)” ซึ่งได้ชื่อว่าเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทรงพลังที่สุดที่มนุษย์เคยสร้างขึ้นมาและส่งขึ้นไปศึกษาจักรวาลอันกว้างใหญ่
โดยชุดภาพที่ถ่ายโดย เจมส์ เว็บบ์ ประกอบไปด้วย 5 ภาพของ 5 วัตถุในจักรวาล ทั้งกระจุกกาแล็กซี เนบิวลา ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ซึ่งทั้งหมดจะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถทำความเข้าใจเรื่องราวความลึกลับของจักรวาลได้มากขึ้น
ภาพแรกมาแล้ว! ภาพจักรวาลคมชัดที่สุดจากกล้อง “เจมส์ เว็บบ์”
รอชม! ภาพถ่ายอวกาศชัดที่สุดในประวัติศาสตร์จาก “เจมส์ เว็บบ์”
ภาพจักรวาลที่ “ลึก” ที่สุด
ภาพแรกที่เผยแพร่ออกมาก่อนใครเพื่อนตั้งแต่วันที่ 11 ก.ค. คือภาพของ SMACS 0723 เป็นกระจุกกาแล็กซีมวลขนาดมหึมา เป็นภาพที่ถ่ายในลักษณะ Deep Field ด้วยกล้อง Near-Infrared Camera (NIRCam) เกิดจากการนำภาพที่ถ่ายด้วยความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกันตลอดระยะเวลา 12.5 ชั่วโมงมาประกอบกัน
สำหรับกระจุกกาแล็กซี SMACS 0723 นั้น มวลรวมของกระจุกกาแล็กซีนี้ทำหน้าที่เป็นเลนส์โน้มถ่วง ซึ่งขยายภาพกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลออกไปด้านหลังมันมาก ซึ่งกล้อง NIRCam ของเจมส์ เว็บบ์ ได้นำกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลเหล่านั้นมาโฟกัสให้คมชัด พวกมันมีโครงสร้างเล็ก ๆ จาง ๆ ที่นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยเห็นมาก่อน ซึ่งรวมถึงกระจุกดาวและลักษณะการกระจัดกระจาย หลังจากนี้ นักวิจัยจะเริ่มเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับมวล อายุ ประวัติศาสตร์ และองค์ประกอบของกาแล็กซีเหล่านี้
ภาพถ่ายที่สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบของดาวเคราะห์ได้
ภาพที่ 2 เป็นภาพของ WASP-96 b ดาวเคราะห์แก๊ส (Gaseous Planet) ขนาดยักษ์นอกระบบสุริยะที่อยู่ห่างออกไป 1,150 ปีแสง มีมวลครึ่งหนึ่งของดาวพฤหัสบดี
อย่างไรก็ตาม ภาพแรกของดาวเคราะห์ดวงนี้จะไม่ใช่ภาพของดาวเคราะห์โดยตรง แต่จะเป็นภาพบันทึกสเปกตรัมของแสงที่มาจากดาวเคราะห์นั้น เพื่อใช้ในการวิเคราะห์องค์ประกอบหรือโครงสร้างของดาวดวงดังกล่าว
เมื่อวันที่ 21 มิ.ย. กล้อง Near-Infrared Imager และ Slitless Spectrograph (NIRISS) ของ เจมส์ เว็บบ์ ได้ทำการตรวจวัดแสงจากดาวเคราะห์ WASP-96 B เป็นเวลา 6.4 ชั่วโมง
ผลปรากฏว่า ภาพถ่ายสเปกตรัมของเจมส์ เว็บบ์ สามารถ “มองเห็น” การมีอยู่ของโมเลกุลก๊าซในชั้นบรรยากาศของ WASP-96 b ได้ จากคุณลักษณะการดูดกลืนแสงของสสารต่าง ๆ ซึ่งโดยทั่วไปจะแตกต่างกัน ทำให้นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์ได้ว่า สสารเหล่านั้นเป็นอะไรบ้างจากค่าความต่างในการดูดกลืนแสง
จากภาพถ่ายสเปกตรัมดาว WASP-96 b พบว่า ชั้นบรรยากาศของดาวดวงนี้มี “น้ำ” เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลัก และยังพบโมเลกุลสำคัญของสสารอื่น ๆ เช่น ออกซิเจน มีเทน และคาร์บอนไดออกไซด์
สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถที่ไม่เคยมีมาก่อนของ เจมส์ เว็บบ์ ในการวิเคราะห์ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างออกไปหลายพันปีแสง การสังเกตการณ์องค์ประกอบของดาวเคราะห์ได้อย่างละเอียดและรวดเร็วของ เจมส์ เว็บบ์ ถือเป็นการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในการค้นหาดาวเคราะห์อื่นนอกจากโลกที่สิ่งมีชีวิตอาจอาศัยอยู่ได้
ภาพ “วาระสุดท้าย” ของดวงดาว
ภาพที่ 3 เป็นภาพของ Southern Ring Nebula หรือเนบิวลาวงแหวนใต้ เป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ (Planetary Nebula) หรือกลุ่มก้อนแก๊สที่ขยายตัวอยู่รอบ ๆ ดาวฤกษ์ที่กำลังตาย เนบิวลานี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางครึ่งปีแสง และอยู่ห่างจากโลกประมาณ 2,500 ปีแสง
ในการถ่ายนี้ เจมส์ เว็บบ์ ใช้กล้อง 2 ตัวในการบันทึกภาพ คือ NIRCam ในภาพซ้าย และ Mid-Infrared Instrument (MIRI) ในภาพขวา แสดงให้เห็นภาพของ ดาวฤกษ์ที่กำลังริบหรี่ใกล้ดับบริเวณใจกลาง ล้อมรอบด้วยก๊าซและฝุ่นที่กระจายออกไปเป็นเวลาหลายพันปีในทุกทิศทาง
ภาพจากกล้องแสดงให้เห็นว่า เนบิวลาวงแหวนใต้มีลักษณะเหมือนจะหันหน้าเข้าหากล้อง แต่ถ้าสามารถหมุนมันเพื่อมองดูรอบ ๆ ได้ จะพบว่า รูปร่างสามมิติของมันดูเหมือนชาม 2 ใบที่หันก้นชิดกัน และมีรูขนาดใหญ่ตรงกลาง
เนบิวลาดาวเคราะห์นี้เกิดขึ้นจากดาว 2 ดวงซึ่งถูกขังอยู่ในวงโคจรที่แน่นหนา ทำให้เกิดภูมิทัศน์ดังกล่าว จากการที่ดาวทั้งสองดึงดูดและโคจรรอบกันและกัน เหมือนกับการ “กวน” ก๊าซและฝุ่น ทำให้เกิดรูปแบบที่ไม่สมมาตร
เมฆก๊าซและฝุ่นจะถูกขับออกมาจากดาวฤกษ์ที่กำลังจะตาย เหมือนการพยายามสลัด “เปลือก” ออกมา จนเกิดเป็นเนบิวลา เนื่องจากเนบิวลาดาวเคราะห์ดำรงอยู่เป็นเวลาหลายหมื่นปี การสังเกตเนบิวลาจึงเหมือนกับการชมภาพยนตร์ในแบบสโลว์โมชัน เปลือกแต่ละชั้นที่ดาวฤกษ์ขับออกทำให้นักวิจัยสามารถศึกษาก๊าซและฝุ่นที่อยู่ภายในได้อย่างแม่นยำ
ก๊าซและฝุ่นที่ดาวฤกษ์ขับออกมาเหล่านี้ยังมีอายุยาวนานมาก จึงอาจเดินทางผ่านอวกาศเป็นเวลาหลายพันล้านปีและรวมเข้ากับดาวฤกษ์ดวงใหม่หรือดาวเคราะห์ดวงใหม่ กลายเป็นวัฏจักรชีวิตของดาวต่อไปไม่รู้จบ
ภาพแสดงปฏิสัมพันธ์ระหว่างกาแล็กซีที่ชัดที่สุด
ภาพที่ 4 คือภาพของ Stephan’s Quintet คือกระจุกกาแล็กซีที่อยู่ห่างจากโลก 290 ล้านปีแสง อยู่ในกลุ่มดาวเปกาซัส เป็นกลุ่มกาแล็กซีแบบ Compact Galaxy Group แรกที่โลกเคยค้นพบในปี 1877 ภายในประกอบด้วย 5 กาแล็กซี และ 4 ใน 5 ของกาแล็กซีเหล่านี้ถูกยึดเหนี่ยวกันไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง และกำลังถูกเหวี่ยงไปรอบ ๆ ซึ่งคาดว่าในอนาคต พวกมันจะถูกแรงโน้มถ่วงดึงดูดให้ค่อย ๆ รวมตัวกันกลายเป็นกาแล็กซีขนาดยักษ์
ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ ของนาซาได้เปิดเผยภาพของ Stephan’s Quintet ในมุมมองใหม่ มีความละเอียดมากกว่า 150 ล้านพิกเซลและเกิดขึ้นจากการประกอบไฟล์รูปภาพเกือบ 1,000 ไฟล์
ข้อมูลจาก เจมส์ เว็บบ์ ยังให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ว่า ปฏิสัมพันธ์ทางช้างเผือกมีส่วนขับเคลื่อนวิวัฒนาการกาแล็กซีในเอกภพยุคแรกไอย่างไร
ด้วยกล้องอินฟราเรดอันทรงพลังและความละเอียดเชิงที่สูงมาก เจมส์ เว็บบ์จึงแสดงรายละเอียดที่ไม่เคยเห็นมาก่อนในกระจุกกาแล็กซีนี้ เช่น ดาวฤกษ์อายุน้อยหลายล้านดวงที่ส่องประกาย และดาวฤกษ์ที่เกิดใหม่ทำให้ภาพดูงดงาม รวมถึงหางที่เกิดจากก๊าซ ฝุ่น และดาวฤกษ์ที่ถูกดึงเข้าหากันระหว่างกาแล็กซีจากผลของแรงโน้มถ่วง
ความชัดเจนของภาพที่ถ่ายโดย เจมส์ เว็บบ์ ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถชมและศึกษาการรวมตัวและปฏิสัมพันธ์ระหว่างกาแล็กซีได้ ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ไม่ค่อยได้เห็นรายละเอียดมากนักว่ากาแล็กซีที่อยู่ใกล้กันมากมีปฏิสัมพันธ์ต่อกันและกันอย่างไร
ภาพ Stephan's Quintet ที่มีรายละเอียดสูงที่สุดในประวัติศาสตร์นี้ จะให้ข้อมูลใหม่ที่มีค่ามากมายแก่นักดาราศาสตร์ เช่น ช่วยให้เข้าใจถึงอัตราการเกิดและเติบโตของหลุมดำมวลยิ่งยวดได้ เพราะเจมส์ เว็บบ์ สามารถถ่ายภาพเจาะทะลุม่านฝุ่นเพื่อเผยให้เห็นก๊าซร้อนใกล้หลุมดำมวลยิ่งยวดใกล้กับใจกลางกระจุกกาแล็กซีได้ด้วย ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นการไหลของก๊าซใกล้หลุมดำในระดับรายละเอียดที่ไม่เคยเห็นมาก่อน
“หน้าผาดวงดาว” ภาพเนบิวลาที่งดงามที่สุด
ภาพที่ 5 และภาพสุดท้าย Carina Nebula หรือเนบิวลากระดูกงูเรือ เป็นหนึ่งในเนบิวลาที่ใหญ่ที่สุดและสว่างที่สุดบนท้องฟ้า สามารถเห็นได้ด้วยตาเปล่าจากบนพื้นโลก อยู่ห่างออกไปประมาณ 7,600 ปีแสงในกลุ่มดาวกระดูกงูเรือในซีกฟ้าใต้ เนบิวลานี้เป็นแหล่งของดาวฤกษ์เกิดใหม่จำนวนมาก
การถ่ายภาพด้วยแสงอินฟราเรดโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ เจมส์ เว็บบ์ เผยให้เห็นสิ่งที่เป็นเหมือน “หน้าผาดวงดาว (Cosmic Cliff)” ที่ปกคลุมไปด้วยดวงดาวระยิบระยับสวยงาม
หน้าผาดวงดาวนี้ดูเหมือนภูเขาในโลกแฟนตาซี แต่ในความเป็นจริงมันคือขอบของก๊าซยักษ์ภายในเนบิวลากระดูกงูเรือและ “ยอดเขา” ที่สูงที่สุดในภาพนี้มีความสูงถึง 7 ปีแสง (ราว 66 ล้านล้านกิโลเมตร)
ที่รูปทรงของเนบิวลานี้ออกมาเป็นรูปหน้าผาหรือภูเขา เกิดจากการ “กัดเซาะ” โดยรังสีอัลตราไวโอเลตจากดาวอายุน้อย ส่วนสิ่งที่เป็นเหมือน “ไอน้ำ” ที่ลอยขึ้นมาจาก “ภูเขา” นั้นเป็นก๊าซร้อนและฝุ่นร้อนที่ไหลออกจากเนบิวลา อันเป็นผลมาจากการแผ่รังสีอย่างไม่หยุดยั้ง
เบื้องหลังหน้าผาที่ดูเหมือนเป็นภาพลวงตานี้ เต็มไปด้วยดาวฤกษ์ที่เกิดใหม่และดวงดาวอื่น ๆ ที่ถูกซ่อนไว้อย่างสมบูรณ์ เนื่องจาก เจมส์ เว็บบ์ มีความไวต่อแสงอินฟราเรด จึงสามารถมองผ่านฝุ่นจักรวาลเพื่อดูวัตถุเหล่านี้ได้
การสังเกตการณ์เนบิวลากระดูกงูเรือจะทำให้นักดาราศาสตร์มีความกระจ่างมากขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการก่อตัวของดาวฤกษ์ เพราะการกัดเซาะของรังสีจะทำให้บางส่วนของหน้าผาดวงดาวแตกตัวเป็นไอออนเคลื่อนเข้าสู่เนบิวลา มันจะค่อย ๆ ถูกดันเข้าไปในก๊าซและฝุ่น หากขอบนั้นพบกับวัตถุที่ไม่เสถียร แรงดันที่เพิ่มขึ้นจะทำให้วัตถุยุบตัวและก่อตัวเป็นดาวดวงใหม่
ในทางกลับกัน การรบกวนประเภทนี้อาจป้องกันการก่อตัวดาวฤกษ์ได้เช่นกัน เนื่องจากวัตถุที่จะก่อเป็นดาวถูกกัดเซาะออกไปก่อน
เปิดม่านการศึกษาจักรวาลบทใหม่
คาดว่าความก้าวหน้าของ เจมส์ เว็บบ์ จะช่วยนักดาราศาสตร์ในการศึกษาค้นคว้าด้านดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยาในหลายด้าน เช่น การศึกษาวัฏจักรชีวิตดาวฤกษ์ การก่อตัวของกาแล็กซี และการจำแนกลักษณะโดยละเอียดของดาวเคราะห์นอกระบบที่อาจมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้ ดังที่มีรายละเอียดใน 5 ภาพข้างต้น
ด้วยเหตุนี้ การนำกล้องโทรทรรศน์อวกาศ เจมส์ เว็บบ์ มาใช้จึงถือเป็นก้าวสำคัญของมวลมนุษยชาติในการพยายามศึกษาและทำความเข้าใจจักรวาลและอวกาศ ซึ่งถือเป็นโจทย์ใหญ่ที่สุดที่มนุษย์พยายามไขปริศนาความลับของมันมาโดยตลอด
เรียบเรียงจาก NASA
ภาพจาก NASA