วันนี้หน่วยงานอวกาศของอเมริกา (NASA) ยุโรป (ESA) และแคนาดา (CSA) ได้เผยแพร่ภาพสีและข้อมูลสเปกโทรสโกปีแรกจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) Olivier Berné ผู้ประสานงานโครงการสังเกตการณ์โครงการแรกๆ ที่เกี่ยวข้องกับกล้องโทรทรรศน์ ได้แบ่งปันข้อมูลเชิงลึกของเขาเกี่ยวกับภาพ
ในที่สุด คุณก็สามารถเห็นภาพแรกจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ที่เปิดตัวเมื่อเดือนธันวาคมปีที่แล้ว คุณคิดอย่างไร?
Olivier Berné: 1 มันเย้ายวนมาก! ภาพเหล่านี้มีความพิเศษด้วยความลึกและความคมชัดของรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อนในหอสังเกตการณ์บนบกหรือในอวกาศ เช่น ฮับเบิล ผลลัพธ์เริ่มแรกแสดงความไวที่น่าทึ่ง มากกว่าเดิม 6-10 เท่า วิธีนี้ช่วยให้เราสามารถสังเกตวัตถุที่อยู่ห่างไกลออกไปได้ในที่สุด เช่น ดาราจักรดึกดำบรรพ์ หรือมีทัศนวิสัยที่ดีกว่าสำหรับวัตถุที่อยู่ใกล้กว่าซึ่งไม่สว่างมาก เช่น ดาวฤกษ์หรือดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้น นอกจากนี้ยังมีข้อมูลอีกมากมายในภาพเหล่านี้ที่มีความละเอียดสูงกว่า ด้วยกระจกของ James Webb ที่มีขนาด 6.5 เมตร ในแง่ที่เป็นรูปธรรม ในแง่ของรายละเอียด มันเหมือนกับการเปลี่ยนจากภาพวาดอิมเพรสชันนิสต์ไปสู่สไตล์เรียลลิสต์
กระจุกกาแลคซี SMACS 0723 มีขนาดใหญ่มากจนขยายและบิดเบือนแสงของวัตถุที่อยู่ด้านหลัง นอกจากความสามารถของ JWST แล้ว ยังช่วยให้ได้มุมมองภาคสนามที่ลึกสำหรับประชากรดาราจักรทั้งที่อยู่ห่างไกลและจางจริงภายใน ซึ่งสร้าง “ภาพที่ลึกที่สุดในจักรวาลของเราที่เคยมีมา” Olivier Berné กล่าว
NASA, ESA, CSA และ STScI
แบ่งปัน
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ยังสามารถสังเกตแสงที่มองเห็นได้ แต่จะสังเกตได้ในอินฟราเรดเป็นหลัก ทำไมถึงเป็นอย่างนั้น?
โอบี: ความยาวคลื่นอินฟราเรดมีขนาดใหญ่กว่าสเปกตรัมที่มองเห็นได้ การสังเกตด้วยอินฟราเรดช่วยให้เราสามารถย้อนกลับไปในอดีตของจักรวาลได้ และสังเกตกาแลคซีที่ก่อตัวขึ้นในเอกภพยุคแรกๆ เนื่องจากเอกภพกำลังขยายตัว สัญญาณแสงจากดาราจักรแรกเหล่านี้จึงถูกเลื่อนไปทางอินฟราเรดอย่างมาก ตกนอกสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ดังนั้นเราจึงต้องหาแสงของพวกมันในอินฟราเรดเพื่อทำความเข้าใจธรรมชาติของดาวฤกษ์ดวงแรกของจักรวาล และวิธีที่พวกมันก่อตัวขึ้นหลังจากบิกแบงเมื่อประมาณ 13.5 พันล้านปีก่อน ระยะชัดลึกของดาราจักรที่อยู่ห่างไกลที่เราเห็นในภาพนี้เป็นภาพประกอบที่สมบูรณ์แบบของความสามารถของ JWST ในเรื่องนี้ ความยาวคลื่นเหล่านี้ยังทำให้สามารถสังเกตดาวฤกษ์หรือดาวเคราะห์ที่เพิ่งตั้งไข่ผ่านรังไหมของฝุ่นและก๊าซที่อยู่รอบๆ พวกมันได้
เนบิวลาวงแหวนใต้ตั้งอยู่ในกลุ่มดาวที่อยู่ห่างจากโลกประมาณ 2,000 ปีแสง เป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นกลุ่มเมฆก๊าซที่กำลังขยายตัว ล้อมรอบดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายซึ่งมองเห็นได้ตรงกลาง “ระดับของรายละเอียดนั้นน่าทึ่งมาก: คุณสามารถมองเห็นพื้นผิวที่ละเอียดซึ่งก่อนหน้านี้มองไม่เห็น” Olivier Berné กล่าวอย่างกระตือรือร้น
NASA, ESA, CSA และ STScI
แบ่งปัน
นักวิทยาศาสตร์ใช้ภาพเหล่านี้เพื่อการวิจัยหรือไม่?
OB: รูปภาพเหล่านี้ใช้สีปลอมเพื่อจุดประสงค์ด้านสุนทรียะ โดยทั้งหมดในขณะที่นำเสนอข้อมูลที่ปกติไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ใช้ภาพสีเหล่านี้กับงานโดยตรง พวกเขาสนใจเป็นพิเศษในข้อมูลที่รวบรวมโดยตัวกรองของกล้องโทรทรรศน์แต่ละตัว ที่ความยาวคลื่นเฉพาะสำหรับภาพหรือผ่านสเปกโตรกราฟ ข้อมูลนี้จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิ ความหนาแน่น และองค์ประกอบทางเคมี และบางครั้งการเคลื่อนที่ของวัตถุที่สังเกตพบ สิ่งนี้ทำให้เราเข้าใจปรากฏการณ์ทางกายภาพในที่ทำงาน
อย่างไรก็ตาม บทบาทของเจมส์ เวบบ์ไม่ได้เป็นเพียงวิทยาศาสตร์เท่านั้น ด้วยภาพอันน่าอัศจรรย์ที่เข้าถึงผู้คนทั่วไป กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลจึงส่งผลกระทบอย่างมากต่อการที่มนุษย์มองเห็นจักรวาล และต่อจินตนาการร่วมกันเกี่ยวกับจักรวาลที่เราอาศัยอยู่ เป็นบทบาทพื้นฐานที่ JWST จะบรรลุผลอย่างแน่นอน อย่างน้อยก็มีความสำคัญพอๆ กับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ ฉันเดิมพันว่าจะมีการพาดพิงถึงงานของฮับเบิลในภาพที่เผยแพร่ในวันนี้ และภาพที่แสดงเนบิวลาคารินาพิสูจน์ให้ฉันเห็นว่าถูกต้อง!
JWST เปิดเผยสเปกตรัมของบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบก๊าซยักษ์ WASP-96b ดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ห่างจากโลกเกือบ 1,150 ปีแสง (ในกลุ่มดาวฟีนิกซ์) โคจรรอบดาวฤกษ์ทุกๆ 3.4 วัน และมีมวลประมาณครึ่งหนึ่งของดาวพฤหัสบดี
NASA, ESA, CSA และ STScI
แบ่งปัน
แต่ข้อมูลที่หน่วยงานด้านอวกาศเผยแพร่ในวันนี้มีค่าสำหรับคุณ คุณสามารถอธิบายในเรื่องใดได้บ้าง?
OB: วันนี้หน่วยงานต่างๆ ได้เผยแพร่ภาพที่น่าชื่นชมเหล่านี้ รวมทั้งข้อสังเกตที่เกิดขึ้นและข้อมูลที่สร้างขึ้นในระหว่างขั้นตอนการทดสอบ ข้อมูลนี้มีความสนใจทางวิทยาศาสตร์อย่างมาก เนื่องจากช่วยให้เราประเมินคุณภาพของเครื่องมือต่างๆ และทดสอบอัลกอริธึมการประมวลผลข้อมูลที่เราจัดเตรียมไว้ นักดาราศาสตร์และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อย่างฉันรออย่างใจจดใจจ่อมาหลายทศวรรษแล้วที่จะดำเนินการวิทยาศาสตร์ด้วยกล้องโทรทรรศน์นี้!
การสังเกตของคุณเองจะมีขึ้นระหว่างวันที่ 10 กันยายนถึง 3 ตุลาคม คุณกำลังพยายามวิเคราะห์อะไร และข้อดีอะไรที่ JWST เสนอให้โครงการของคุณ
โอบี:ทีมของเราประสานงานโดยผู้จัดการสามคน ได้แก่ Els Peeters ที่มหาวิทยาลัย Western Ontario ในแคนาดา Emilie Habart จาก Institut d’astrophysique spatiale (ฝรั่งเศส) และตัวฉันเอง ทั้งสามคนนี้ประสานงานทีมนานาชาติที่มีบุคลากรประมาณ 150 คนจาก 18 ประเทศ โดยมีทีมนักวิจัยหลัก 30 คน เราได้ใช้เวลา 40 ชั่วโมงในการสังเกตการณ์เพื่อศึกษาเนบิวลานายพราน กลุ่มเมฆก๊าซและฝุ่นใจกลางกลุ่มดาวที่มีชื่อเดียวกัน สล็อตหาได้ยาก โดยมีเพียง 13 โครงการที่ได้รับการคัดเลือกจากทั่วโลกในช่วงแรกนี้ หรือผู้โชคดีประมาณหนึ่งรายต่อผู้สมัคร 10 คน เราเป็นโปรแกรมเดียวที่รับผิดชอบหลักภาษาฝรั่งเศส
Stephan’s Quintet อยู่ห่างออกไปประมาณ 290 ล้านปีแสง มีความโดดเด่นในการเป็นกลุ่มดาราจักรขนาดเล็กกลุ่มแรกที่ค้นพบในปี พ.ศ. 2420 กาแล็กซีสี่ในห้าแห่งภายในกลุ่มถูกกักขังอยู่ในการเต้นรำของจักรวาลที่มีการเผชิญหน้ากันอย่างใกล้ชิดซ้ำแล้วซ้ำเล่า สำหรับ Olivier Berné “มันเหมือนกับการซูมไปถึงระยะอนันต์และค้นหารายละเอียดมากขึ้นเรื่อยๆ มันไม่ธรรมดาเลย”
NASA, ESA, CSA และ STScI
แบ่งปัน
เนบิวลานายพรานมีความน่าสนใจในสองประการ อย่างแรกคือบริเวณที่ก่อตัวดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ซึ่งอย่างน้อยก็เป็นตัวแทนบางส่วนของสภาพแวดล้อมที่ระบบสุริยะได้ก่อตัวขึ้น การศึกษาช่วยให้เราสามารถย้อนเวลากลับไปและทำความเข้าใจได้ดีขึ้นผ่านการเปรียบเทียบการก่อตัวของดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ที่ล้อมรอบเช่นโลก
ประการที่สอง กาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลจากเจมส์ เว็บบ์ อยู่ในจุดที่วิวัฒนาการของดาราจักรซึ่งก่อตัวเป็นดาวฤกษ์หลายดวง ดังนั้น การแผ่รังสีอินฟราเรดของพวกมันจึงถูกครอบงำด้วยสัญญาณแสงที่คล้ายกับสัญญาณที่เราได้รับจากเนบิวลานายพราน ความแตกต่างคือกลุ่มดาวนายพรานอยู่ใกล้พอที่จะให้เราสังเกตบริเวณต่างๆ ของเนบิวลาที่มีพารามิเตอร์ต่างกัน (อุณหภูมิและความหนาแน่นของก๊าซ อัตราการก่อตัวดาว ความเข้มของสนามรังสี ฯลฯ) โครงการของเราคือการจัดหาแบบจำลองที่เชื่อมต่อด้านสัญญาณแสงกับพารามิเตอร์เหล่านี้ แม่แบบบางอย่างจะช่วยให้เราตีความสัญญาณที่ได้รับจากดาราจักรที่อยู่ห่างไกลออกไป เราได้เตรียมโครงการนี้มาประมาณ 10 ปีแล้ว และการสังเกตเหล่านี้จะเป็นศูนย์กลางของการวิจัยของเราเป็นเวลาหลายปี!
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ยักษ์ที่ให้บริการความรู้
JWST เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ใหญ่และทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยมีมา มันถูกสร้างขึ้นเพื่อให้เข้าใจระบบสุริยะของเรามากขึ้น เพื่อสังเกตโลกที่อยู่ห่างไกลที่อยู่รอบดาวฤกษ์อื่น และเพื่อตรวจสอบต้นกำเนิดของจักรวาล มันเติบโตจากความร่วมมือระหว่างประเทศระหว่าง NASA, ESA และ Canadian Space Agency (CSA) ESA ได้จัดเตรียมเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์สองชิ้นจากสี่เครื่องมือของ Webb: สเปกโตรกราฟ NIRSpec และ 50% ของ MIRI spectrograph และ imager มีห้องปฏิบัติการที่เกี่ยวข้องกับ CNRS จำนวนหนึ่งเข้าร่วม เช่น Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique, Laboratoire d’astrophysique de Marseille หรือ Institut d’astrophysique spatiale กล้องโทรทรรศน์อยู่บนจรวด Ariane 5 ที่ปล่อยจากศูนย์อวกาศยุโรปในเฟรนช์เกียนาเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม พ.ศ. 2564 ด้วยกระจกขนาด 6.5 เมตร
