รูปภาพแรกของจักรวาลคมชัดที่สุดจากกล้อง “เจมส์ เวบบ์”

12 ก.ค. นี้ นาซาจะเปิดเผยภาพถ่ายแรกจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ เจมส์ เวบบ์ กล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยมี ในวันที่ 12 ก.ค. กำลังจะมีเรื่องน่าตื่นเต้นในวงการดาราศาสตร์ นั่นคือการเปิดเผยภาพที่ถ่ายจาก “กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST)” ของนาซา (NASA) ซึ่งว่ากันว่า จะเป็นภาพของอวกาศที่ชัดที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยถ่ายได้เจมส์เวบบ์ เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ออกแบบมาเพื่อการศึกษาดาราศาสตร์อินฟราเรด หรือการศึกษาวัตถุอันสามารถมองเห็นได้ในคลื่นอินฟราเรด โดยเป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยปล่อยไปปฏิบัติภารกิจในอวกาศ ความละเอียดและความไวของอินฟราเรดที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมหาศาลจะช่วยให้เจมส์เวบบ์ สามารถมองเห็นวัตถุในอวกาศที่ก่อนหน้านี้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไม่สามารถถ่ายไว้ได้

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ เจมส์ เวบบ์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (อังกฤษ: James Webb Space Telescope; JWST) เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยองค์การนาซาองค์การอวกาศยุโรป (ESA) และองค์การอวกาศแคนาดา (CSA) มีเป้าหมายเพื่อสืบทอดภารกิจของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในการเป็นภารกิจฟิสิกส์ดาราศาสตร์หลักของนาซา กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ. 2021 มันสามารถสังเกตภาพในช่วงคลื่นอินฟราเรดด้วยความคมชัดและความไวแสงมากกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล นอกจากนี้ มันสามารถสังเกตวัตถุและเหตุการณ์ที่ห่างไกลในเอกภพได้ด้วย เช่น การกำเนิดและวิวัฒนาการของดาราจักร และลักษณะชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ เป็นต้น

รูปแรกจาก เจมส์ เวบบ์

ปธน.สหรัฐฯ และนาซาเปิดเผยภาพถ่ายจักรวาลภาพแรกที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ “เจมส์ เว็บบ์” ก่อนเผยชุดภาพทั้งหมดคืนนี้ เมื่อวานนี้ (11 ก.ค.) ประธานาธิบดีสหรัฐฯ โจ ไบเดน ร่วมกับนาซา (NASA) ได้เผยแพร่ภาพแรกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) ซึ่งแสดงภาพอินฟราเรดที่ลึกและคมชัดที่สุดของจักรวาลอันไกลโพ้นเท่าที่มนุษย์เคยถ่ายได้

ภาพแรกที่เผยแพร่ออกมานี้ คือภาพของ SMACS 0723 เป็นกระจุกกาแล็กซีมวลขนาดมหึมา เป็นภาพที่ถ่ายในลักษณะ Deep Field ด้วยกล้อง Near-Infrared Camera (NIRCam) เกิดจากการนำภาพที่ถ่ายด้วยความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกันตลอดระยะเวลา 12.5 ชั่วโมงมาประกอบกัน

เจมส์ เว็บบ์ สามารถเก็บภาพอวกาศและจักรวาลได้ลึกกว่าที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเคยทำได้ และภาพที่ลึกที่สุดของฮับเบิลก็ต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์จึงจะได้มา ซึ่งนานกว่าเจมส์ เว็บบ์ ที่ใช้เวลาเพียงครึ่งวันบนโลกหลายเท่า

สำหรับกระจุกกาแล็กซี SMACS 0723 นั้น มวลรวมของกระจุกกาแล็กซีนี้ทำหน้าที่เป็นเลนส์โน้มถ่วง ซึ่งขยายภาพกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลออกไปด้านหลังมันมาก

ซึ่งกล้อง NIRCam ของเจมส์ เว็บบ์ ได้นำกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลเหล่านั้นมาโฟกัสให้คมชัด พวกมันมีโครงสร้างเล็ก ๆ จาง ๆ ที่นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยเห็นมาก่อน ซึ่งรวมถึงกระจุกดาวและลักษณะการกระจัดกระจาย หลังจากนี้ นักวิจัยจะเริ่มเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับมวล อายุ ประวัติศาสตร์ และองค์ประกอบของกาแล็กซีเหล่านี้

ด้านไบเดนกล่าวว่า “ภาพเหล่านี้จะย้ำเตือนโลกว่า สหรัฐฯ สามารถทำสิ่งที่ยิ่งใหญ่ได้ และย้ำเตือนคนอเมริกัน โดยเฉพาะลูกหลานของเรา ว่าไม่มีอะไรเกินความสามารถของเรา เราสามารถเห็นความเป็นไปได้ที่ไม่มีใครเคยเห็นมาก่อน เราสามารถไปในที่ที่ไม่มีใครเคยไปมาก่อนได้”

เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศ เจมส์ เวบบ์

เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ หนึ่งในสิ่งประดิษฐ์เพื่อการสำรวจอวกาศของมนุษย์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดกล้องโทรทรรศน์อวกาศ “เจมส์ เวบบ์” (James Webb Space Telescope) หนึ่งในสิ่งประดิษฐ์เพื่อการสำรวจอวกาศของมนุษย์

ที่อาจนำไปสู่การค้นพบทางด้านอวกาศใหม่ ๆ ไขความลับของจุดกำเนิดจักรวาล รวมไปถึงการสังเกตการณ์ดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล ในช่วงการเริ่มต้นโครงการกล้องอวกาศเจมส์ เวบบ์ มีชื่อเดิมว่า “Next Generation Space Telescope” ก่อนได้รับการตั้งชื่อใหม่เพื่อเป็นเกียรติให้กับเจมส์ อี. เวบบ์ อดีตผู้บริหารองค์การนาซาในช่วงปี 1961-1968 และเป็นผู้อยู่เบื้องหลังคนหนึ่งในความสำเร็จของการส่งมนุษย์อวกาศคนแรกไปดวงจันทร์ในโครงการอะพอลโลในช่วงปี 1969

ปัญหาและอุปสรรคในการพัฒนากล้อง 

ในช่วงแรกของการเปิดตัวโครงการคาดว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์จะต้องใช้งบประมาณ 1,000 – 3,500 ล้านดอลลาร์ แม้จะมีการเพิ่มลดงบประมาณอยู่เป็นระยะสุดท้ายกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์

ใช้งบประมาณไปกว่า 10,000 ล้านดอลลาร์ หรือประมาณ 335,284 ล้านบาท แม้ตัวกล้องประกอบเสร็จสิ้นในช่วงปี 2016 แต่นาซาใช้เวลาในการทดสอบและกว่าจะปล่อยขึ้นสู่อวกาศได้สำเร็จต้องรอจนถึงปี 2021 เนื่องจากประสบปัญหาทั้งในด้านเทคนิคของตัวกล้องที่ไม่สามารถปล่อยให้มีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นได้หากถูกส่งขึ้นสู่อวกาศไปแล้ว นอกจากนี้ยังมีปัญหาที่อยู่นอกเหนือความคาดหมาย เช่น พายุและน้ำท่วมใหญ่ในสหรัฐอเมริกา จนทำให้เจ้าหน้าที่ต้องนั่งเรือเข้ามาทำงาน รวมไปถึงการระบาดของ COVID-19 ซึ่งส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตจำนวนมากในสหรัฐอเมริกา

แผ่นกระจกและอุปกรณ์ป้องกันรังสีจากดวงอาทิตย์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ มีลักษณะโดดเด่นจากแผ่นกระจกทรง 6 เหลี่ยม ขนาดใหญ่ 18 แผ่น ความกว้างรวมกัน 6.5 เมตร ด้านบนของตัวกล้องเรียกว่า Optical Telescope Element (OTE) แผ่นกระจกทรง 6 เหลี่ยม

แต่ละชิ้นมีขนาดประมาณ 1.32 เมตร ผลิตจากเบริลเลียม (Beryllium) เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมากกว่าแก้วและเคลือบด้วยทองคำ สาเหตุที่ต้องแบ่งกระจกออกเป็น 18 แผ่น แยกออกจากกันมาจากการลดน้ำหนักและการส่งกล้องขึ้นสู่อวกาศทำได้ง่ายกว่า

เนื่องจาก “กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์” เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศประเภทคลื่นอินฟราเรดที่จะทำงานได้ดีในอุณหภูมิต่ำ ทีมงานวิศวกรจึงได้ออกแบบ แผ่นบังแสงดวงอาทิตย์ (Sunshield) ขนาดใหญ่หลายตารางเมตร ผลิตจากวัสดุผสมซิลิคอน อะลูมิเนียมและทองคำ เพื่อช่วยป้องกันรังสีจากดวงอาทิตย์ และรักษาอุณหภูมิของกล้องเอาไว้ที่ -223 องศาเซลเซียส โดยในขณะที่กล้องโทรทรรศน์เดินทางไปยังตำแหน่ง L2 แผ่นบังแสงดาวอาทิตย์จะถูกพับเก็บไว้คล้ายการพับกระดาษ และคลี่ออกมาเดินทางไปถึงตำแหน่งที่กำหนด

ทำไมต้องตำแหน่งจุดลากรางจ์ 2 หรือ L2

จุดลากรางจ์ (Lagrange Point ) 2 หรือ L2 ถูกค้นพบโดยนักคณิตศาสตร์อิตาเลียน-ฝรั่งเศส ชื่อ โจเซฟ ลากรองจ์ ในช่วงปี 1772 เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์กันของจุด 5 จุด L1, L2, L3, L4 และ L5 ตามกฎแรงโน้มถ่วง หากใช้โลกอยู่ตรงกลางตำแหน่ง L3 จะอยู่หลังดวงอาทิตย์ ตำแหน่ง L1 จะอยู่ด้านหน้าของโลกระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ตำแหน่ง L4 และ L5 จะอยู่ด้านซ้ายขวาของโลก ส่วนตำแหน่ง L2 ซึ่งเป็นจุดที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ จะไปโคจรอยู่บริเวณนั้นตั้งอยู่ด้านหลังของโลกห่างโลกประมาณ 1.5 ล้านกิโลเมตร ห่างจากดวงจันทร์ประมาณ 4 เท่า โดยโลกจะบังดวงอาทิตย์อยู่เกือบตลอดเวลา อย่างไรก็ตามมีบางช่วงที่แสงอาทิตย์สามารถส่องมาถึงตำแหน่ง L2 เพียงพอที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยแผงโซลาร์เซลล์ให้กับยาน

ภายหลังกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เดินทางขึ้นสู่อวกาศ กล้องจะเดินทางไปยังตำแหน่ง L2 ซึ่งในตำแหน่งนี้แม้จะยังมีอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของโลกและดวงอาทิตย์ แต่ก็มีความสมดุลของแรงโน้มถ่วงเพียงพอที่จะใช้ติดตั้ง กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ต้องการความเสถียรในการบันทึกภาพความคมชัดสูง กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ไม่ใช่กล้องตัวแรกที่เดินทางไปประจำยังบริเวณตำแหน่ง L2 ก่อนหน้านี้มีกล้องตัวอื่นเคยถูกส่งไปยังบริเวณนี้ เช่น ดาวเทียม Wilkinson Microwave Anisotropy Probe ในปี 2001 กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Herschel (Herschel Space Observatory) ในปี 2009 ดาวเทียมสำรวจ Planck ในปี 2009

ประสิทธิภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ เจมส์ เวบบ์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เป็นการรวมเอาสุดยอดเทคโนโลยีของอารยธรรมมนุษย์เอาไว้ในกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวเดียว และใช้งบประมาณในการก่อสร้างและขนส่งแพงที่สุดในประวัติศาสตร์การพัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศ ผลลัพธ์ที่ได้จากการใช้งานกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ อาจนำไปสู่การไขความลับจักรวาล จุดกำเนิดของจักรวาล นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่ากล้องจะสามารถมองย้อนกลับไปกว่า 13,600 ล้านปีแสง ในยุคที่กาแล็กซีเพิ่งถือกำเนิดขึ้นในอวกาศหรือประมาณช่วงที่แสงถือกำเนิดขึ้นประมาณ 1% นอกจากนี้ยังสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สังเกตการณ์ดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ เพื่อการค้นพบใหม่ ๆ รวมไปถึงดาวเคราะห์ที่อาจมีสภาพที่เอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต