วงการดาราศาสตร์ตื่นตาตื่นใจ! กับปรากฏการณ์อันน่าทึ่งของกล้องโทรทรรศน์ ‘เจมส์ เวบบ์’

ความก้าวหน้าของวงการดาราศาสตร์

ย้อนกลับไปเมื่อช่วงคริสต์มาสปี 2021 นักดาราศาสตร์และแฟนๆ อวกาศทั่วโลกต่างมารวมตัวกันเพื่อชมการเปิดตัว ‘กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST)’ ซึ่งได้รับการคาดหวังอย่างมาก แต่ทว่าการปรากฏตัวของกล้องโทรทรรศน์ดังกล่าวก็ยังเต็มไปด้วยความเคลือบแคลงและข้อโต้แย้งตั้งแต่การใช้งบประมาณเกิน กระบวนการที่ล่าช้ากว่ากำหนด ไปจนถึงการตั้งชื่อตามอดีตผู้บริหาร NASA ที่ถูกกล่าวหาว่าเป็นชาวรักร่วมเพศอีกด้วย 

แม้จะมีการถกเถียงกันเรื่องการตั้งชื่อและประวัติของกล้องโทรทรรศน์ แต่มีสิ่งหนึ่งที่ชัดเจนมากในช่วงปีที่ผ่านมา (2022) นั่นก็คือ ความสามารถของ JWST ที่น่าทึ่งมากอย่างปฏิเสธไม่ได้ โดยภาพถ่ายแรกของมันในอวกาศได้ปรากฏแก่สายตาชาวโลกในเดือนกรกฎาคม 2022 ซึ่งทำให้นักดาราศาสตร์ได้มองเห็นมุมมองใหม่ในการศึกษาความลึกลับของอวกาศที่หลากหลาย 

สำหรับจุดมุ่งหมายของ JWST คือ ความทะเยอทะยานที่จะศึกษาและมองย้อนกลับไปยังดาราจักรรุ่นแรกๆ ซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อเอกภพยังใหม่อยู่ ทั้งนี้ เพราะแสงต้องใช้เวลาในการเดินทางจากแหล่งกำเนิดมายังเราบนโลก นักดาราศาสตร์จึงสามารถย้อนเวลากลับไปดูดาราจักร หรือกาแล็กซียุคแรกสุดที่ก่อตัวขึ้นเมื่อกว่า 13 พันล้านปีก่อนได้ 

แม้ว่าจะมีการถกเถียงในหมู่นักดาราศาสตร์เกี่ยวกับความแม่นยำของการค้นพบกาแล็กซีในยุคแรกๆ เนื่องจากบางส่วนของเครื่องมือ JWST ยังไม่ได้รับการปรับเทียบ (Calibrate) ข้อมูลอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงมีช่องว่างอยู่บ้างว่ากาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุดมีอายุเท่าไร อย่างไรก็ดี การค้นพบล่าสุดนั้นก็สนับสนุนความคิดที่ว่า JWST ได้พบกาแล็กซีตั้งแต่ 350 ล้านปีแรกหลัง ‘บิกแบง’ หรือ ทฤษฎีจำลองกำเนิดเอกภพ แล้ว 

และนั่นทำให้กาแล็กซีเหล่านี้เป็นกาแล็กซีที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่นักดาราศาสตร์เคยสังเกตมา และพวกมันก็มีสิ่งที่น่าประหลาดใจอยู่ไม่น้อย เช่น ดาราจักรนั้นสว่างกว่าที่คาดไว้มาก หมายความว่าเรายังจะได้เรียนรู้อีกว่ากาแล็กซีก่อตัวอย่างไรในเอกภพยุคแรก 

กาแล็กซียุคแรกๆ เหล่านี้ระบุได้โดยใช้การสำรวจและภาพถ่ายอวกาศห้วงลึก โดยจะใช้ JWST ในการดูท้องฟ้าเป็นหย่อมๆ ซึ่งอาจดูว่างเปล่าเมื่อมองแวบแรก ประกอบกับพื้นที่เหล่านี้ไม่มีวัตถุสว่างอย่างดาวเคราะห์ในระบบสุริยะและตั้งอยู่ห่างจากใจกลางกาแล็กซีของเรา ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถมองออกไปในห้วงอวกาศเพื่อตรวจจับวัตถุที่อยู่ไกลแสนไกลเหล่านี้ได้
 

ความอัศจรรย์ของกล้องโทรทัศน์ เจมส์ เวบบ์

JWST สามารถตรวจจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบได้เป็นครั้งแรก และเพิ่งค้นพบสารประกอบอื่นๆ ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ WASP-39b หรือดาวพฤหัสบดีร้อน เช่น ไอน้ำและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ นอกจากนี้ นักดาราศาสตร์ยังสังเกตเห็นบรรยากาศว่ามีปฏิสัมพันธ์กับแสงจากดาวฤกษ์แม่ของดาวเคราะห์อย่างไร เนื่องจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกสร้างขึ้นจากปฏิกิริยาทางเคมีกับแสงนั่นเอง 

ทั้งนี้ การเรียนรู้เกี่ยวกับชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบนั้นเป็นสิ่งสำคัญ หากเราต้องการค้นหาดาวเคราะห์ที่คล้ายโลกและค้นหาสิ่งมีชีวิต เครื่องมือรุ่นก่อนจะสามารถระบุดาวเคราะห์นอกระบบและระบุข้อมูลพื้นฐานได้ เช่น มวลหรือเส้นผ่านศูนย์กลาง รวมถึงระยะทางที่พวกมันโคจรห่างจากดาวฤกษ์  

อย่างไรก็ดี เพื่อให้เข้าใจว่าการอยู่บนดาวเคราะห์เหล่านี้จะเป็นอย่างไร เราจึงจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับชั้นบรรยากาศของพวกมัน โดยข้อมูลจาก JWST จะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถมองหาดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้ซึ่งอยู่ไกลออกไปนอกระบบสุริยะของเรา 

JWST ไม่ได้นำมาใช้สำรวจดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลเท่านั้น แต่ยังถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา รวมถึงเนปจูนและดาวพฤหัสบดีด้วย และในไม่ช้าก็จะถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาดาวยูเรนัสเช่นกัน

นอกจากนี้ ช่วงคลื่นแสงอินฟราเรดของ JWST ยังมีความละเอียดและความแม่นยำสูงจนสามารถมองเห็นวัตถุขนาดเล็กได้แม้ว่าดาวเคราะห์นั้นจะสว่างมากก็ตาม อาทิ จับภาพแสงออโรราและจุดแดงใหญ่ของดาวพฤหัสบดี วงแหวนของดาวพฤหัสบดีที่เห็นไม่ค่อยบ่อยนัก ตลอดจนวงแหวนของดาวเนปจูนซึ่งมองเห็นชัดที่สุดในรอบกว่า 30 ปีเลยทีเดียว  

อย่างไรก็ดี การสำรวจครั้งสำคัญของ JWST ในปีที่ผ่านมา ก็คือ ดาวอังคาร ดาวเคราะห์นอกโลกที่มีการลงสำรวจบ่อยครั้ง โดยมีทั้งยานสำรวจและยานอวกาศลงจอดจำนวนมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นั่นหมายความว่านักดาราศาสตร์มีความเข้าใจเกี่ยวกับองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศบนดาวอังคารค่อนข้างดี และกำลังเริ่มเรียนรู้เกี่ยวกับระบบสภาพอากาศของมัน  

ถึงกระนั้นในบางครั้ง JWST ก็มีความยากลำบากในการศึกษาดาวอังคาร เพราะมันสว่างและอยู่ใกล้มาก แต่ปัจจัยเหล่านั้นก็ทำให้ดาวอังคารกลายเป็นพื้นที่ทดสอบที่สมบูรณ์แบบเพื่อดูว่ากล้องโทรทรรศน์ใหม่นี้มีความสามารถอะไรบ้าง
 

กล้องโทรทรรศน์ที่เนรมิตสารพัดประโยชน์

จุดมุ่งหมายอีกประการของ JWST คือ การเรียนรู้เกี่ยวกับวงจรชีวิตของดวงดาว ซึ่งปัจจุบันนักดาราศาสตร์เข้าใจในวงกว้าง พวกเขารู้ว่าก้อนเมฆฝุ่นและแก๊สก่อตัวเป็นกลุ่มก้อนซึ่งรวบรวมมวลสารมากขึ้น แล้วยุบตัวเพื่อก่อตัวเป็น ‘ดาวฤกษ์ก่อนเกิด’ เป็นต้น แต่แน่นอนว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้อย่างไรนั้นจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม ทั้งนี้ พวกเขายังเรียนรู้เกี่ยวกับภูมิภาคที่ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้น และเหตุใดดาวฤกษ์จึงมีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นกลุ่ม

JWST มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการศึกษาประเด็นนี้ เนื่องจากเครื่องมืออินฟราเรดช่วยให้สามารถมองผ่านเมฆฝุ่นเพื่อดูภายในบริเวณที่ดาวกำลังก่อตัว อาทิ ‘เสาแห่งการก่อกำเนิด (Pillars of Creation)’ ซึ่งเกิดจากแก๊สและฝุ่นระหว่างดวงดาวในเนบิวลาอินทรีที่ก่อขึ้นเป็นรูปเสา โดย JWST ได้แสดงให้เห็นความยาวคลื่นต่างๆ ลักษณะของฝุ่นและการก่อตัวของดาวขึ้น 

นอกจาก Pillars of Creation ซึ่งกลายเป็นหนึ่งในมรดกที่ใหญ่ที่สุดของ JWST ที่บันทึกภาพอวกาศอันน่าทึ่งเอาไว้ ก็ยังมีเนบิวลากระดูกงูเรือ (Carina Nebula) เนบิวลาบึ้ง หรือ เนบิวลาทารันทูลา (Tarantula Nebula) วงแหวนฝุ่นที่ปล่อยจากดาวคู่วูล์ฟ-ราเยท์ (Wolf-Rayet 140) ตลอดจนดาวพฤหัสบดีในช่วงคลื่นอินฟราเรดอีกด้วย 

และนี่คือปรากฏการณ์ของ JWST ที่สร้างความตื่นตาตื่นใจให้กับวงการดาราศาสตร์และชาวโลกในปีที่ผ่านมามากมาย สำหรับปีนี้ 2023 ต้องคอยติดตามว่ากล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ จะค้นพบหรือสร้างปรากฏการณ์อะไรที่น่าทึ่งต่อไปอีก