กล้องโทรทรรศน์อวกาศเวบบ์เปิดประตูสู่การค้นพบที่ยังไม่มีใครจินตนาการ

ภาพชุดแรกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ อันทรงพลังได้เปิดฉากการสำรวจอวกาศบทใหม่ แต่นักดาราศาสตร์กล่าวว่าการค้นพบที่สืบเนื่องที่สุดของหอดูดาวอาจเป็นสิ่งที่พวกเขายังคิดไม่ถึง

กาแล็กซีที่ชนกันในระยะไกล ดาวเคราะห์นอกระบบก๊าซยักษ์ และระบบดาวใกล้ตายเป็นวัตถุท้องฟ้ากลุ่มแรกที่ถูกจับโดยหอดูดาวมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ โดยนำเสนอความสามารถในการถ่ายภาพอินฟราเรดที่หลากหลายบนจอแสดงผลที่มีสีสัน และพิสูจน์การทำงานของกล้องโทรทรรศน์ตามที่ออกแบบไว้

แกลเลอรีภาพถ่ายยุคแรกๆ และข้อมูลสเปกโตรกราฟีของเว็บบ์ ซึ่งนักดาราศาสตร์เปรียบเสมือนกับผลลัพธ์ของ "การฝึกเป้าหมาย" เพียงอย่างเดียว ขณะที่พวกเขาเตรียมกล้องโทรทรรศน์สำหรับวิทยาศาสตร์ปฏิบัติการ ยังได้แสดงตัวอย่างพื้นที่การสอบสวนตามแผนหลายแห่งที่รออยู่ข้างหน้า

วาระการวิจัยที่คัดเลือกมาเพื่อการแข่งขัน ได้แก่ การสำรวจวิวัฒนาการของดาราจักรยุคแรก วัฏจักรชีวิตของดาว การค้นหาดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้ซึ่งโคจรรอบดวงอาทิตย์ที่อยู่ห่างไกล และองค์ประกอบของดวงจันทร์ในระบบสุริยะชั้นนอกของเราเอง

แต่การค้นพบที่ปฏิวัติวงการมากที่สุดโดย Webb ซึ่งมีความละเอียดอ่อนมากกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลอายุ 30 ปีรุ่นก่อนถึง 100 เท่า อาจกลายเป็นการค้นพบโดยบังเอิญหรือคำตอบสำหรับคำถามที่นักดาราศาสตร์ยังไม่ได้ถาม

“ใครจะรู้ว่า JWST จะเกิดอะไรขึ้น แต่ฉันแน่ใจว่าเราจะมีเรื่องเซอร์ไพรส์มากมาย” René Doyon นักวิจัยหลักของเครื่องมือหนึ่งของ Webb, Near-Infrared Imager และ Slitless Spectrograph กล่าวเมื่อวันอังคารที่ Goddard Space Flight Center ของ NASA ในรัฐแมรี่แลนด์ หน่วยงานเปิดเผยภาพสีเต็มรูปแบบครั้งแรกของหอดูดาว

เมื่อ Webb เปิดทำการได้เจ็ดเดือนหลังจากการเปิดตัวในเดือนธันวาคม นักดาราศาสตร์กำลังเตรียมพร้อมสำหรับ "สิ่งที่เราไม่เคยคาดเดาว่าจะอยู่ที่นั่นเลย" John Mather นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อาวุโสที่ได้รับรางวัลโนเบลของ NASA กล่าวซึ่งทำงานในช่วง ทศวรรษ 1990 ช่วยประสานทฤษฎี 'บิ๊กแบง' ของจักรวาลวิทยา

ครอบครัว Lucabet ดูแลอย่างดี

สสารมืด พลังงานมืด

Mather และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ชี้ไปที่สสารมืด ซึ่งเป็นโครงนั่งร้านจักรวาลที่มองไม่เห็นและเข้าใจน้อยแต่มีอิทธิพลในทางทฤษฎี เป็นปริศนาที่เวบบ์อาจไขปริศนาในระหว่างปฏิบัติภารกิจ

ในทำนองเดียวกัน ฮับเบิลได้เปิดสาขาใหม่ของฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่อุทิศให้กับปรากฏการณ์ลึกลับอีกอย่างหนึ่ง นั่นคือพลังงานมืด เนื่องจากการสังเกตการณ์ซุปเปอร์โนวานำไปสู่การค้นพบที่คาดไม่ถึงว่าการขยายตัวของเอกภพกำลังเร่งขึ้น

เมื่อรวมกันแล้ว นักวิทยาศาสตร์ประเมินพลังงานมืดและสสารมืดโดยคิดเป็น 95% ของจักรวาลที่รู้จัก กาแล็กซี ดาวเคราะห์ ฝุ่น ก๊าซ และสสารอื่น ๆ ที่มองเห็นได้ในจักรวาลทั้งหมดนั้นมีเพียง 5%

“นั่นเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจมาก” Mather กล่าวถึงการค้นพบสสารมืดและพลังงานมืดในยุคแรก

Amber Straughn รองนักวิทยาศาสตร์โครงการที่ทำงานร่วมกับ Webb กล่าวว่า "เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงสิ่งที่เราอาจเรียนรู้ด้วยเครื่องมือที่ทรงพลังกว่าร้อยเท่านี้ ซึ่งเรายังไม่ทราบจริงๆ"

สสารมืดได้ค้นพบอย่างเด่นชัดแล้วในภาพ "สนามลึก" ภาพแรกของเวบบ์ ซึ่งเป็นภาพถ่ายประกอบของกระจุกดาราจักรที่อยู่ห่างไกล SMACS 0723 ซึ่งให้รายละเอียดคร่าวๆ ที่สุดถึงวันที่ของเอกภพยุคแรกด้วยเอฟเฟกต์การขยายที่เรียกว่าเลนส์โน้มถ่วง

มวลรวมของกาแล็กซีและสสารที่มองไม่เห็นอื่นๆ ในโฟร์กราวด์ของภาพจะบิดเบี้ยวพื้นที่โดยรอบมากพอที่จะขยายแสงที่มาจากกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลออกไปด้านหลัง ทำให้มองเห็นวัตถุที่จางกว่าที่อยู่ไกลออกไป และทำให้ย้อนเวลากลับไปในอดีตได้

จุดเล็กๆ น้อยๆ ของแสง "ระเบิดภาพถ่าย" ที่ขอบของภาพมีอายุย้อนไปถึง 13.1 พันล้านปี หรือเกือบ 95% ของเส้นทางสู่บิ๊กแบง ซึ่งเป็นจุดวาบไฟของจักรวาลตามทฤษฎีที่ทำให้จักรวาลเคลื่อนที่ได้ 13.8 พันล้านปี ที่ผ่านมา.

แต่เนื่องจากมวลรวมที่คำนวณได้ของสสารที่มองเห็นได้ทั้งหมดในส่วนโฟร์กราวด์นั้นไม่เพียงพอโดยตัวมันเองที่จะทำให้เกิดการบิดเบี้ยวเป็นวงกลมจางๆ ที่เห็นในภาพ เอฟเฟ็กต์ของเลนส์จึงเป็นหลักฐานทางอ้อมที่แน่ชัดว่ามีสสารมืดปรากฏอยู่

Jane Rigby นักวิทยาศาสตร์โครงการปฏิบัติการของ Webb กล่าวว่า "เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังที่สุดที่เรามีในทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์" Jane Rigby นักวิทยาศาสตร์โครงการปฏิบัติการของ Webb กล่าว "เราไม่สามารถตรวจจับสสารมืดได้โดยตรง แต่เราเห็นผลกระทบของมัน... เรามองเห็นได้ ผลกระทบในการดำเนินการ"

“จักรวาลออกไปแล้ว เราแค่ต้องสร้างกล้องโทรทรรศน์เพื่อดูว่ามีอะไรอยู่ที่นั่น” เธอกล่าวเสริม

แสงใหม่ก็ถูกฉายออกมาโดยไม่คาดคิดจากการวิเคราะห์สเปกโตรกราฟีของดาวเคราะห์นอกระบบในระบบสุริยะที่อยู่ห่างไกลเป็นครั้งแรกของเวบบ์ ในกรณีนี้คือก๊าซยักษ์ขนาดประมาณดาวพฤหัสบดีที่ขนานนามว่า WASP-96 b

การวัดความยาวคลื่นจากแสงที่กรองผ่านชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบในขณะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ของมันเองเผยให้เห็นลายเซ็นของโมเลกุลของไอน้ำในเมฆและหมอกควันอย่างชัดเจน คุณลักษณะที่นักวิทยาศาสตร์ต้องประหลาดใจที่พบ

"มีการค้นพบในข้อมูลเหล่านี้" Eric Smith นักวิทยาศาสตร์โปรแกรม Webb กล่าว "เรากำลังค้นพบและเรายังไม่ได้เริ่มพยายามเลย"