รวมสุดยอดภาพถ่ายในโอกาสครบ 2 ปี "เจมส์เว็บบ์" กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทรงพลังที่สุด

เพียง 2 ปี นับแต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ (JWST) ถูกส่งไปสู่ห้วงอวกาศ สิ่งที่มันบันทึกได้และถ่ายทอดออกมาสู่สายตาของพวกเราก็ได้เปลี่ยนมุมมองของมนุษยชาติต่อจุดกำเนิดของจักรวาลอย่างสิ้นเชิง

และนี่คือสุดยอดภาพถ่ายที่บีบีซีรวบรวมไว้ ตลอด 2 ปีที่ผ่านมา

ซากซุปเปอร์โนวาแคสสิโอเปีย เอ (แคส เอ)ซากที่หลงเหลืออยู่ของซูเปอร์โนวา "แคสสิโอเปีย เอ" (Cas A ) แผ่รังสีคอสมิกที่มีความเร็วสูงสุดในจักรวาล ประกอบไปด้วยอนุภาคที่มีพลังงานสูงกว่าแสงหลายพันล้านเท่า วงแหวนหลักมีความกว้างราว 15 ล้านปีแสง

ดาวพฤหัสบดี ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ มองผ่านแสงอินฟราเรด โดยส่วนที่สว่างที่สุด จะอยู่ในระดับสูงที่สุด ซึ่งก็คือกลุ่มเมฆหนาที่เกิดจากการนำพาความร้อน

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ ได้สำรวจลึกเข้าไปในห้วงจักวาล เพื่อแสดงให้เราเห็นถึงกาแล็กซีดวงดาว ย้อนไปเมื่อ 13,500 ล้านปีก่อน

กาแล็กซีและดวงดาวเหล่านี้ มีความสว่าง ขนาดใหญ่มหาศาล และอายุมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนคิดว่าจะเป็นไปได้ว่ามันจะเกิดขึ้นหลังบิ๊กแบง ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อ 13,800 ล้านปีก่อน

“เราคิดว่าจะต้องเห็นดวงดาวที่มัว ๆ แต่เราก็ได้เห็นกาแล็กซีแบบเต็ม ๆ ที่มีแขนเกลียวของกาแล็กซีที่สมบูรณ์แบบ” ศาสตราจารย์ กิลเลียน ไวท์ กล่าว

“นักทฤษฎีกำลังศึกษาว่า โครงสร้างกาแล็กซีที่ดูมีอายุมากเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร ในช่วงแรกเริ่มของจักรวาล ถ้ามองในมุมนั้น กล้องเจมส์เว็บบ์กำลังเปลี่ยนแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ไปแล้ว” ผู้อำนวยการศูนย์เทคโนโลยีดาราศาสตร์ของสหราชอาณาจักร บอกบีบีซีนิวส์

กาแล็กซี M51 หรือที่เรียกกันว่า "ดาราจักรน้ำวน" (Whirlpool Galaxy)เห็นได้ง่ายดายด้วยกล้องส่องทางไกลในยามค่ำคืน และนี่คือภาพที่ละเอียดที่สุดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทรงพลังที่สุด เพื่อศึกษาเกลียวแขนกาแล็กซีที่ซับซ้อน

คาเมลีออน 1 กลุ่มเมฆโมเลกุลคาเมลีออน 1 อยู่ห่างจากโลก 630 ปีแสง โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์จับภาพกลุ่มเมฆที่เต็มไปด้วยเกล็ดน้ำแข็งที่อุณหภูมิติดลบ 260 องศาเซลเซียส ถือเป็นภาพที่มีรายละเอียดอย่างที่ไม่เคยพบเห็นมาก่อน

ซากิตทาเรียส ซี กล้องเจมส์เว็บบ์ได้ส่องเข้าไปยังศูนย์กลางกาแล็กซี ใกล้กับหลุมดำมวลยิ่งยวด ประเมินว่ามีดาวอยู่ 500,000 ดวงอยู่ในภาพนี้ ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางซ้ายไปขวาของภาพ ห่างกัน 50 ปีแสง ส่วนของสีเขียวแกมน้ำเงินนั้น คือ แก๊สไฮโดรเจน

การที่กาแล็กซีสามารถก่อตัวขึ้นมาได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงแรกเริ่ม เป็นเรื่องที่น่าตื่นตาตื่นใจ แต่อีกเรื่องที่น่าทึ่ง คือ ขนาดของหลุมดำตรงใจกลาง

ในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา มีสัตว์ประหลาดยักษ์อยู่แก่นกลาง มันมีมวลหนาแน่นกว่าดวงอาทิตย์ 4 พันล้านเท่า ทฤษฎีหนึ่งชี้ว่า หลุมดำขนาดยักษ์เช่นนี้เกิดจากการสั่งสมตัวของหลุมดำขนาดเล็กที่เพิ่มขึ้นมาเรื่อย ๆ จากการระเบิดของดาวฤกษ์ หรือซุเปอร์โนวา

“แต่หลักฐานเบื้องต้นจากเจมส์เว็บบ์ ชี้ว่า หลุมดำขนาดยักษ์บางแห่งอาจเกิดขึ้นโดยไม่ได้มีการระเบิดของดาวฤกษ์มาก่อนเลยด้วยซ้ำ” ดร.อดัม คาร์นอลล์ จากมหาวิทยาลัยแห่งเอดินบะระ กล่าว

“ฉากทัศน์เช่นนี้ ที่กลุ่มเมฆแก๊สขนาดใหญ่ในจักรวาลยุคแรกเริ่ม อาจล่มสลายลงอย่างรุนแรง แล้วเกิดเป็นหลุมดำทันที”

NGC 3256 นี่คือภาพที่เกิดจากกาแล็กซี 2 แห่งชนเข้าหากัน ซึ่งเชื่อว่าเกิดขึ้นเมื่อกว่า 500 ล้านปีก่อน การปะทะกันของกาแล็กซีก่อให้เกิดดาวฤกษ์ดวงใหม่ที่ส่องแสงให้ความสว่างแก่กลุ่มแก๊สและฝุ่นรอบ ๆ

เนบิวลาปู ซากซุเปอร์โนวาที่มีชื่อเสียง ซึ่งได้รับการบันทึกโดยนักดาราศาสตร์ชาวจีนเมื่อปี 1054 อยู่ห่างจากโลก 6,500 ปีแสงในกลุ่มดาววัว

ตอนที่เจมส์เว็บบ์ถูกปล่อยสู่อวกาศเมื่อคริสต์มาสปี 2021 ประเมินว่าจะมีอายุใช้งานได้ 10 ปี เพราะกล้องโทรทรรศน์ต้องใช้พลังงานภายในตัวเอง เพื่อคงระยะห่าง 1.5 ล้านกิโลเมตรจากโลก แต่เส้นทางบินไปยังวงโคจรของจรวดอารีอาเนแม่นยำมาก จนทำให้คาดว่า กล้องโทรทรรศน์จะมีอายุใช้งานถึง 20 ปี หรือมากกว่านั้น

นั่นหมายความว่า แทนที่นักดาราศาสตร์จะแข่งกันสังเกตการณ์จักรวาล พวกเขาสามารถใช้วิธีการในเชิงยุทธศาสตร์ได้มากกว่านั้น

“เราเคยคิดว่าเราแค่ปาดครีมออกไป (ทำให้เป็นเรื่องง่าย ๆ) แต่ตอนนี้ เราไม่ต้องทำเช่นนั้นแล้ว” ดร.เอริก สมิธ นักวิทยาศาสตร์ในโครงการกล้องโทรทรรศน์เจมส์เว็บบ์ กล่าว

กิจกรรมที่จะมีการดำเนินการมากขึ้น คือ การใช้ “ห้วงอวกาศลึก” คือการส่องกล้องไปยังพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งของท้องฟ้าเป็นเวลานาน ๆ ซึ่งจะช่วยให้กล้องโทรทรรศน์สามารถติดตามแสงที่เบาบาง และกำเนิดจากกาแล็กซีไกลโพ้นได้ ด้วยวิธีการนี้ กล้องเจมส์เว็บบ์อาจตรวจพบกาแล็กซีแห่งแรก ๆ หรืออาจรวมถึงดาวฤกษ์แห่งแรก ๆ ที่ส่องสว่างในจักรวาล

ดาวเสาร์ ดาววงแหวนที่มีชื่อเสียงนี้ ปรากฏออกมาค่อนข้างมืดในภาพของเจมส์เว็บบ์ เป็นผลจากก๊าซมีเทนในดาวเคราะห์ดูดซับแสงอินฟราเรดอย่างรุนแรง โดยในภาพ ดวงจันทร์ 3 ดวง บริวารของดาวเสาร์อยู่ด้านซ้าย

HH212 ดาวฤกษ์เกิดใหม่อายุไม่ถึง 50,000 ปี ในภาพ ดาวฤกษ์นี้ได้ปล่อยพวยคลื่นออกมาทำให้โมเลกุลไฮโดรเจนกลายเป็นสีชมพูด โดยโครงสร้างทั้งหมดมีเส้นผ่าศูนย์กลางห่างจากกัน 1.6 ปีแสง

กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล ต้องใช้เวลาหลายวันในการเก็บภาพจากมุมหนึ่งของจักรวาล “ผมไม่คิดว่าเราจำเป็นต้องใช้เวลาหลายร้อยชั่วโมงเหมือนที่ฮับเบิลต้องใช้ แต่ผมคิดว่าเราต้องใช้วิธีการแบบห้วงอวกาศลึกหลาย ๆ ครั้ง” ดร.เอมมา เคอร์ติส-เลค จากมหาวิทยาลัยเฮิร์ตฟอร์ดเชียร์ กล่าว

“เราได้ทดสอบใช้กล้องโทรทรรศน์แบบเปิดหน้ากล้องทิ้งไว้นาน ๆ ทำให้เราได้เห็นภาพที่หลากหลาย ดังนั้น เราจึงไม่สามารถทุ่มทุกอย่างไปที่จุดเล็ก ๆ จุดใดจุดหนึ่งได้ เพราะไม่มีสิ่งรับประกันว่า เราจะได้เห็นอะไรที่น่าตื่นเต้น”

จาเดส การสำรวจจักรวาลลึกก้าวหน้าโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ หรือเรียกอีกชื่อว่า จาเดส ได้ยืนยันการค้นพบกาแล็กซีช่วงแรกเริ่มสุด เรียกว่า JADES-GS-z1-0 ซึ่งประเมินว่าเกิดขึ้น 325 ล้านปีหลังจากการเกิดบิ๊กแบง

กระจุกดาว IC 348 Wispy คือ เส้นใยของแก๊สและฝุ่นที่อยู่ระหว่างดาวฤกษ์ที่สุกสกาว กล้องเจมส์เว็บบ์พบดาวแคระสีน้ำตาลมวลต่ำ หรือ “ดาวฤกษ์ที่ล้มเหลว” ในภาพนี้ ดาวฤกษ์นั้นก็ยังมีมวลมากกว่าดาวพฤหัสบดี 3-4 เท่าตัว

ดร.แมสซิโม สเตียเวลลิ จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ มีความฝันที่จะตรวจพบดาวฤกษ์ดวงแรกเริ่ม ซึ่งมีสัญลักษณ์ทางเคมีชุดแรก ๆ ที่เกิดจากบิ๊กแบง ที่ยังไม่ปนเปื้อนจากวัตถุต่าง ๆ ที่กำเนิดขึ้นในช่วงหลังของประวัติศาสตร์จักรวาล

“เราจำเป็นต้องได้เห็นมันในฐานะมหานวดารา หรือซุเปอร์โนวา ตอนที่มันระเบิด” หัวหน้าสำนักภารกิจกล้องเจมส์เว็บบ์ กล่าว

“การจะบรรลุสิ่งนี้ เราจำเป็นต้องมองไปยังจุดเดียวกันปีแล้วปีเล่า เพื่อตรวจจับแสงจากมันก่อนที่มันจะหายไป เพราะแสงจากดาวฤกษ์นี้หายากมาก เราต้องโชคดีมาก ๆ ที่จะได้เห็น”

เอเรนเดล เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลที่สุดเท่าที่ตรวจพบ โดยกล้องเจมส์เว็บบ์ยืนยันการดำรงอยู่ของมัน จากแสดงที่ใช้เวลา 12,900 ล้านปีกว่าจะมาถึงโลกมนุษย์ แสงจากดาวฤกษ์ดวงนี้ถูกเสริมให้สว่างมากขึ้นจากแรงดึงดูดของกาแล็กซีที่อยู่เบื้องหน้า

เนบิวลานายพราน เป็นกลุ่มดาวฤกษ์ที่มีชื่อเสียง และสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่าเหมือนรอยป้ายสีบนท้องฟ้า ยานอวกาศต้องเดินทางด้วยความเร็วแสงเป็นเวลา 4 ปี เพื่อให้ได้ภาพเหมือนที่กล้องเจมส์เว็บบ์บันทึกไว้ได้นี้

ภาพอันน่าอัศจรรย์เหล่านี้ที่กล้องเจมส์เว็บบ์บันทึกไว้ได้ ตั้งแต่ดาวฤกษ์จากจุดไกลสุดของจักรวาล มาถึงวัตถุใกล้โลกในระบบสุริยะที่คุ้นเคย

แต่รู้ไหมว่า การถ่ายภาพกลับไม่ใช่หน้าที่หลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ เพราะตัวกล้องใช้เวลา 70% ไปกับการ “สเปกโทรสโกปี” หรือการศึกษาปฏิกิริยาระหว่างการแผ่รังสีกับสสาร ด้วยการนำตัวอย่างแสงจากวัตถุมาซอยย่อยให้เป็นสีรุ้ง เพื่อตรวจสอบถึงเคมี อุณหภูมิ ความหนาแน่น และระยะของวัตถุเป้าหมายในการศึกษา

“คุณอาจมองว่ากล้องเจมส์เว็บบ์เป็นเครื่องสเปกโทรกราฟขนาดใหญ่ ที่บางครั้งก็ถ่ายรูปสวย ๆ ได้” ดร.สมิธ กล่าวติดตลก

โร โอฟิวคี เป็นกลุ่มก๊าซกำเนิดดาวฤกษ์ ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด ห่างออกไป 400 ปีแสง และมีอายุเพียงไม่กี่ล้านปีเท่านั้น