เจมส์เว็บบ์เผยโฉมเอกภพยุคแรก นาซ่าลุยส่องทะลุกำเนิดจักรวาล

องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ สหรัฐอเมริกา หรือนาซ่า เผยภาพถ่ายสีภาพแรกจากยานกล้องโทรทัศน์ เจมส์ เว็บบ์ (James Webb Space Telescope – JWST) ยานถ่ายภาพรุ่นใหม่ล่าสุดที่เพิ่งส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อปลายปี 2564 เดินเครื่องเต็มกำลังเตรียมถ่ายภาพจุดกำเนิดจักรวาลและอาจไกลยิ่งกว่านั้น ไขสุดยอดปริศนาว่าสภาพช่วงกำเนิดและก่อนกำเนิดจักรวาลเป็นอย่างไร

กลุ่มดาวปลาบินในยุคแรกของเอกภพ (SMACS 0723)

บีบีซีระบุ ภาพถ่ายกลุ่มกาแล็กซี SMACS 0723 นอกจากเป็นผลงานชิ้นแรกของกล้องโทรทัศน์รุ่นใหม่ ยังเป็นภาพถ่ายด้วยรังสีใต้แดง (อินฟราเรด) ในห้วงลึกสุดของอวกาศ ชัดเจนที่สุดเท่าที่นาซ่าเคยถ่ายมา เผยให้เห็นกาแล็กซีและกลุ่มดาวที่เคยส่องประกายในยุคต้นของเอกภพเมื่อ 1.3 หมื่นล้านปีก่อน หรือหลังการเกิดมหาปรากฏการณ์บิ๊กแบงเพียง 800 ล้านปี

นาซ่าอธิบายภาพถ่ายดังกล่าว เป็นกลุ่มกาแล็กซีในกลุ่มดาวปลาบิน (Volans) ในซีกฟ้าใต้ รหัส SMACS 0723 มีระยะห่างจากดาวเคราะห์โลกไปราว 4.6 พันล้านปีแสง

กลุ่มดาวปลาบินมีความหนาแน่นสูง ทำให้นาซ่าสามารถใช้แสงและปรากฏการณ์คลื่นแรงโน้มถ่วง (เป็นเสมือนเลนส์นูน) ขยายภาพมองเข้าสู่ห้วงลึกของอวกาศจนเห็นภาพอดีตของจักรวาลได้ จากแสงที่เดินทางมาไกลโพ้นผ่านความสำเร็จด้านวิศวกรรมอันน่าตื่นตาตื่นใจของอุปกรณ์ถ่ายภาพหลักบนยาน เจมส์ เว็บบ์ เป็นกระจกเบริลเลียมเคลือบทองคำ เส้นผ่านศูนย์กลาง 6.5 เมตร และอุปกรณ์ตรวจวัดแสงอินฟราเรดความไวสูง ทำให้สามารถดักเก็บแสงที่มาจากกลุ่มกาแล็กซีอายุเพียง 600 ล้านปีดังกล่าวไว้ได้ เป็นความสำเร็จครั้งยิ่งใหญ่ของมนุษย์หลังมหาปรากฏการณ์บิ๊กแบงเมื่อ 13,800 ล้านปีก่อน

เนบิวลากระดูกงูเรือ (Carina Nebula)

สำคัญคือ คุณภาพของภาพถ่ายที่ได้มีความคมชัดสูง ทำให้นักวิทยาศาสตร์เก็บรวบรวมข้อมูลมาวิเคราะห์ได้แม่นยำ รวมถึงขีดความสามารถของกล้องโทรทัศน์ เจมส์ เว็บบ์ อาจส่องทะลุบิ๊กแบงไปได้จนถึงช่วงเวลาก่อนกำเนิดจักรวาล เปิดประตูสู่การหาคำตอบสุดยอดปริศนาของมนุษย์ ว่าหน้าตายุคก่อนมีจักรวาลเป็นอย่างไร

ภาพข้างต้นถูกนำไปให้ประธานาธิบดีโจ ไบเดน ผู้นำสหรัฐ และนาซ่ายังทยอยเปิดเผยภาพถ่ายอื่นๆ จากกล้องเจมส์ เว็บบ์ ให้ประชาคมโลกชมผ่านไลฟ์สตรีม เมื่อ 13 ก.ค.ที่ผ่านมา อาทิ เนบิวลากระดูกงูเรือ (Carina Nebula) หนึ่งในเป้าหมายศึกษาของกล้องโทรทัศน์ ฮับเบิล สเปซ เทเลสโกป (HST) ที่นาซ่าใช้งานมานาน 32 ปี

คารินา เนบิวลา อยู่ห่างไปราว 7,600 ปีแสง เป็นแนวกลุ่มก๊าซทอดตัวเรียงอยู่ท่ามกลางหมู่ดาวซึ่งกำลังก่อกำเกิดใหม่ดารดาษอยู่ในห้วงอวกาศ นับเป็นหนึ่งในเนบิวลาที่สว่างไสว มากที่สุดบนท้องฟ้าเมื่อมองจากโลก ทำให้ นักวิทยาศาสตร์มักเรียกเนบิวลาแห่งนี้ว่า “แนวปะการังอวกาศ” เพราะเทียบได้กับ หมู่ปะการังที่หล่อเลี้ยงค้ำจุนชีวิตเกิดใหม่ในมหาสมุทรบนโลก

ซากดาวฤกษ์ วงแหวนแห่งซีกโลกใต้ (The Southern Ring)

ถัดมาเป็นเนบิวลาวงแหวนซีกโลกใต้ (The Southern Ring) คือ ซากของดาวฤกษ์ที่สิ้นอายุขัยจากการระเบิดขนาดใหญ่ที่เรียกว่า “ปรากฏการณ์ซูเปอร์โนวา” ผลักกลุ่มก๊าซขยายตัวออกไปโดยรอบ วัดเส้นผ่านศูนย์กลางได้ ถึง 0.5 ปีแสงความละเอียดจากกล้อง JWST เผยให้เห็นชั้นการระเบิดอย่างชัดเจน

อีกภาพเป็นกาแล็กซี 4 แห่ง (ในภาพมี 5 แห่ง) ที่โคจรอยู่ใกล้กัน (Stephan’s Quintet) ที่กลุ่มดาวม้าบิน (Pegasus Constellation) อยู่ห่างจากโลกราว 290 ล้านปีแสง ซึ่งทางบีบีซีระบุว่า อุปกรณ์ตรวจจับรังสีอินฟราเรดของยาน JWST ทำให้มนุษย์ได้ชมเป็นครั้งแรก เผยให้เห็นกาแล็กซีด้านบนสุดของภาพมีหลุมดำมวลยิ่งยวดในสภาวะตื่นตัวกำลังกลืนกินมวลสาร ทำให้มีแสงสว่างเจิดจ้ายิ่งกว่าดวงอาทิตย์ 4 หมื่นล้านเท่า

เก็บตัวเพื่อบรรจุจรวดส่งขึ้นอวกาศ

ประธานาธิบดีไบเดนกล่าวชื่นชมความสำเร็จของทีมงานเจมส์ เว็บบ์ ว่าภาพถ่ายที่ได้รับการเปิดเผยครั้งนี้สะท้อนว่าสหรัฐมีขีดความสามารถในการทำเรื่องใหญ่ๆ ได้ และย้ำเตือนชาวอเมริกัน รวมถึงลูกหลานว่าไม่มีสิ่งใดเกินความสามารถของมนุษย์

“เราได้เห็นความเป็นไปได้ต่างๆ ที่ไม่มีใครเคยเห็นมาก่อน และเราได้เดินทางไปในสถานที่ที่ไม่เคยมีใครเคยไปมาก่อน” ไบเดนระบุ

โครงการยาน JWST เกิดขึ้นตั้งแต่ ปี 2539 ตั้งชื่อให้เป็นเกียรติแก่ นายเจมส์ เอ็ดวิน เว็บบ์ อดีตผู้อำนวยการนาซ่าระหว่างปี 2504-2511 เป็น ผู้ดูแลโครงการสำคัญของนาซ่าหลายภารกิจ เช่น โครงการเมอร์คิวรี ภารกิจส่งมนุษย์ขึ้นสู่อวกาศครั้งแรกของนาซ่า และโครงการเจมิไน ภารกิจส่งมนุษย์ขึ้นสู่อวกาศครั้งที่สอง ไปที่วงโคจรต่ำของโลก (Low Earth Orbit-LEO) รวมถึงโครงการเริ่มแรกสุดของความพยายามส่งมนุษย์ไปเหยียบพื้นดวงจันทร์อย่าง อพอลโล 1

JWST ใช้งบประมาณการสร้าง 1 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือกว่า 3.6 แสนล้านบาท ประกอบเสร็จสิ้นปี 2559 และถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจรโลกเมื่อ 25 ธ.ค.2564 เป็นยานที่มารับช่วงต่อจาก HST

กระจกเบริลเลียมเคลือบทองคำขนาด 6.5 เมตร

ภารกิจ JWST เสมือนกล้องสำรวจห้วงลึกของอวกาศ โดยนาซ่ามีเป้าหมายสำคัญที่สุด 2 ประการ ได้แก่ การถ่ายภาพกลุ่มดาวกลุ่มแรกที่เปล่งแสงออกมาหลังการกำเนิดของจักรวาลเมื่อ 13,800 ล้านปีก่อน หรือมหาปรากฏการณ์บิ๊กแบง

อีกเป้าหมายหนึ่ง เป็นการสำรวจหาโลกใบใหม่เพื่อเปิดความเป็นไปได้ถึงการส่งมนุษย์ไปยึดครองและสร้างอารยธรรมบนดาวดวงอื่น โดยภาพแรกที่นาซ่าเพิ่งเผยโฉมให้ประชาคมโลกนั้น แสดงสมรรถนะของกล้องโทรทัศน์เจมส์ เว็บบ์ ในการบรรลุเป้าหมายประการแรก

ทว่าภาพอดีตของจักรวาลเมื่อ 13,000 ล้านปีก่อนอย่าง SMACS 0723 ถือเป็นการชิมลางเท่านั้นหากเทียบสิ่งที่ทาง นาซ่าจะเดินหน้าภารกิจต่อไปในอนาคต

นายบิล เนลสัน ผู้อำนวยการนาซ่า กล่าวว่า แสงเดินทางด้วยอัตราเร็ว 3 แสนกิโลเมตรต่อวินาทีในห้วงอวกาศเวิ้งว้าง แสงที่เห็นจากภาพถ่ายซึ่งนาซ่านำมาให้ชมนั้นเดินทางมานานกว่า 1.3 หมื่นล้านปี

“ที่สำคัญคือ เราจะส่องย้อนไปไกลกว่านั้น ต่อไปเราจะย้อนไปที่ 1.35 หมื่นล้านปี เพราะเรารู้แน่ชัดว่าจักรวาลถือกำเนิดขึ้นเมื่อ 1.38 หมื่นล้านปีก่อน เรียกได้ว่าขั้นต่อไปคือ จะถึงจุดกำเนิดของเอกภพ” เนลสันระบุ

ยานเจมส์เว็บบ์

ความแตกต่างของสมรรถนะระหว่าง JWST กับกล้อง HST ที่นาซ่าใช้งานมานานกว่า 32 ปี สะท้อนชัดถึงความสามารถในการถ่ายภาพระดับเดียวกันนี้ โดย HST อาจต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์ ขณะที่ JWST ใช้เพียง 12 ชั่วโมงครึ่ง

โครงการ JWST เป็นความร่วมมือระหว่างนาซ่า องค์การอวกาศยุโรปหรืออีเอสเอ และองค์การอวกาศแคนาดาหรือซีเอสเอ โดยเฉพาะเป้าหมายที่สองคือ การสำรวจหาดาวเคราะห์ดวงอื่นนอกระบบสุริยจักรวาล ที่อาจมีสภาพแวดล้อมเหมือนหรือใกล้เคียงกับดาวเคราะห์โลก

กาแล็กซี 4 แห่ง (Stephan’s Quintet) ที่กลุ่มดาวม้าบิน

หนึ่งในดาวเคราะห์ข้างต้นเป็น WASP-96 b ที่อยู่ห่างจากโลกราว 1,000 ปีแสง โดยกล้องโทรทัศน์ เจมส์ เว็บบ์ อยู่ระหว่างการวิเคราะห์สภาพทางเคมีของชั้นบรรยากาศ

แม้ WASP-96 b จะเป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่แต่มีวงโคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากเกินไป ทำให้ไม่สามารถรองรับสิ่งมีชีวิตแบบโลกมนุษย์ได้ แต่นาซ่าหวังว่าในที่สุดกล้องเจมส์ เว็บบ์ จะค้นพบดาวที่มีชั้นบรรยากาศคล้ายโลกได้ ซึ่งจะนำไปสู่การค้นพบสิ่งมีชีวิตต่างดาว

นักวิทยาศาสตร์นาซ่า มั่นใจในสมรรถนะกล้องโทรทัศน์เจมส์ เว็บบ์ ว่าจะบรรลุภารกิจและเป้าหมายที่วางไว้

ดร.แอมเบอร์ สตรอจน์ รองหัวหน้าโครงการ JWST

ดร.แอมเบอร์ สตรอจน์ รองหัวหน้าโครงการ JWST กล่าวว่า ภาพแรกที่กล้องโทรทัศน์ถ่ายออกมาได้ สวยงามยอดเยี่ยมมาก

“ทุกภาพมีความยอดเยี่ยมอยู่ในตัวของมันเอง แต่รายละเอียดในภาพที่เราจะสามารถนำมาวิเคราะห์ และนำไปต่อยอดองค์ความรู้ของเราได้นั้น ทำให้ตื่นเต้นมากๆ” ดร.สตรอจน์ระบุ

ดร.เอริก สมิธ นักวิทยาศาสตร์ผู้ดูแลด้านโปรแกรมของ JWST กล่าวว่า ประชาคมโลกน่าจะได้ทราบเรื่องความน่าประทับใจของยานลำนี้แล้วทั้งในแง่ของการก่อสร้าง การออกแบบ เป้าหมายภารกิจ ทำให้ตระหนักถึงความสำคัญของกล้อง เจมส์ เว็บบ์

“การออกแบบและรูปแบบการทำงาน น่าจะเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้สังคมรู้สึกสนใจและติดตามความเคลื่อนไหวของเรา แค่รูปร่างหน้าตาของมันก็เหมือนยานที่มาจากอนาคตละครับ (หัวเราะ)” ดร.สมิธกล่าวทิ้งท้าย

จันท์เกษม รุณภัย ภาพ – นาซ่า