หน้าหลัก › บทความดาราศาสตร์ › การสังเกตและสำรวจอวกาศ
การสังเกตและสำรวจอวกาศ

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์

James Webb Space Telescope

อัปเดตล่าสุด

กระจก 18 ชิ้นของเจมส์ เว็บบ์ ขณะกางทดสอบบนพื้นโลก
กระจก 18 ชิ้นของเจมส์ เว็บบ์ ขณะกางทดสอบบนพื้นโลกภาพ: NASA, Public domain (ย่อขนาดจากต้นฉบับ)

กล้องอวกาศที่ใหญ่ที่สุดที่มนุษย์เคยสร้าง กระจกทองคำกว้าง 6.5 เมตรมองในช่วงอินฟราเรด ทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าลบสองร้อยองศา เพื่อมองย้อนไปถึงดาราจักรรุ่นแรกของเอกภพ

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) เป็นโครงการร่วมของ NASA, ESA และองค์การอวกาศแคนาดา ปล่อยขึ้นด้วยจรวด Ariane 5 เมื่อวันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ. 2021 และเผยแพร่ภาพชุดแรกในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2022 มันไม่ได้โคจรรอบโลกเหมือนฮับเบิล แต่อยู่ที่จุดลากรางจ์ L2 ของระบบดวงอาทิตย์กับโลก ห่างจากโลกราว 1.5 ล้านกิโลเมตร ซึ่งดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์อยู่ด้านเดียวกันเสมอ จึงบังความร้อนจากทั้งสามได้พร้อมกัน

กระจกที่พับได้

กระจกหลักกว้าง 6.5 เมตร ใหญ่เกินกว่าจะใส่ในหัวจรวด จึงแบ่งเป็นชิ้นหกเหลี่ยม 18 ชิ้นที่พับเก็บแล้วกางออกในอวกาศ แต่ละชิ้นทำจากเบริลเลียมซึ่งเบาและไม่บิดตัวเมื่อเย็นจัด เคลือบทองคำบาง ๆ เพราะทองสะท้อนอินฟราเรดได้ดีมาก พื้นที่รับแสงราว 25 ตารางเมตร มากกว่าฮับเบิลราว 6 เท่า หลังกางออก วิศวกรปรับตำแหน่งกระจกทุกชิ้นให้เรียงกันละเอียดในระดับเศษเสี้ยวของความยาวคลื่นแสง จนทำงานเหมือนกระจกชิ้นเดียว

ทำไมต้องเย็นจัด

ทุกสิ่งที่มีอุณหภูมิแผ่รังสีอินฟราเรดออกมา ความยาวคลื่นที่สว่างที่สุดหาได้จากกฎของวีน ยิ่งเย็น ความยาวคลื่นที่สว่างที่สุดยิ่งยาว

\lambda_{\max} = \frac{2.9 \times 10^{-3}\ \text{m K}}{T}

วัตถุที่อุณหภูมิห้องราว 300 เคลวินสว่างที่สุดที่ราว 10 ไมโครเมตร ซึ่งเป็นช่วงที่เว็บบ์ใช้สังเกตพอดี ถ้าตัวกล้องอุ่น มันจะเรืองแสงอินฟราเรดกลบแสงจาง ๆ จากดาราจักรไกลจนหมด เว็บบ์จึงมีแผงบังแสงอาทิตย์ห้าชั้นขนาดราวสนามเทนนิส ด้านที่หันหาดวงอาทิตย์ร้อนกว่า 80 องศาเซลเซียส แต่ด้านกระจกเย็นลงต่ำกว่า ลบ 220 องศาเซลเซียส ส่วนเครื่องมือ MIRI ที่วัดอินฟราเรดคลื่นยาวยังมีเครื่องทำความเย็นอีกชั้นให้เย็นลงถึงราว 7 เคลวิน

มองย้อนไปถึงดาราจักรรุ่นแรก

เอกภพขยายตัว แสงจากดาราจักรที่อยู่ไกลมากจึงถูกยืดจนความยาวคลื่นยาวขึ้น ปริมาณที่ยืดออกบอกด้วยค่าการเลื่อนทางแดง z ความยาวคลื่นที่มาถึงเรายาวขึ้นเป็น 1 บวกค่านี้เท่าของเดิม

\lambda_{\text{obs}} = (1 + z)\,\lambda_{\text{emit}}

สำหรับดาราจักรที่มีค่าการเลื่อนทางแดงราว 14 แสงอัลตราไวโอเลตที่ปล่อยออกมาที่ 121.6 นาโนเมตร มาถึงเราที่ราว 1.8 ไมโครเมตร กลายเป็นอินฟราเรดไปแล้ว นี่คือเหตุผลที่กล้องที่จะมองเอกภพยุคแรกต้องมองอินฟราเรด เว็บบ์ยืนยันดาราจักรที่มีค่าการเลื่อนทางแดงราว 14 ซึ่งเราเห็นมันในสภาพเมื่อเอกภพมีอายุไม่ถึง 300 ล้านปี และพบว่าดาราจักรยุคแรกสว่างและก่อตัวเร็วกว่าที่แบบจำลองหลายแบบคาดไว้

เครื่องมือสี่ชิ้น

ปริศนาใหม่: จุดแดงเล็ก ๆ

ภาพห้วงลึกของเว็บบ์เผยวัตถุแบบใหม่ที่ไม่มีใครคาดไว้ จุดสีแดงขนาดเล็กมากที่พบมากในช่วงที่เอกภพมีอายุราว 600 ล้านถึง 1,500 ล้านปี นักดาราศาสตร์เรียกพวกมันว่า "little red dots" บางทีมเสนอว่าเป็นหลุมดำที่กำลังโตเร็วซ่อนอยู่ในแก๊สหนาแน่น บางทีมเสนอว่าเป็นดาราจักรที่อัดแน่นด้วยดาวมากผิดปกติ ปริศนานี้ยังไม่มีคำตอบ และเป็นตัวอย่างว่ากล้องใหม่ไม่ได้แค่ตอบคำถามเดิม แต่สร้างคำถามใหม่ด้วย

งานอื่น ๆ

การปล่อยจรวดแม่นยำมากจนเหลือเชื้อเพลิงสำหรับรักษาวงโคจรได้ราว 20 ปี มากกว่าเป้าหมายเดิมที่ตั้งไว้ 10 ปี

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยเว็บบ์ไม่ได้มาแทนฮับเบิล ทั้งสองมองแสงคนละช่วง ฮับเบิลเห็นแสงที่ตามองเห็นและอัลตราไวโอเลต ซึ่งเว็บบ์มองไม่เห็น ส่วนเว็บบ์เห็นอินฟราเรดได้ไกลกว่ามาก นักดาราศาสตร์จึงมักใช้สองกล้องคู่กันเพื่อดูวัตถุเดียวกันให้ครบทุกช่วงแสง
เปิดในเว็บไซต์ NewTutorAstronomy ›

คำศัพท์ในบทความนี้

บทความที่เกี่ยวข้อง