ทันทีที่ประธานาธิบดีไบเดนเปิดเผย ภาพแรก จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) เมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม มัสซิโม ปาสคาล และทีมของเขาเริ่มดำเนินการ
Pascale นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ และผู้ทำงานร่วมกัน 14 คนได้ประสานงานกันเรื่อง Slack ภาพแสดงกาแล็กซีหลายพันแห่งในส่วนขนาดเท่าเข็มหมุดของท้องฟ้า บางแห่งขยายใหญ่ขึ้นเมื่อแสงของพวกมันโคจรรอบกระจุกดาราจักรที่อยู่ตรงกลาง ทีมงานเริ่มตรวจสอบภาพโดยหวังว่าจะเผยแพร่เอกสารทางวิทยาศาสตร์ JWST ฉบับแรก “เราทำงานกันไม่หยุด” Pascal กล่าว “มันเหมือนห้องหลบหนี”
สามวันต่อมา ไม่กี่นาทีก่อนถึงกำหนดส่งรายวันบน arxiv.org เซิร์ฟเวอร์ที่นักวิทยาศาสตร์สามารถอัปโหลดเอกสารเวอร์ชันแรกๆ ได้ ทีมงาน ส่งงานวิจัย. พวกเขาพลาดการเป็นคนแรกภายใน 13 วินาที “ซึ่งค่อนข้างตลก” ปาสเกลกล่าว
พื้นที่ ผู้ชนะ, กีโยม มาห์เลอร์ ที่มหาวิทยาลัยเดอแรมในสหราชอาณาจักรและเพื่อนร่วมงาน วิเคราะห์ภาพ JWST ภาพแรกแบบเดียวกัน “มีความยินดีอย่างยิ่งที่สามารถนำข้อมูลอันน่าทึ่งนี้ไปเผยแพร่ได้” มาห์เลอร์กล่าว “ถ้าเราทำได้เร็วทำไมเราต้องรอ”
“การแข่งขันที่ดีต่อสุขภาพ” อย่างที่มาห์เลอร์เรียกมันว่า เน้นให้เห็นถึงปริมาณวิทยาศาสตร์มหาศาลที่มาจาก JWST ไม่กี่วันหลังจากที่นักวิทยาศาสตร์เริ่มได้รับข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่มีการตรวจจับอินฟราเรดที่รอคอยมานาน
รุ่งอรุณแห่งกาลเวลา
หนึ่งในความสามารถที่โด่งดังมากของ JWST คือพลังในการมองย้อนเวลากลับไปสู่จักรวาลในยุคแรกๆ และเห็นกาแล็กซีและดวงดาวแรกๆ กล้องโทรทรรศน์ซึ่งเปิดตัวในวันคริสต์มาสปี 2021 และขณะนี้อยู่ห่างจากโลก 1.5 ล้านกิโลเมตร ได้พบกาแลคซี่ที่ห่างไกลที่สุดและเก่าแก่ที่สุดที่รู้จักแล้ว
สองทีมพบกาแลคซีเมื่อพวกเขาแยกวิเคราะห์การสังเกต JWST สำหรับการสำรวจ GLASS ซึ่งเป็นหนึ่งในมากกว่า200 โปรแกรมวิทยาศาสตร์ กำหนดไว้สำหรับปีแรกของกล้องโทรทรรศน์ในอวกาศ ทั้งสองทีม, หนึ่งนำ by โรฮาน ไนดู ที่ Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ในแมสซาชูเซตส์และ อื่น ๆ by มาร์โก คาสเทลลาโน ที่หอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งกรุงโรม ระบุสองดาราจักรระยะไกลโดยเฉพาะในข้อมูล หนึ่งในนั้นไกลจน JWST ตรวจพบแสงที่ปล่อยออกมา 400 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง (ผูกกับดาราจักรที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเคยเห็น) และอีกชื่อหนึ่งเรียกว่า GLASS-z13 ซึ่งปรากฏให้เห็นหลังจากบิกแบง 300 ล้านปี “มันจะเป็นดาราจักรที่อยู่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา” กัสเตลลาโนกล่าว
ดาราจักรทั้งสองดูเล็กมาก บางทีอาจเล็กกว่าทางช้างเผือกถึง 100 เท่า แต่ก็แสดงอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์ที่น่าประหลาดใจและมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 1 พันล้านเท่า ซึ่งมากกว่าที่คาดไว้สำหรับดาราจักรอายุน้อยรายนี้ หนึ่งในดาราจักรอายุน้อยยังแสดงให้เห็นหลักฐานของโครงสร้างที่เหมือนดิสก์ จะมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อแยกแสงออกจากกันเพื่อรวบรวมคุณลักษณะ
อีกโปรแกรมหนึ่งของจักรวาลตอนต้นก็ได้กลายเป็น “ดาราจักรที่อยู่ห่างไกลอย่างไม่น่าเชื่อ” . กล่าว รีเบคก้า ลาร์สันนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน และสมาชิกคนหนึ่งของการสำรวจ Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) เพียงไม่กี่สัปดาห์หลังจากการสำรวจ ทีมงานได้รวบรวมกาแลคซีจำนวนหนึ่งจาก 500 ล้านปีแรกของจักรวาล แม้ว่า Larson และเพื่อนร่วมงานของเธอยังไม่ได้เปิดเผยสิ่งที่ค้นพบที่แน่นอน “มันดีกว่าที่ฉันจินตนาการไว้และนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น” เธอกล่าว
ดาราจักรยุคแรกๆ จำนวนมากซ่อนตัวอยู่ในภาพของกระจุกดาราจักรที่นำเสนอโดยประธานาธิบดีไบเดน และศึกษาโดยปาสเกลและมาห์เลอร์ เรียกว่า สแมคส์ 0723กระจุกดาวมีน้ำหนักมากจนหักแสงของวัตถุที่อยู่ไกลออกไป ทำให้มองเห็นได้ ปาสกาลและมาห์เลอร์พบกาแล็กซีระยะไกลมากถึง 16 กาแล็กซี่ที่ถูกขยายในภาพ ยังไม่ทราบอายุที่แน่นอนของพวกเขา
กล้องโทรทรรศน์สำรวจกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลแห่งหนึ่งในภาพอย่างใกล้ชิด ซึ่งเป็นรอยเปื้อนของแสงที่มีอายุ 700 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง ด้วยสเปกโตรกราฟ JWST ตรวจพบธาตุหนัก โดยเฉพาะออกซิเจนในดาราจักร ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ต่างหวังว่ากล้องโทรทรรศน์จะไม่พบธาตุหนักในดาราจักรรุ่นก่อน ๆ ด้วยซ้ำไป ซึ่งก็แสดงว่าดาราจักรเหล่านี้มีเพียง ประชากร III ดาวซึ่งเป็นดาวฤกษ์ดวงแรกที่สมมุติฐานในเอกภพ คาดว่าน่าจะมีขนาดใหญ่มหึมาและประกอบขึ้นจากไฮโดรเจนและฮีเลียมทั้งหมด (เมื่อดาวเหล่านั้นระเบิดเท่านั้น พวกมันก็สร้างองค์ประกอบที่หนักกว่า เช่น ออกซิเจน และพ่นออกสู่จักรวาล)
Andy Bunker นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก University of Oxford กล่าวว่า "เรากำลังมองหากาแลคซีที่เราไม่เห็นองค์ประกอบหนัก" “นั่นอาจเป็นปืนสูบบุหรี่สำหรับดาวฤกษ์รุ่นแรกที่เกิดจากไฮโดรเจนและฮีเลียมในยุคแรก ในทางทฤษฎีควรมีอยู่ ขึ้นอยู่กับว่าสว่างเพียงพอหรือไม่”
โครงสร้างทางช้างเผือก
สำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ต้องการทำความเข้าใจโครงสร้างของกาแลคซีและวิธีที่ดาวก่อตัวขึ้นภายในกาแลคซี JWST ได้ให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์แล้ว
โปรแกรมสังเกตการณ์หนึ่งรายการ นำโดย เจนิซลี ที่ NOIRLab ของ National Science Foundation ในรัฐแอริโซนา มองหาจุดกำเนิดดาวอายุน้อยในกาแลคซี่ ในนามของทีมของลี JWST ได้สำรวจกาแลคซีที่อยู่ห่างออกไป 24 ล้านปีแสงที่เรียกว่า NGC 7496 ซึ่งบริเวณที่ก่อตัวดาวฤกษ์อายุน้อยได้ปกคลุมไปด้วยความมืดมิด เครื่องมือของฮับเบิลไม่สามารถเจาะฝุ่นและก๊าซหนาที่ล้อมรอบบริเวณเหล่านี้ได้ อย่างไรก็ตาม JWST สามารถเห็นแสงอินฟราเรดที่กระดอนฝุ่น ทำให้กล้องโทรทรรศน์สามารถสำรวจได้ใกล้กับช่วงเวลาที่ดาวเปิดขึ้นและนิวเคลียร์ฟิวชันจุดไฟในแกนกลางของพวกมัน “ฝุ่นกำลังสว่างขึ้นจริงๆ” ลีกล่าว
เธอกล่าวว่าสิ่งที่น่าทึ่งที่สุดคือ NGC 7496 เป็นดาราจักรธรรมดา “ไม่ใช่ดาราจักรลูกโปสเตอร์” ภายใต้การจับตามองของ JWST จู่ๆ ก็มีชีวิตขึ้นมาและเผยให้เห็นช่องที่ดวงดาวก่อตัวขึ้น “มันวิเศษมาก” เธอกล่าว
จอห์น บาเรนไทน์ นักดาราศาสตร์จากบริษัทอนุรักษ์ท้องฟ้ามืด Dark Sky Consulting ในรัฐแอริโซนา ได้ค้นพบโดยบังเอิญในภาพแรกภาพหนึ่งของ JWST ภาพจากกล้องโทรทรรศน์ของเนบิวลาวงแหวนใต้ ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 2,500 ปีแสง แสดงให้เห็นความชัดเจนอย่างน่าทึ่ง ทางด้านข้าง กาแล็กซีที่น่าสนใจซึ่งมองจากขอบบน (จุดชมวิวที่ไม่เหมือนใครสำหรับการศึกษาส่วนนูนใจกลางดาราจักร) ซึ่งก่อนหน้านี้ถูกระบุอย่างผิดพลาดว่าเป็นส่วนหนึ่งของเนบิวลาเอง
Barentine กล่าวว่า "เรามีเครื่องจักรที่มีความละเอียดอ่อนอย่างประณีตที่จะเปิดเผยสิ่งที่เราไม่รู้ด้วยซ้ำว่ากำลังมองหา" “ในเกือบทุกภาพที่เว็บบ์ถ่าย มันคุ้มค่าที่จะลองไปสำรวจในแบ็คกราวด์”
ตาบนดวงดาวและดาวเคราะห์
เป้าหมายที่เล็กกว่าก็อยู่ในเป้าเล็งของ JWST เช่นกัน รวมถึงดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเราเองด้วย ดาวพฤหัสบดีปรากฏตัว อย่างงดงาม โดยเป็นส่วนหนึ่งของภาพชุดแรก ซึ่งถ่ายด้วยการเปิดรับแสงนานเพียง 75 วินาที
นักดาราศาสตร์รู้ว่าชั้นบรรยากาศบนของดาวพฤหัสบดีร้อนกว่าชั้นบรรยากาศด้านล่างหลายร้อยองศา แต่ไม่แน่ใจว่าเพราะอะไร โดยการตรวจจับแสงอินฟราเรด JWST สามารถเห็นบรรยากาศชั้นบนที่ร้อนอบอ้าวส่องประกาย ปรากฏเป็นวงแหวนสีแดงรอบโลก “เรามีชั้นนี้อยู่เหนือชั้นเมฆสองสามร้อยกิโลเมตร และมันเรืองแสงเพราะมันร้อน” เฮนริก เมลิน นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยเลสเตอร์กล่าว “เราไม่เคยเห็นสิ่งนี้มาก่อนในระดับโลก นั่นเป็นสิ่งที่ไม่ธรรมดาที่จะได้เห็น”
โปรแกรมของเมลิน วางแผนที่จะใช้ JWST ในอีกไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้าเพื่อศึกษาแรงผลักดันเบื้องหลังความร้อนในบรรยากาศนี้
ที่ซ่อนอยู่ในภาพดาวพฤหัสบดีของ JWST คือดวงจันทร์ภูเขาไฟ Io ที่มีปฏิสัมพันธ์กับแสงออโรร่าของดาวพฤหัสบดี ซึ่งทำให้เกิดการกระแทกเล็กๆ ในแสงออโรร่าที่อยู่ต่ำบนท้องฟ้าของดาวเคราะห์ ภาพเผยให้เห็น "วัสดุที่มาจาก Io ที่ไหลลงสู่เส้นสนามแม่เหล็ก" Melin กล่าว เห็นผลมาก่อนแต่ JWST เลือกได้ง่าย ๆ โดยไม่ต้องเหลือบมองโลกเลย
JWST กำลังตรวจสอบดาวเคราะห์ในระบบดาวอื่นด้วย กล้องโทรทรรศน์ได้มองไปยังระบบ TRAPPIST-1 อันโด่งดัง ซึ่งเป็นดาวแคระแดงที่มีโลกขนาดเท่าโลกทั้งเจ็ด (บางส่วนอาจอาศัยอยู่ได้) แม้ว่าข้อมูลจะยังคงได้รับการวิเคราะห์อยู่ก็ตาม การสังเกตการณ์ในช่วงแรกได้รับการเปิดเผยเกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่มีอัธยาศัยน้อยกว่า คือ "ดาวพฤหัสบดีร้อน" ที่เรียกว่า WASP-96 b ในวงโคจรแคบๆ 3.4 วันรอบดาวฤกษ์ของมัน
JWST พบไอน้ำในชั้นบรรยากาศของโลก ยืนยันหลักฐานของน้ำ รายงานวันก่อน by ชิมา แมคกรูเดอร์ ของศูนย์ฮาร์วาร์ด-สมิธโซเนียนและเพื่อนร่วมงาน ซึ่งใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน แต่ JWST สามารถไปได้ไกลกว่านั้น โดยการสังเกตอัตราส่วนคาร์บอนต่อออกซิเจนของ WASP-96 b มันอาจจะสามารถไขปริศนาอันน่าสับสนเกี่ยวกับดาวพฤหัสร้อนได้ นั่นคือวิธีที่พวกมันบรรลุวงโคจรใกล้รอบดาวของพวกมัน ออกซิเจนที่มากขึ้นจะบ่งบอกว่าก๊าซยักษ์ในขั้นต้นก่อตัวขึ้นไกลจากดาวฤกษ์ที่น้ำสามารถควบแน่นได้ ในขณะที่อัตราส่วนคาร์บอนที่สูงกว่าจะบ่งบอกว่าดาวฤกษ์นั้นอยู่ใกล้เสมอ
ในขณะเดียวกัน JWST อาจเห็นแสงชั่วคราวบนท้องฟ้า ซึ่งเป็นเหตุการณ์ช่วงสั้นๆ ที่รู้จักกันในชื่อชั่วคราว ซึ่งไม่ได้ออกแบบมาเพื่อทำในตอนแรก นักดาราศาสตร์ Mike Engesser และเพื่อนร่วมงานที่สถาบัน Space Telescope Science Institute ในเมืองบัลติมอร์ รัฐแมริแลนด์ (ศูนย์ปฏิบัติการของ JWST) สังเกตเห็นวัตถุสว่างที่ไม่ปรากฏในภาพถ่ายของฮับเบิลในภูมิภาคเดียวกัน พวกเขาคิดว่ามันเป็นซุปเปอร์โนวาหรือดาวระเบิด ซึ่งอยู่ห่างออกไปราว 3 พันล้านปีแสง ซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ว่ากล้องโทรทรรศน์สามารถค้นหาเหตุการณ์เหล่านี้ได้
JWST ควรจะสามารถค้นหาซุปเปอร์โนวาที่อยู่ห่างไกลออกไปได้เช่นกัน ซึ่งจะทำให้มันเป็นอีกทางหนึ่งที่จะทำหน้าที่เป็นเครื่องสำรวจเอกภพยุคแรก นอกจากนี้ยังอาจพบว่าดาวถูกแยกออกจากหลุมดำมวลยวดยิ่งซึ่งอาศัยอยู่ที่ใจกลางดาราจักร ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยพบเห็นมาก่อนในกล้องโทรทรรศน์ “เป็นครั้งแรกที่เราจะสามารถมองเข้าไปในบริเวณที่มืดมิดและลึกล้ำเหล่านี้ได้” . กล่าว โอริ ฟ็อกซ์นักดาราศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศซึ่งเป็นผู้นำทีมศึกษาเรื่องภาวะชั่วครู่
ชั่วขณะเช่นเดียวกับปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์อื่น ๆ ถูกกำหนดให้กำหนดใหม่ หลังจากหลายทศวรรษของการวางแผนและการก่อสร้าง JWST ประสบความสำเร็จอย่างมาก ปัญหานี้กำลังตามทันกับการที่วิทยาศาสตร์หลั่งไหลเข้ามาอย่างต่อเนื่องจากเครื่องจักรที่ซับซ้อนแต่ไม่มีข้อผิดพลาด เกือบจะท้าทายความเชื่อที่ว่าสมองของมนุษย์สร้างขึ้น “มันได้ผล และมันบ้ามาก” ลาร์สันกล่าว
