เป้าหมายต่อไปของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ นั้นน่าเหลือเชื่อมาก

ด้วยการเปิดตัวของ ภาพแรกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เมื่อวันที่ 12 กรกฎาคม (และ การเปิดเผยโดยประธานาธิบดีโจ ไบเดน แห่งสหรัฐฯ เมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม) NASA, ESA และ Canadian Space Agency ได้พิสูจน์ขอบเขตความฝันมูลค่า 10 พันล้านดอลลาร์ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 1 ล้านไมล์ซึ่งเป็นขอบเขตความฝันสองทศวรรษที่ใช้งานได้จริง และได้ผล อย่างไม่มีที่ติ เพียงแค่ใช้เวลา ดูวิชวลที่อัปเกรดแล้วที่เว็บบ์ส่งมอบเหนือฮับเบิล . รุ่นก่อน. พวกมันเป็นผลงานชิ้นเอกที่เกี่ยวกับอวัยวะภายในที่บังคับให้เรานึกถึงความยิ่งใหญ่ของจักรวาลและสะท้อนถึงมุมเล็กๆ น้อยๆ ของระบบสุริยะของเราภายใน

แต่สิ่งที่เราเห็นเมื่อต้นเดือนกรกฎาคมเป็นเพียงคำนำของหนังสือ JWST มันจะเป็นบทที่ตามมาซึ่งจะเขียนมรดกของมันออกมา

แม้ว่าผลลัพธ์ของสีเต็มรูปแบบครั้งแรกของกล้องโทรทรรศน์จะยอดเยี่ยม แต่ก็เป็นเพียงการลิ้มรสความสามารถของเครื่องมือเท่านั้น ในความเป็นจริง เราอาจไม่มีคำพูดใดๆ ที่จะบรรยายถึงสิ่งที่กำลังจะเกิดขึ้น ในลักษณะที่ภาพแสงแรกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไม่สามารถคาดเดาถึงทุ่งลึกอันน่าประหลาดใจที่วันหนึ่งจะฉาบผนังแผนกดาราศาสตร์หรือเนบิวลาที่จะสร้างแรงบันดาลใจให้กับกวีนิพนธ์

แต่เราอาจจะ อนุมาน บางฉากของอนาคตของ JWST เพราะแม้ว่ากล้องโทรทรรศน์จะเพิ่งเปิดใหม่สู่สาธารณะ นักวิทยาศาสตร์ก็เข้าแถวรอใช้งานมานานหลายปี

แล้ว นักวิจัยพร้อมที่จะชี้ไปที่ปรากฏการณ์ที่จะทำให้คุณทึ่ง: หลุมดำขนาดมหึมา การควบรวมกาแลคซีที่แตกเป็นเสี่ยง ๆ ดาวคู่เรืองแสงที่เปล่งสัญญาณควัน และแม้แต่สิ่งมหัศจรรย์ที่อยู่ใกล้บ้านอย่างแกนีมีด ดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวพฤหัสบดีที่เย็นยะเยือก

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิทยาศาสตร์สองสามคนแรกที่โชคดีจัดข้อเสนอแบ่งออกเป็นหกประเภท โดยแต่ละกลุ่มได้รับการคัดเลือกอย่างพิถีพิถันโดยคณะกรรมการที่ปรึกษากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ และสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในเดือนพฤศจิกายน 2017 ไม่ต้องพูดถึงโครงการระหว่างประเทศมากกว่า 200 โครงการแยกจากกัน ได้รับรางวัลเวลาบนกล้องโทรทรรศน์ และผู้ที่พร้อมจะเข้าคิวรอ

แต่กลุ่มเริ่มต้นของนักสำรวจอวกาศ JWST นั้นตั้งใจที่จะเป็น win-win สำหรับทั้งนักวิทยาศาสตร์และ ‘ขอบเขต การศึกษาเหล่านี้จะสร้างชุดข้อมูล ข้อมูลพื้นฐาน การแฮ็กที่มีประโยชน์ และโดยทั่วไปแล้วจะเป็นการเตรียมเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพของเครื่องจักรสำหรับทุกสิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อไป สำหรับช่วงเวลาสำคัญที่จะลงไปในประวัติศาสตร์

“ในการตระหนักถึงศักยภาพทางวิทยาศาสตร์ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ อย่างเต็มที่ ชุมชนวิทยาศาสตร์ต้องเรียนรู้การใช้เครื่องมือและความสามารถของมันอย่างรวดเร็ว” หน้าเพจเกี่ยวกับ โครงการวิทยาศาสตร์การวางจำหน่ายก่อนกำหนดของผู้อำนวยการซึ่งรวบรวมมาเพื่อคัดเลือกว่าผู้วิจัยคนใดจะทดสอบ JWST ในช่วง 5 เดือนแรกของการดำเนินงานด้านวิทยาศาสตร์

การอ่านรายการทำให้ฉันคาดหวังมากขึ้น – และฉันพนันได้เลยว่ามันจะยกระดับคุณเช่นกัน

นี่คือตัวอย่างข้อมูล

เปลี่ยนหน้าให้ JWST

ห่างจากโลกประมาณ 3.5 พันล้านปีแสงเป็นกระจุกกาแลคซีขนาดมหึมาที่เรียกว่า Abell 2744 หรือที่เรียกว่ากระจุกดาวแพนดอร่า

บางคนอาจจะบอกว่านี่คือ สมบูรณ์แบบ ผู้สมัครเริ่มต้นสำหรับ JWST เนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของจักรวาลอันไกลโพ้นอันเก่าแก่ กล้องโทรทรรศน์รุ่นต่อไปของนาซ่ามีอุปกรณ์ถ่ายภาพอินฟราเรดมากมายที่สามารถเข้าถึงแสงที่เล็ดลอดออกมาจากจักรวาลอันไกลโพ้น ซึ่งเป็นแสงที่ตามนุษย์หรือกล้องโทรทรรศน์ออปติคอลมาตรฐานไม่สามารถมองเห็นได้ เป็นการจับคู่สำรวจทางวิทยาศาสตร์ที่สร้างขึ้นในสวรรค์

ดังนั้นทีมงานสืบสวน แผนการสังเกต เกิดอะไรขึ้นในกระจุกดาราจักรที่สว่างไสวนี้ ซ่อนเร้นให้มนุษย์มองเห็นแต่มีความสำคัญต่อความก้าวหน้าทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์

พวกเขาวางแผนที่จะใช้สองของ ตราสารของ JWSTเรียกว่า Near-Infrared Spectrograph และ Near Infrared Imager และ Slitless Spectrograph ซึ่งทั้งสองอย่างนี้สามารถถอดรหัสองค์ประกอบทางเคมีของโลกอันไกลโพ้นที่ติดอยู่ในเขตอินฟราเรดที่เราไม่สามารถบุกรุกได้

แต่ JWST ไม่ได้เป็นเพียงการมองการณ์ไกลเท่านั้น มันสามารถเปิดแว่นอ่านหนังสือเพื่อสแกนสิ่งของใกล้เคียงได้เช่นกัน

นั่นเป็นเหตุผลที่ทีมอื่นสนใจที่จะค้นหาวิธีนำทางปรากฏการณ์ในย่านจักรวาลของเราเอง พิมพ์เขียวของพวกเขาบอกว่าพวกเขาจะอธิบายลักษณะของชั้นเมฆ ลม องค์ประกอบ โครงสร้างอุณหภูมิ และแม้กระทั่งกิจกรรมของแสงออโรร่า หรือที่เรียกว่าแสงเหนือของเราในเวอร์ชัน Jovian

บิตการวิจัยนี้พร้อมที่จะใช้เกือบ ทั้งหมด ของอุปกรณ์อินฟราเรดที่ก้าวล้ำของ JWST ได้แก่ Nirspec, Niriss รวมถึงกล้องอินฟราเรดใกล้ – ตัวสร้างภาพอัลฟ่าของ JWST และกล้องอินฟราเรดระดับกลาง (MIRI) ซึ่งคุณอาจเดาได้ว่าเชี่ยวชาญในการตรวจจับแสงอินฟราเรดช่วงกลาง “โปรแกรมของเราจะแสดงให้เห็นความสามารถของเครื่องมือของ JWST ในแหล่งกำเนิดที่ใหญ่ที่สุดและสว่างที่สุดแห่งหนึ่งในระบบสุริยะและเป้าหมายที่จางมากที่อยู่ติดกัน” พวกเขาเขียนในบทคัดย่อ.

งานบางส่วนบนดาวพฤหัสบดีได้ดำเนินการไปแล้วตามรายงานสถานะของโครงการและหน้าต่างการสังเกตจะดำเนินต่อไปในเดือนสิงหาคม นอกจากนี้ ดวงจันทร์แกนีมีดของดาวพฤหัสบดีซึ่งมีขนาดใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะและไอโอที่มีกัมมันตภาพรังสีสูงมาก ก็ถูกตั้งค่าให้ตรวจสอบด้วย MIRI ด้วย อย่างหลังมีความน่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากนักวิจัย หวังว่าจะแก้ไขภูเขาไฟของ Io และเปรียบเทียบมุมมองของ Webb กับมุมมองแบบคลาสสิก.

ต่อไปเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่เน้นเรื่องฝุ่น แต่ไม่ใช่แค่ฝุ่น ละอองดาว.

เรารู้ว่าฝุ่นเป็นส่วนประกอบหลักในการก่อตัวของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ที่ประดับจักรวาลของเรา แต่เรายังคงมีหมอกบนไทม์ไลน์ที่พวกเขาติดตามเพื่อนำเราไปสู่จุดที่เราอยู่ทุกวันนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากสิ่งสำคัญมากมายสำหรับเรา – ฝุ่นที่มีอยู่กระจัดกระจายในเอกภพยุคแรก และจักรวาลในยุคแรกนั้นส่องสว่างด้วยแสงอินฟราเรดอย่างหมดจด

อ่าาา สิ่งที่ JWST สามารถ — และตั้งใจ — เจาะลึกลงไปได้อย่างแม่นยำ

การทำลายเรื่องราวของละอองดาวหมายถึงการสร้างความเข้าใจใน การสร้างบล็อคของจักรวาลจักรวาลของเรา คล้ายกับการศึกษาอะตอมให้ความรู้เกี่ยวกับชิ้นส่วนของสสาร และดังที่คาร์ล เซแกนเคยกล่าวไว้ว่า “จักรวาลอยู่ในตัวเรา เราถูกสร้างขึ้นมาจากดวงดาว เราเป็นหนทางให้จักรวาลรู้จักตัวเอง”

บางที JWST อาจช่วยจักรวาลในการค้นหาวิปัสสนา

รอจนกว่า JWST จะเห็นสิ่งนี้

ตลอดหลายเดือนที่ผ่านมา ในฐานะนักเขียนวิทยาศาสตร์ ฉันได้เห็นความรู้สึกประทับใจซ้ำๆ “รอจนกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ จะเห็นสิ่งนี้”

ไม่ใช่ในคำพูดเหล่านั้น แต่แน่นอนด้วยน้ำเสียงนั้น

ตัวอย่างเช่น ในเดือนเมษายน กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ทำลายสถิติครั้งสำคัญ เมื่อมันส่งภาพดาวฤกษ์ที่ไกลที่สุดที่เราเคยเห็นจากจักรวาลอันไกลโพ้นมาให้เรา อา ดาราสาวงามนามเอเรนเดลซึ่งแปลว่า “ดาวรุ่ง” อย่างเหมาะเจาะในภาษาอังกฤษโบราณ

“กำลังเรียน Earendel จะเป็นหน้าต่างสู่ยุคของจักรวาล ที่เราไม่คุ้นเคย แต่นั่นนำไปสู่ทุกสิ่งที่เรารู้” Brian Welch หนึ่งในนักดาราศาสตร์ค้นพบจาก Johns Hopkins University กล่าวในแถลงการณ์

แต่จำได้ไหมว่า JWST มีอาวุธในการศึกษาจักรวาลโบราณที่มองไม่เห็นได้อย่างไร อย่างแน่นอน. ผู้เขียนศึกษาเตรียมที่จะดู Earendel ด้วยเลนส์ของ JWST โดยหวังว่าจะยืนยันว่าเป็นเพียงร่างกายของดาวฤกษ์ดวงเดียวจริง ๆ และหาปริมาณว่ามันเป็นดาวรุ่งชนิดใด

JWST ยังสามารถไขปริศนาลึกลับของดาวเนปจูนซึ่งเป็นเครื่องประดับสีน้ำเงินที่เป็นก๊าซของระบบสุริยะของเราได้: มันคือ เริ่มเย็นลงโดยไม่ทราบสาเหตุ. แต่ “ความไวอันวิจิตรงดงามของเครื่องมืออินฟราเรดกลางของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ MIRI จะให้แผนที่เคมีและอุณหภูมิใหม่ในบรรยากาศของดาวเนปจูนอย่างที่ไม่เคยปรากฏมาก่อน” ลีห์ เฟล็ทเชอร์ ผู้เขียนร่วมของการศึกษาเกี่ยวกับความลึกลับและนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัย ของเลสเตอร์, กล่าวในแถลงการณ์.

นอกจากนี้ยังมีความน่าสนใจในการถอดรหัสความรุนแรงของอาณาจักรจักรวาลของเรา: หลุมดำขนาดมหึมา – และแม้แต่บรรพบุรุษของหลุมดำที่แปลกประหลาดอายุหลายพันล้านปีที่กำลังขยายตัว

Seiji Fujimoto หนึ่งในนักดาราศาสตร์ที่ค้นพบจากสถาบัน Niels Bohr แห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนกล่าวว่า “เว็บบ์จะมีอำนาจอย่างเด็ดขาดในการพิจารณาว่าหลุมดำที่เติบโตอย่างรวดเร็วเหล่านี้มีอยู่ทั่วไปเพียงใด”

และสุดท้าย ฉันคิดว่าสิ่งที่น่าเหลือเชื่อที่สุดของ JWST – อย่างน้อยสำหรับฉัน – ก็คือตอนนี้เป็นช็อตที่ดีที่สุดที่เรามีในการค้นหาหลักฐานการมีชีวิตนอกโลก มนุษย์ต่างดาว

นักวิทยาศาสตร์บางคนถึงกับป้องกันก่อนเวลาอันควร ผลบวกลวง ของสารอินทรีย์ที่ซอฟต์แวร์ของ JWST อาจหยิบขึ้นมา เพื่อไม่ให้ประชาชน (ฉัน) ตื่นตกใจเมื่อวันนั้นมาถึง แต่ถ้าวันนั้นมาถึง กรามของเราจะตกลงไปที่พื้นอย่างไม่ต้องสงสัย และอัตราการเต้นของหัวใจของเราจะสูงขึ้น ถือว่า 12 กรกฎาคมเป็นความทรงจำที่ไม่รุนแรง

และถึงแม้วันนั้นจะไม่มาถึง อีกไม่นานนักสำรวจอวกาศชุดใหม่ของ NASA จะส่งภาพกลับที่แปลงสภาพเหมือนยานอวกาศฮับเบิล ทุ่งลึกในปี 1995 — ที่เรายังไม่เข้าใจ