กล้องโทรทรรศน์นี้ตั้งเป้าที่จะเปิดตัวในสัปดาห์นี้ เพื่อดูกาแล็กซีและชั้นบรรยากาศที่อยู่ห่างไกลจากอินฟราเรด นี่คือวิธีการ
โดย เปาลา โรซา-อาควิโน | เผยแพร่ 20 ธ.ค. 2564 09:00 น
ช่องว่าง
ศาสตร์
เทคโนโลยี
กระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์เคลือบด้วยทองคำซึ่งมองเห็นได้จากมุมมองฟิชอายมองขึ้นไปพร้อมกับวิศวกรในหน้ากากและอุปกรณ์ป้องกันมองลงมาจากเพดานสีน้ำเงิน
กระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ได้รับการปรับให้เหมาะกับการสะท้อนแสงอินฟราเรด ซึ่งหมายความว่ากระจกเหล่านี้ถูกทำให้ตาพร่าด้วยทองคำเล็กน้อย ดรูว์ โนเอล/นาซ่า
ในปี ค.ศ. 1609 กาลิเลโอ กาลิเลอีชี้กล้องโทรทรรศน์ที่มีเลนส์กว้างไม่เกินชิ้นแตงกวาขึ้นไปบนฟ้าเพื่อถอดรหัส พื้นผิวหลุมอุกกาบาต ของดวงจันทร์ ตั้งแต่นั้นมา กล้องโทรทรรศน์ได้กลายเป็นเครื่องมืออันล้ำค่าในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลอันกว้างใหญ่ที่ยังไม่ได้สำรวจ
การสังเกตการณ์ท้องฟ้ายามค่ำคืนได้จุด
ประกายทฤษฎีใหม่ๆ
เกี่ยวกับทางช้างเผือกและดาราจักรอื่นๆ ทั้งใกล้และไกล จึงมีอุปกรณ์ที่ดีกว่ามาทดสอบพวกมันด้วย เรามาไกลมากแล้วในการเพิ่มกระจกขนาดใหญ่ขึ้น สารเคลือบ เลนส์ที่ละเอียดยิ่งขึ้น และกล้องโทรทรรศน์ระเบิดขึ้นสู่อวกาศ
Caitlin Casey นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยกล่าวว่า “ดาราศาสตร์เป็นหนึ่งในสาขาวิชาที่เก่าแก่ แต่สำหรับประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ เราถูกจำกัดอยู่เพียงสิ่งที่เราสามารถมองเห็นได้ด้วยตาของเราในท้องฟ้ายามราตรี” ของเท็กซัส “การพัฒนากล้องโทรทรรศน์ในช่วงทศวรรษ 1600 เป็นการเปลี่ยนแปลงอย่างแท้จริง และทำให้เราสามารถมองลึกเข้าไปในจักรวาลได้ลึกขึ้นเรื่อยๆ นั่นนำไปสู่ความลึกลับทีละอย่าง มีคำตอบอยู่บ้าง แต่มีคำถามมากกว่านั้น”
กว่าสี่ศตวรรษหลังจากที่กาลิเลโอมองเข้าไปในเลนส์ที่บางเฉียบของแตงกวาNASA มีกำหนดจะเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุด ทรงพลังที่สุด และคาดว่าจะสูงที่สุดเท่าที่เคยมีมาในอวกาศ เป็นเวลาสามทศวรรษ ที่ประชาชนคุ้นเคยกับการดูอวกาศผ่านกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่โคจรรอบโลก เจมส์ เวบบ์ (ซึ่งมีการโต้เถียงอยู่เบื้องหลังการตั้งชื่อ ) ว่าเป็นผู้สืบทอดทางวิทยาศาสตร์ของฮับเบิล จะสามารถติดตามแสงจากวัยเด็กของจักรวาลที่เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับสิ่งมีค่า
[ที่เกี่ยวข้อง: ส่วนสำคัญของบิ๊กแบงยังคงเข้าใจยาก ]
“มันเป็นภารกิจทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนที่สุดที่เราเคยทำ” Lee Feinberg ผู้จัดการองค์ประกอบกล้องโทรทรรศน์แสง Webb ที่ NASA Goddard Space Flight Center ผู้ซึ่งทำงานเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ของหอดูดาวในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมากล่าว
ช้ากว่ากำหนดการสิบสี่ปีและเกินงบประมาณ 20 เท่า เวบบ์ต้องเผชิญกับอุปสรรคมากมายระหว่างทางไปยังท่าเรือในคูรู เฟรนช์เกียนา (ทีมงานเลื่อนวันเปิดตัวเป็นวันที่ 24 ธันวาคมเมื่อสัปดาห์ที่แล้วเนื่องจากสายเคเบิลข้อมูลผิดพลาด) แต่หลังจากที่นักวิทยาศาสตร์ ช่างเทคนิค และวิศวกรกว่าพันคนจาก 14 ประเทศเอาชนะความท้าทายที่เกิดขึ้นในการพัฒนา ในที่สุดกล้องโทรทรรศน์ก็พร้อม เพื่อซูมออกเพื่อค้นหา “แสงแรก” นำนักดาราศาสตร์เข้าใกล้บิ๊กแบงมากกว่าที่เคย
พิมพ์เขียวกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์จากมุมมองด้านข้างพร้อมคำอธิบายประกอบแบบละติน
พิมพ์เขียวแรกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ NASA
กระจกบานใหญ่ที่สร้างขึ้นเพื่อการเดินทางข้ามเวลา
เหตุการณ์สำคัญในเทคโนโลยีเลนส์และการถ่ายภาพช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตประวัติศาสตร์ของเอกภพได้อย่างมาก แต่เมื่อต้องทำความเข้าใจว่ามันเริ่มต้นอย่างไร รายละเอียดก็ยังคลุมเครือ
จนถึงตอนนี้ กล้องโทรทรรศน์ยังไม่อนุญาต
ให้เรามองย้อนกลับไปไกลพอที่จะเห็นแสงแรกของจักรวาล ซึ่งส่องแสงดาวฤกษ์ดวงแรกสุดที่ปะทุเข้ามาในชีวิต อย่างไรก็ตาม เว็บบ์มาพร้อมกับเทคโนโลยีล่าสุดที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อรวบรวมและมุ่งเน้นไปที่แสงสลัวนั้น
ขนาดเป็นส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหา หอดูดาวที่โคจรรอบนี้จะใช้กระจกเงาขนาดมหึมาที่หลอมจากเบริลเลียมรุ่นเฟเธอร์เวท ซึ่งเลือกไว้เพราะมันคงรูปร่างไว้ที่อุณหภูมิที่เย็นจัด โลหะและแก้วประกอบเป็นรูปทรงรังผึ้งที่มีความกว้างมากกว่า 21 ฟุต ; ส่วนกระจกหกเหลี่ยม 18 ชิ้นสามารถกางออกได้และเก็บแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก Marcia Rieke จากหอดูดาว Steward Observatory แห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนา กล่าวว่า “แม้ตามมาตรฐานกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน ก็ยังเป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาดกำลังดี” ซึ่งอยู่ในคณะทำงานของโครงการ Webb ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1990 กล่าว
โครงงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ สะท้อนใบหน้าของนักวิทยาศาสตร์ในกระจกหกเหลี่ยมทั้ง 5 ด้าน
นักวิทยาศาสตร์โครงการ Mark Clampin สะท้อนอยู่ในกระจกรังผึ้งขณะที่ประกอบกันที่ Marshall Space Flight Center บอลอวกาศ
เช่นเดียวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลซึ่งโคจรรอบโลกมาเป็นเวลา 31 ปีแล้ว เวบบ์เป็นกล้องโทรทรรศน์ประเภทรีเฟลกเตอร์ชนิดแคสส์ เกรน มันใช้กระจกหลักเพื่อรวบรวมแสงและโฟกัสไปที่กระจกรอง สะท้อนพลังงานอีกครั้งด้วยเครื่องมือล้ำสมัยสี่ชิ้น รวมถึงกล้องที่มีความไวสูงพิเศษ 3 ตัว เพื่อสร้างภาพ ยิ่งพื้นที่กระจกมีขนาดใหญ่เท่าใด แสงก็จะสะสมมากขึ้นเพื่อบันทึกวัตถุที่เลือนลางด้วยความละเอียดที่มากขึ้นเท่านั้น – ให้คิดว่ามันเหมือนกับการเพิ่มรูรับแสงของกล้อง Rieke อธิบาย เมื่อนักดาราศาสตร์ได้รับข้อมูลคืนจากเสาอากาศที่หันออกสู่โลกของเวบบ์ซึ่งเริ่มต้นในฤดูร้อนปี 2022 พวกเขาจะได้ภาพที่ดีกว่าภาพที่ถ่ายโดยฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ ที่มีอยู่ในอวกาศ
Webb ได้รับการออกแบบมาเพื่อเติมรองเท้าที่กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลอาวุโสทิ้งไว้เบื้องหลัง—และบางส่วน ตัวอย่างเช่น ฮับเบิลสามารถ ย้อนเวลากลับไปได้ 13.3 พันล้านปีซึ่งเกิดขึ้นหลังจากจักรวาลของเราเกิดขึ้น เพียง เล็กน้อย ในทางกลับกัน เว็บบ์จะสามารถมองย้อนกลับไปได้ไกลกว่านั้นอีก โดยดึงแสงได้มากเป็นหกเท่าและให้กำลังขยายเพิ่มขึ้น 100 เท่า Webb ยังมีมุมมองกล้องที่กว้างกว่าฮับเบิลถึง 15 เท่า (ในขณะเดียวกัน ขอบเขตของกาลิเลโอมีมุมมองที่แคบมากจนดวงจันทร์จะเต็มไปหมด )
มองเห็นจักรวาลด้วยอินฟราเรดช่วงกลาง
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ จับแสงอินฟราเรดที่อยู่นอกสเปกตรัมที่ตามนุษย์มองเห็น มีเหตุผลที่ดีสำหรับสิ่งนี้ เนื่องจากการขยายตัวของจักรวาล แสงจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลจะเปลี่ยนเป็นความยาวคลื่นที่ยาวกว่าที่ปลายสเปกตรัมสีแดง ยิ่งไปกว่านั้น ดวงดาวและดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้นใหม่ยังซ่อนอยู่หลังฝุ่นที่ดูดซับแสงที่มองเห็นได้ การจ้องมองด้วยอินฟราเรดของเวบบ์จะสามารถทะลุผ่านฝุ่นนั้นได้ และเผยให้เห็นสิ่งที่อยู่ข้างหลัง
เครื่องมือตรวจจับสามในสี่ของ Webb
(กล้องถ่ายภาพและ Near Infrared Spectrographs สองตัวที่แตกต่างกัน) ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดทั้งหมดตั้งแต่0.6 ถึง 28.8 ไมครอน Rieke ช่วยออกแบบกล้องอินฟราเรดใกล้ของกล้องโทรทรรศน์ ( เรียกสั้นๆ ว่า NIRCam ) และจะเป็นผู้ตรวจสอบหลักเมื่อเปิดตัว ด้วยสิ่งนี้ เวบบ์จะสามารถถ่ายภาพที่ชัดเจนขึ้นจากมุมที่ยังไม่ได้สำรวจทั่วทั้งจักรวาล โดยจับแสงของดาราจักรที่มีอายุใกล้เคียงกับทางช้างเผือก
