กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ทำอะไรได้บ้าง?

นักวิทยาศาสตร์ยืนอยู่หน้ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ระหว่างการทดสอบ

มาดูกันว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ใหม่เป็นอย่างไร





NASA วางแผนที่จะเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) ในวันที่ 22 ธันวาคม พ.ศ. 2564



กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลมักเรียกกันว่า 'ผู้สืบทอด' ซึ่งเปิดตัวในปี 1990 แต่จริงๆ แล้วมีความคล้ายคลึงกันเพียงใด?



ค้นหาว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเปรียบเทียบกับนักดาราศาสตร์จากหอดูดาวหลวงกรีนิชอย่างไร



เปิดตัวกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์

วันที่เปิดตัวปัจจุบัน: 22 ธันวาคม 2564



วันที่จันทรุปราคาเต็มดวง

เวลาเปิดตัวที่คาดไว้: 12.20 น. GMT (7.20 น. EST)



สถานที่เปิดตัว: Spaceport ของยุโรป , เฟรนช์เกีย

เปิดตัวสตรีมสด: วางจำหน่ายเร็วๆ นี้



กล้องโทรทรรศน์มองเห็นแสงประเภทใด

ฮับเบิล

JWST

มองเห็นได้และรังสีอัลตราไวโอเลต







จุดสนใจหลักของฮับเบิลอยู่ที่แสงที่มองเห็นได้และแสงอัลตราไวโอเลต เครื่องมือของมันสามารถสังเกตสเปกตรัมอินฟราเรดส่วนเล็ก ๆ ได้ตั้งแต่ 0.8 ถึง 2.5 ไมครอน แต่ไม่มากเท่าที่ James Webb สามารถทำได้ แต่จะเน้นที่ความสามารถเฉพาะของรังสีอัลตราไวโอเลต (0.1 ถึง 0.4 ไมครอน) ในงานที่ไม่สามารถทำได้จากพื้นดินและเครื่องมือแสงที่มองเห็นได้ (0.4 ถึง 0.8 ไมครอน) ในการสร้างภาพความละเอียดสูงที่เราคุ้นเคยมากที่สุด



สีแดงและอินฟราเรด





JWST ได้รับการออกแบบมาเพื่อเน้นส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัมตั้งแต่ 0.6 (แสงสีแดง) ถึง 28 ไมครอน (อินฟราเรด) ซึ่งหมายความว่าจะไม่สามารถมองเห็นแสงอัลตราไวโอเลตอย่างฮับเบิลได้ แต่จะโฟกัสไปที่วัตถุที่มีแสงอินฟราเรด เช่น ดาราจักรที่อยู่ห่างไกลออกไปได้





แสงเดินทางในช่วงความถี่ตามสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ดวงตาของเรามีวิวัฒนาการเพื่อตรวจจับแถบสเปกตรัมที่เรียกว่า 'แสงที่มองเห็นได้' ซึ่งไม่น่าแปลกใจเลยที่บรรยากาศของเราปิดกั้นความยาวคลื่นอื่นๆ จำนวนมาก



อย่างไรก็ตาม ยังมีแสงรูปแบบอื่นอีกมากมายที่เรามองไม่เห็น ทั้งในและนอกบรรยากาศของเรา





สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า NASA

แสงอินฟราเรดมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่าและสามารถทะลุผ่านวัตถุในอวกาศที่แสงที่มองเห็นถูกปิดกั้นได้ เช่น ก๊าซและฝุ่น นี่คือเหตุผลที่ภาพที่ถ่ายโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ตรวจจับความถี่อินฟราเรดสามารถหยิบวัตถุที่อยู่นอกเหนือเมฆเหล่านี้ออกมา และปรากฏชัดกว่าภาพที่ถ่ายโดยใช้กล้องโทรทรรศน์อื่นๆ



เฟอร์ดินานด์ มาเจลลัน ใช้เส้นทางอะไร
มุมมองเปรียบเทียบของ Mystic Mountain NASA/ESA/M ทีมฉลองครบรอบ 20 ปี Livio & Hubble

มุมมองเปรียบเทียบของ Mystic Mountain ( NASA/ESA/M. Livio & Hubble 20th Anniversary Team)



กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ จะมาแทนที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลหรือไม่?

เนื่องจาก JWST ไม่ได้ครอบคลุมแสงประเภทเดียวกับที่ฮับเบิลสามารถทำได้ จึงไม่ 'มาแทนที่' ความสามารถแบบเดียวกับที่ฮับเบิลมีอย่างแท้จริง

อย่างไรก็ตาม ในขณะที่เราจะสูญเสียความสามารถในการมองเห็นในแสงอัลตราไวโอเลตในลักษณะเดียวกับที่ฮับเบิลทำ โดยการขยายช่วงความยาวคลื่นออกไปเป็นแสงอินฟราเรด JWST จะช่วยให้เข้าถึงส่วนหนึ่งของสเปกตรัมที่ฮับเบิลไม่เคยมี

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและเจมส์ เวบบ์ ใหญ่แค่ไหน?

ฮับเบิล

เจมส์ เวบบ์

ฮับเบิลมีความยาว 13.2 เมตร (43.5 ฟุต) และมีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 4.2 เมตร (14 ฟุต) ซึ่งมีขนาดประมาณรถบรรทุกขนาดใหญ่

รูรับแสงของฮับเบิล (ส่วนที่สามารถรับแสงได้) กว้าง 2.4 เมตร

ที่บังแดด JWST มีขนาดประมาณ 22 เมตรคูณ 12 เมตร (69.5 ฟุต x 46.5 ฟุต) มันใหญ่ประมาณครึ่งเครื่องบิน 737 ที่บังแดดมีขนาดประมาณสนามเทนนิส

รูรับแสงของ JWST กว้าง 6.5 เมตร

JWST จะมีที่บังแดดขนาดใหญ่เพื่อช่วยให้กล้องโทรทรรศน์เย็นลง นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศทั้งหมด แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดเช่น JWST เนื่องจากวัตถุ 'อบอุ่น' แผ่รังสีอินฟราเรดจำนวนมาก

หากตัวกล้องโทรทรรศน์เองไม่เย็นตัว กล้องโทรทรรศน์ก็เสี่ยงที่จะทำให้ตัวเองมองไม่เห็นแสงของวัตถุใดๆ ที่มันพยายามจะสังเกต

สนามเทนนิส

การปรับปรุงหลักที่นี่คือรูรับแสงของกล้องโทรทรรศน์

นี่คือขนาดของรูที่ปลายกล้องโทรทรรศน์อย่างมีประสิทธิภาพ หรือในกรณีของกล้องโทรทรรศน์เช่นนี้ ก็คือขนาดของกระจกที่ใช้เก็บแสง มันเทียบเท่ากับรูม่านตาที่อยู่ตรงกลางดวงตาของเรา ซึ่งเป็น 'รู' ที่มืดมิดซึ่งปล่อยให้แสงส่องเข้ามา

ยิ่งรูรับแสงกว้างขึ้น กล้องโทรทรรศน์ก็จะสามารถรับแสงได้มากขึ้นในคราวเดียว และยิ่งมองเห็นวัตถุที่จางลงเท่านั้น

ฮับเบิลด้วยรูรับแสง 2.4 เมตร สามารถมองเห็นวัตถุได้น้อยกว่าตามนุษย์อย่างน้อย 60,000 เท่า (ซึ่งจากนั้นจะขยายออกไปอย่างมากโดยใช้กล้องถ่ายภาพโดยเปิดรับแสงเป็นเวลานาน)

ด้วยกระจกที่กว้างกว่าเกือบสามเท่า JWST จะสามารถมองเห็นวัตถุที่จางกว่าฮับเบิลได้เกือบเก้าเท่า ทำให้เรามองไปไกลขึ้นในอวกาศได้

ผู้พิทักษ์แห่งราศีพิจิกเหตุการณ์ หลักสูตรดาราศาสตร์ที่หอดูดาวหลวง ค้นพบหลักสูตรดาราศาสตร์ที่หลากหลายเหมาะสำหรับบุคคลและประสบการณ์ ค้นหาหลักสูตร นิทรรศการช่างภาพดาราศาสตร์แห่งปี นิทรรศการ ชมภาพถ่ายอวกาศที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในโลกที่พิพิธภัณฑ์การเดินเรือแห่งชาติ เยี่ยมชมทันที สถานที่ท่องเที่ยว หอดูดาวหลวง เยี่ยมชมบ้านของ Greenwich Mean Time (GMT) เส้นเมอริเดียนที่สำคัญของโลกและท้องฟ้าจำลองแห่งเดียวในลอนดอน

ระยะห่างระหว่างกล้องโทรทรรศน์กับโลกคือเท่าไร?

ฮับเบิล

JWST

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลโคจรรอบโลกที่ระดับความสูง ~570km

JWST จะไม่โคจรรอบโลกจริงๆ แต่จะนั่งที่จุดลากรองจ์ Earth-Sun L2 Lagrange จุดนี้อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าโลกประมาณ 1.5 ล้านกิโลเมตร

เซอร์ฟรานซิส เดรก ใช้เวลานานแค่ไหนในการแล่นเรือรอบโลกในปี 1580?

กล้องโทรทรรศน์อวกาศมีความได้เปรียบอย่างมากเมื่อเทียบกับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน เมื่ออยู่เหนือชั้นบรรยากาศ พวกเขาไม่ต้องมองผ่านอากาศที่เคลื่อนตัวเพื่อมองเข้าไปในห้วงอวกาศ ทำให้มองเห็นได้ชัดเจนกว่ากล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินส่วนใหญ่ที่สามารถทำได้ พวกมันไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศ ซึ่งอาจเป็นปัญหาใหญ่สำหรับนักดาราศาสตร์

อย่างไรก็ตาม การอยู่ในอวกาศทำให้การแก้ไขสิ่งที่ผิดพลาดยากขึ้นมาก ฮับเบิลมีข้อบกพร่องเล็ก ๆ น้อย ๆ ในกระจกเมื่อเปิดตัวซึ่งจำเป็นต้องมีภารกิจในอวกาศเพื่อแก้ไข

JWST จะไม่มีการช่วยชีวิตดังกล่าว ห่างออกไป 1.5 ล้านกิโลเมตร ซึ่งไกลกว่าที่มนุษย์เคยเดินทาง หากมีอะไรผิดพลาด จะไม่สามารถมุ่งหน้าไปยังอวกาศและแก้ไขได้

มันถูกวางไว้ในสถานที่ห่างไกลด้วยเหตุผลหลายประการ มันทำให้กล้องโทรทรรศน์อยู่ห่างจากการแผ่รังสีสะท้อนของโลก ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวเลือกมากมายที่ออกแบบมาเพื่อรักษากล้องโทรทรรศน์ที่มีความไวสูงนี้ให้เย็น นอกจากนี้ยังจะอยู่ในสถานที่ที่แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และโลกทำงานร่วมกัน ทำให้ง่ายต่อการรักษาตำแหน่งดาวเทียม

JWST สามารถย้อนเวลากลับไปได้ไกลแค่ไหน?

ยิ่งวัตถุอยู่ไกลออกไป เรากำลังย้อนเวลากลับไปในอดีต นี่เป็นเพราะเวลาที่แสงเดินทางจากวัตถุมาที่เรา

ด้วยกระจกเงาที่ใหญ่ขึ้นของ JWST จะสามารถเห็นเกือบตลอดเส้นทางกลับไปสู่จุดเริ่มต้นของจักรวาล เมื่อประมาณ 13.7 พันล้านปีก่อน

ด้วยความสามารถในการดูจักรวาลด้วยแสงอินฟราเรดความยาวคลื่นที่ยาวกว่า JWST จะสามารถมองเห็นดาราจักรที่อยู่ห่างไกลที่สุดในจักรวาลของเราได้ง่ายกว่าการมองเห็นแสงอัลตราไวโอเลตของฮับเบิลอย่างแน่นอน

นี่เป็นเพราะว่าแสงจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลถูกขยายออกไปโดยการขยายตัวของจักรวาลของเรา ซึ่งเป็นเอฟเฟกต์ที่เรียกว่าการเปลี่ยนสีแดง ซึ่งผลักแสงออกจากช่วงที่มองเห็นได้และเข้าสู่อินฟราเรด

ทำไม JWST ถึงล่าช้าไปนานนัก?

โครงการอวกาศมักใช้เวลานานกว่าที่คาดไว้ แต่ JWST โชคไม่ดีมากกว่าส่วนใหญ่

เมื่อเรือถูกสร้างขึ้น

เดิมทีมีแผนจะเปิดตัวในปี 2550 แต่การออกแบบใหม่ครั้งใหญ่ ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นและความล่าช้าส่งผลให้ต้องเลื่อนกลับไปเป็นประมาณปี 2561 อย่างไรก็ตาม ระยะเวลาการทดสอบตั้งแต่ปี 2559 เป็นต้นไปยังประสบกับความล่าช้าเป็นเวลานาน และเกิดความล่าช้าเพิ่มเติมโดย การระบาดใหญ่ทั่วโลกในปี 2020

การเปิดตัวถูกเลื่อนออกไปเป็นวันที่ 18 ธันวาคม พ.ศ. 2564 แต่วันที่นี้ถูกเลื่อนกลับไปไม่ช้ากว่าวันที่ 22 ธันวาคม ภายหลังจาก 'เหตุการณ์' ระหว่างการเตรียมการเปิดตัว NASA กล่าวในแถลงการณ์ว่าจะทำการตรวจสอบปัญหาและยืนยันวันเปิดตัวใหม่

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นระหว่างปฏิบัติการที่สถานที่เตรียมการดาวเทียมใน Kourou เฟรนช์เกียนา ซึ่งดำเนินการภายใต้ความรับผิดชอบโดยรวมของ Arianespace ช่างกำลังเตรียมที่จะติด Webb เข้ากับอะแด็ปเตอร์สำหรับปล่อยยาน ซึ่งใช้ในการรวมหอดูดาวกับชั้นบนของจรวด Ariane 5 การปลดแถบแคลมป์อย่างกะทันหันโดยไม่ได้วางแผน ซึ่งยึดเว็บบ์ไว้กับอะแดปเตอร์รถปล่อย ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนทั่วทั้งหอดูดาว

แถลงการณ์ของนาซ่า

อาจเกิดความล่าช้าเล็กน้อยหากสภาพอากาศในวันเปิดตัวไม่เหมาะสม แต่นักวิทยาศาสตร์คาดว่าภายในสิ้นปี JWST จะอยู่ในวงโคจรเหนือโลกเพื่อรอการย้ายไปยังที่พำนักสุดท้ายที่ L2 และจุดเริ่มต้น ของยุคใหม่ในทางดาราศาสตร์

ร้านค้า Royal Observatory Greenwich ส่องสว่างชุดคู่มือดาราศาสตร์ 2 จาก 18.00 น. ราคาพิเศษ ประหยัดได้ £1.98 เมื่อคุณซื้อชื่อดาราศาสตร์ที่เข้าถึงได้สองเรื่องจากคู่มือชุดใหม่ของ Royal Observatory Greenwich Illuminates... ซื้อเลย ร้านค้า Planisphere & 2022 Guide to the Night Sky Book Set 18.00 น. คู่หูที่สมบูรณ์แบบสำหรับการดูดาวยามค่ำคืน มีจำหน่ายในราคาพิเศษ 18.00 น. เมื่อซื้อพร้อมกัน Planisphere เป็นเครื่องมือที่ใช้งานได้จริงที่ใช้งานง่าย ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถระบุกลุ่มดาวและดาวฤกษ์ได้ทุกวันตลอดทั้งปี... ซื้อเลย ร้านค้า Sky-Watcher Skyhawk-114 กล้องโทรทรรศน์ £179.00 กล้องโทรทรรศน์ที่เหมาะสำหรับนักดาราศาสตร์ระดับเริ่มต้นจนถึงระดับกลางที่ต้องการขยายประสบการณ์การดูดาวบนท้องฟ้า... ซื้อเลย