กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ได้สร้างแผนที่ที่คมชัดที่สุดเท่าที่เคยมีมาจากโครงข่ายจักรวาล ซึ่งเป็นเครือข่ายขนาดมหึมาที่เชื่อมต่อกาแลคซีต่างๆ ทั่วทั้งจักรวาล การสำรวจ COSMOS-Web ซึ่งเป็นโปรแกรมสังเกตการณ์ทั่วไปที่ใหญ่ที่สุดของเครื่องมือจนถึงปัจจุบัน ได้วิเคราะห์กาแลคซีมากกว่า 164,000 แห่งและมีอายุย้อนกลับไปได้เกือบถึงช่วงเริ่มต้นของจักรวาล โดยแสดงให้เห็นโครงสร้างเมื่อตอนที่มันมีอายุเพียงพันล้านปี งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal โดยมีผู้เชี่ยวชาญจาก 10 ประเทศเข้าร่วม
เครื่องมืออินฟราเรดที่มีความละเอียดอ่อนของ JWST ตรวจจับกาแลคซีจางๆ ที่กล้องโทรทรรศน์รุ่นก่อนๆ มองไม่เห็น และทะลุผ่านเมฆฝุ่นจักรวาลอันหนาแน่น นับตั้งแต่เปิดตัวในปี 2021 หอดูดาวได้ขยายความสามารถของนักดาราศาสตร์ในการศึกษาจักรวาลอันห่างไกลอย่างมาก นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์ ได้ทำการสำรวจร่วมกับผู้ร่วมงานจากสหรัฐอเมริกา เดนมาร์ก ชิลี ฝรั่งเศส ฟินแลนด์ สวิตเซอร์แลนด์ ญี่ปุ่น จีน เยอรมนี และอิตาลี
รายละเอียดโครงสร้างของจักรวาลที่ยังไม่ได้เผยแพร่
ใยจักรวาลก่อตัวเป็นโครงสร้างคล้ายโครงกระดูกที่ประกอบด้วยเส้นใยและชั้นของสสารมืดและก๊าซที่ล้อมรอบช่องว่างอันกว้างใหญ่ การสำรวจ COSMOS-Web ครอบคลุมพื้นที่ท้องฟ้าประมาณเทียบเท่ากับพระจันทร์เต็มดวง 3 ดวง และได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อเปิดเผยการกระจายตัวของสสารตลอดประวัติศาสตร์จักรวาล บาห์รัม โมบาเชอร์ ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่ UCR เน้นย้ำถึงความก้าวหน้าที่เกิดขึ้น การสังเกตการณ์ฮับเบิลครั้งก่อนทำให้โครงสร้างหลายอย่างสับสนซึ่งปัจจุบันปรากฏเป็นเส้นใยที่แตกต่างกันหลายอัน
“การก้าวกระโดดในเชิงลึกและความละเอียดนั้นสำคัญมาก ขณะนี้เราสามารถเห็นโครงข่ายจักรวาลในช่วงเวลาที่เอกภพมีอายุเพียงไม่กี่ร้อยล้านปี ซึ่งเป็นยุคที่ไม่สามารถบรรลุได้ก่อน JWST” โมบาเชอร์อธิบาย สิ่งที่เมื่อก่อนดูเหมือนเป็นโครงสร้างเดียว ตอนนี้เผยตัวเองออกมาหลายชั้น โดยมีรายละเอียดที่ยังคงถูกซ่อนไว้จากเครื่องดนตรีรุ่นก่อนๆ
Hossein Hatamnia ผู้เขียนหลักของการศึกษานี้ อธิบายว่า JWST ช่วยให้ระบุตำแหน่งกาแลคซีในเวลาและอวกาศได้อย่างแม่นยำ ความสามารถนี้สร้างภาพเว็บจักรวาลได้ชัดเจนกว่าที่ได้จากการสำรวจครั้งก่อนๆ ข้อมูลแคตตาล็อกบันทึกว่ากระจุกและเส้นใยวิวัฒนาการมาอย่างไรในช่วงหลายพันล้านปี
ความสามารถทางเทคนิคของเครื่องมือ
กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ มีความโดดเด่นด้วยความไวในช่วงอินฟราเรด ทำให้สามารถสังเกตการณ์ที่ผ่านฝุ่นจักรวาลได้ คุณสมบัตินี้อำนวยความสะดวกในการสำรวจบริเวณต่างๆ ในจักรวาลที่อยู่ห่างไกลจากกาลเวลามากกว่าที่เคยเป็นไปได้ เซ็นเซอร์ของเครื่องมือจับแสงที่เดินทางหลายพันล้านปีเพื่อไปถึงวงโคจรของโลก
พื้นที่ที่จัดทำโดยการสำรวจ COSMOS-Web มีขนาดใหญ่กว่าการศึกษาก่อนหน้านี้ในบริเวณท้องฟ้าเดียวกัน ความครอบคลุมที่กว้างขวางทำให้นักดาราศาสตร์สามารถติดตามรูปแบบการกระจายตัวของดาราจักรได้อย่างแม่นยำอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน:
- วิเคราะห์กาแล็กซี 164,000 กาแล็กซีอย่างละเอียด
- การทำแผนที่เส้นใยของใยจักรวาลตั้งแต่เอกภพยุคแรก
- การแทรกซึมเข้าไปในบริเวณที่มีฝุ่นหนาแน่นซึ่งก่อนหน้านี้มองไม่เห็น
- ตำแหน่งสามมิติที่แม่นยำในเวลาและพื้นที่
- การระบุโครงสร้างหลายแห่งในภูมิภาคที่ก่อนหน้านี้ถือว่าไม่ซ้ำกัน
ผลกระทบต่อดาราศาสตร์สมัยใหม่
การสำรวจ COSMOS-Web ถือเป็นก้าวสำคัญในความสามารถในการสังเกตการณ์ของดาราศาสตร์ร่วมสมัย เทคนิคการวิเคราะห์ที่พัฒนาขึ้นในระหว่างโครงการทำให้สามารถระบุกาแลคซีที่มีแสงมาจากพวกมันเมื่อเอกภพยังอายุน้อยเป็นพิเศษ ขณะนี้นักวิจัยสามารถทำแผนที่สถาปัตยกรรมพื้นฐานของจักรวาลได้อย่างชัดเจนซึ่งเปลี่ยนความเข้าใจเดิมไป
ข้อมูลที่ได้รับจาก JWST เผยว่าโครงสร้างจักรวาลมีความซับซ้อนมากกว่าการสังเกตครั้งก่อนๆ ความร่วมมือระหว่างประเทศที่เข้าร่วมในโครงการเข้าถึงข้อมูลเกี่ยวกับการแพร่กระจายของสสารในช่วงพันล้านปีแรกหลังบิ๊กแบง งานวิจัยนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับแบบจำลองทางทฤษฎีเกี่ยวกับวิวัฒนาการกาแลคซีและการก่อตัวของโครงสร้างขนาดใหญ่
การสังเกตการณ์ยังแสดงให้เห็นถึงความสำคัญเชิงกลยุทธ์ของกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ สำหรับการวิจัยทางจักรวาลวิทยาในอนาคต เครื่องมือนี้ยังคงใช้งานได้และตั้งโปรแกรมไว้สำหรับการสำรวจใหม่ที่จะขยายความรู้เกี่ยวกับจักรวาลดึกดำบรรพ์ ความร่วมมือระหว่างประเทศที่ผลิต COSMOS-Web เน้นย้ำว่าโครงการวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ต้องการทรัพยากรและความเชี่ยวชาญที่กระจายไปทั่วโลกเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ได้อย่างไร