ภาพกาแล็กซี IC 5332 สุดชัด! ในช่วงคลื่นอินฟราเรด ถ่ายจากกล้อง "เจมส์ เวบบ์"

ภาพถ่ายล่าสุดจาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ซึ่งเป็นภาพกาแล็กซีรูปทรงกังหัน IC 5332 ในช่วงคลื่นอินฟราเรดกลาง

เมื่อวันที่ 27 กันยายน 2565 องค์การอวกาศยุโรป หรือ ESA เผยแพร่ภาพถ่ายล่าสุดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ซึ่งเป็นภาพกาแล็กซีรูปทรงกังหัน IC 5332 ในช่วงคลื่นอินฟราเรดกลาง แสดงให้เห็นกลุ่มฝุ่นที่กระจายตัวอยู่ภายในระนาบกาแล็กซีอย่างคมชัด ช่วยให้นักดาราศาสตร์ศึกษาโครงสร้างของกาแล็กซีได้ดียิ่งขึ้น

กาแล็กซี IC 5332 เป็นกาแล็กซีประเภทกังหัน (Spiral Galaxy) อยู่ห่างออกไปจากโลกประมาณ 29 ล้านปีแสง มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 66,000 ปีแสง หรือประมาณ 1 ใน 3 ของกาแล็กซีทางช้างเผือก และกาแล็กซีแห่งนี้หันด้านหน้าเข้าหาโลกของเราพอดี ทำให้เรามองเห็นโครงสร้างของกาแล็กซีแห่งนี้ได้อย่างชัดเจน

ภาพล่าสุดจาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) นี้ ถ่ายด้วยอุปกรณ์ Mid-Infrared Instrument หรือ MIRI ที่ทำงานในช่วงความยาวคลื่น 5 - 28 ไมครอน หรือเรียกว่า "รังสีอินฟราเรดกลาง" (Mid-Infrared) ซึ่งเป็นช่วงคลื่นที่ตามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ และยังเป็นช่วงคลื่นที่ไม่มีกล้องโทรทรรศน์ใดบนโลกที่สามารถสังเกตการณ์ได้ เนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกเองก็แผ่รังสีอินฟราเรดออกมาเช่นกัน ทำให้แม้จะเป็นตอนกลางคืนที่มืดสนิท แต่รังสีอินฟราเรดก็ยังคงส่องสว่าง กลบวัตถุท้องฟ้าอื่นไปจนหมด

หรือแม้กระทั่ง กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ที่อยู่ในอวกาศ ก็ไม่สามารถสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นนี้ได้ เนื่องจากกล้องฮับเบิลมีระบบควบคุมให้มีอุณหภูมิคงที่ที่ 21 องศาเซลเซียส ซึ่งที่อุณหภูมินี้ จะทำให้ตัวกระจกแผ่รังสีอินฟราเรดกลางออกมา ฮับเบิลจึงศึกษาได้เพียงช่วงคลื่นอินฟราเรดใกล้ (Near-Infrared) เท่านั้น

$ภาพกาแล็กซี IC 5332 สุดชัด! ในช่วงคลื่นอินฟราเรด ถ่ายจากกล้อง \"เจมส์ เวบบ์\"$

อุปกรณ์ Mid-Infrared Instrument หรือ MIRI ที่ตรวจจับรังสีอินฟราเรดในช่วงคลื่นนี้ จึงจำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสมเพื่อให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการเก็บข้อมูลน้อยที่สุด ซึ่งทางทีมวิศวกรก็ได้พัฒนาอุปกรณ์หล่อเย็น cryocool ที่สามารถทำให้ MIRI มีอุณหภูมิต่ำถึง -266 องศาเซลเซียส หรือร้อนกว่าอุณหภูมิที่ต่ำสุดที่จะเป็นไปได้ทางอุดมคติเพียง 7 องศาเท่านั้น จึงทำให้ MIRI สามารถสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นอินฟราเรดกลางได้เป็นอย่างดี

ยิ่งไปกว่านั้น การที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) โคจรรอบดวงอาทิตย์อยู่ที่จุด L2 ที่ห่างออกไปจากโลกถึง 1.5 ล้านกิโลเมตร นั่นก็เพื่อให้อุปกรณ์ MIRI ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพนั่นเอง ที่ตำแหน่งนี้ JWST จะอยู่ในเงามืดของโลกพอดี จึงไม่ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์โดยตรง ช่วยให้สามารถลดอุณหภูมิของอุปกรณ์ได้ต่ำอย่างสุดขั้ว

นอกจากนี้ ที่จุด L2 ยังทำให้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ อยู่เลยออกไปจากวงโคจรของดวงจันทร์ ทำให้สามารถหันหน้ากล้องหนีออกจากแสงจากโลก ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ได้ตลอดเวลา ซึ่งทั้ง 3 วัตถุเป็นแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดที่เข้มข้นมาก ๆ ที่นอกจากจะรบกวนการสังเกตการณ์วัตถุในห้วงอวกาศลึกแล้ว ยังอาจส่งผลให้อุปกรณ์ที่ไวต่อรังสีอินฟราเรดของ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ JWST เสียหายได้อีกด้วย

สำหรับภาพกาแล็กซี IC 5332 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเคยบันทึกภาพเอาไว้แล้ว เป็นช่วงคลื่นผสมระหว่างช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็น และช่วงคลื่นรังสีอัลตราไวโอเล็ต แสดงให้เห็นกาแล็กซีกังหันที่มีแขนทอดยาวออกจากใจกลางกาแล็กซี ระหว่างแขนแต่ละข้างจะมีพื้นที่สีดำแทรกอยู่ ดูราวกับว่าแขนแต่ละข้างแยกตัวออกจากกัน

แต่หากสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นอินฟราเรดกลาง จะพบว่าพื้นที่สีดำดังกล่าวกลับส่องสว่างในช่วงคลื่นนี้ ซึ่งเป็นบริเวณฝุ่นทึบแสงที่กระจายตัวอยู่ทั่วทั้งกาแล็กซี รวมถึงดาวฤกษ์ที่เห็นในทั้ง 2 ภาพก็ยังแตกต่างกันอีกด้วย เนื่องจากดาวฤกษ์แต่ละดวงแผ่รังสีอินฟราเรดออกมาไม่เท่ากัน โดยมีข้อสังเกตที่น่าสนใจคือ ดาวที่เป็นจุดสีแดงเล็ก ๆ ในภาพจากฮับเบิล จะกลายเป็นจุดดาวที่สว่างในภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) เนื่องจากดาวเหล่านี้มีสัดส่วนการแผ่รังสีอินฟราเรดมากกว่าช่วงคลื่นที่ตามองเห็นนั่นเอง

$ภาพกาแล็กซี IC 5332 สุดชัด! ในช่วงคลื่นอินฟราเรด ถ่ายจากกล้อง \"เจมส์ เวบบ์\"$