กล้องเวบบ์สำรวจดาวฤกษ์ที่ห่างไกลที่สุด

 

ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลแสดงกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่ที่มีชื่อว่า WHL0137-08 ซึ่งเกิดปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงจากมวลที่สูงมากของกระจุกแห่งนี้ การขยายแสงที่สูงมากทำให้ดาวฤกษ์ในกาแลคซีด้านหลังกระจุกนี้ ปรากฏให้เห็น ซึ่งนักดาราศาสตร์เรียกชื่อว่า เออาเรนเดล(Eareldel) 

     ในเดือนมีนาคม 2022 นักดาราศาสตร์ได้ประกาศการค้นพบดาวฤกษ์ที่พบอยู่ไกลที่สุดในภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล พวกเขาให้ชื่อมันว่า เออาเรนเดล(Earendel) ตามชื่อ morning star ในภาษาอังกฤษโบราณ

     กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ได้ติดตามการสำรวจดาวฤกษ์นี้ในเอกภพไกลโพ้นมากในช่วง 1 พันล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง กล้องอินฟราเรดใกล้(NIRCam) ของเวบบ์ได้เผยให้เห็นว่าดาวฤกษ์นี้เป็นดาวมวลสูงสีฟ้าชนิดบี(B-type star) ที่ร้อนเป็นสองเท่าของดวงอาทิตย์กำลังเผาไหม้ไฮโดรเจน(หรือที่เรียกว่าวิถีหลัก; main sequence phase) และส่องด้วยกำลังสว่างมากกว่าดวงอาทิตย์ 1 ล้านเท่า

     เออาเรนเดลอยู่ในกาแลคซีซันไรส์อาร์ค(Sunrise Arc galaxy) และถูกพบได้เพราะการรวมพลังของเทคโนโลจีมนุษย์กับธรรมชาติผ่านปรากฏการณ์ที่เรียกว่า เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) ทั้งฮับเบิลและเวบบ์สามารถตรวจจับเออาเรนเดลได้ก็เพราะการเรียงตัวโดยบังเอิญอยู่เบื้องหลังรอยยับบนผืนกาลอวกาศที่เกิดจากกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่ WHL0137-08 กระจุกแห่งนี้คั่นอยู่ระหว่างเรากับเออาเรนเดล มีมวลสูงมากจนมันบิดผืนอวกาศ สร้างผลการขยายแสง ช่วยให้นักดาราศาสตร์มองผ่านกระจุกนี้ได้ราวกับเป็นแว่นขยาย

      ในขณะที่รายละเอียดอื่นๆ ในกาแลคซีปรากฏขึ้นซ้ำๆ อันเนื่องจากเลนส์ความโน้มถ่วง แต่เออาเรนเดลปรากฏเป็นเพียงจุดแสงจุดเดียวแม้กระทั่งภายใต้การถ่ายภาพความละเอียดสูงของเวบบ์ก็ตาม อ้างอิงจากสิ่งนี้ นักดาราศาสตร์ตรวจพบวัตถุพบว่ามันถูกขยายแสงขึ้นอย่างน้อย 4000 เท่าและจึงมีขนาดที่เล็กสุดขั้ว เป็นดาวที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา โดยพบในช่วง 1 พันล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง

    ผุ้ครองสถิติดาวห่างไกลที่สุดก่อนหน้านี้ถูกพบโดยกล้องฮับเบิล และสำรวจว่ามันอยู่ที่ราว 4 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง ทีมวิจัยทีมอื่นที่ใช้กล้องเวบบ์ก็เพิ่งจำแนกดาวที่ผ่านปรากฏการณ์เลนส์ซึ่งให้ชื่อเล่นว่า Quyllur เป็นดาวยักษ์แดงที่พบที่ 3 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง

ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์แสดงกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่ที่มีชื่อว่า WHL0137-08 ซึ่งเกิดปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงจากมวลที่สูงมากของกระจุกแห่งนี้

      ดาวที่มีขนาดใหญ่อย่างเออาเรนเดลมักจะมีดาวข้างเคียง นักดาราศาสตร์ไม่คาดหวังว่าเวบบ์จะเผยให้เห็นดาวข้างเคียงใดๆ ของเออาเรนเดล เนื่องจากพวกมันน่าจะอยู่ใกล้กันมากและแยกออกจากกันไม่ได้ อย่างไรก็ตาม อ้างอิงจากแค่สีของเออาเรนเดล นักดาราศาสตร์ก็คิดว่าพวกเขาได้เห็นร่องรอยดาวข้างเคียงที่เย็นกว่าและแดงกว่า แสงนี้ยืดออกอันเนื่องจากการขยายตัวของเอกภพ ไปสู่ช่วงความยาวคลื่นที่ยาวกว่าที่เครื่องมือของฮับเบิลจะตรวจจับได้ ดังนั้นจึงตรวจจับได้ด้วยเวบบ์เท่านั้น

     NIRCam ของเวบบ์ยังแสดงรายละเอียดที่น่าสนใจอื่นๆ ในกาแลคซีซันไรส์อาร์คด้วย ซึ่งเป็นกาแลคซีที่ถูกขยายแสงอย่างรุนแรงที่สุดเท่าที่เคบพบในช่วงหนึ่งพันล้านปีแรกของเอกภพ รายละเอียดเหล่านี้ยังรวมถึงพื้นที่ที่กำลังก่อตัวดาวฤกษ์อายุน้อย และกระจุกดาวอายุมากกว่าที่มีความกว้าง 10 ปีแสง ที่อีกด้านของรอยยับจากการขยายแสงสูงสุดซึ่งพาดผ่านเออาเรนเดล รายละเอียดเหล่านี้ก็เป็นภาพในกระจกปรากฏขึ้นมาเนื่องจากการรบกวนของเลนส์ความโน้มถ่วง

     พื้นที่ที่กำลังก่อตัวดาวมีลักษณะปรากฏที่เรียวยาว และคาดว่าจะมีอายุไม่ถึง 5 ล้านปี ส่วนจุดขนาดเล็กกว่าที่แต่ละด้านของเออาเรนเดลนั้นเป็นภาพ 2 ภาพจากกระจุกดาวอายุมากขึ้นอีกแห่งหนึ่ง ซึ่งคาดว่าจะมีอายุอย่างน้อย 10 ล้านปี นักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบกระจุกดาวแห่งหนึ่งว่ายึดเกาะด้วยแรงโน้มถ่วงและน่าจะคงอยู่จนกระทั่งปัจจุบัน เผยเงื่อนงำให้เราเห็นว่ากระจุกดาวทรงกลม(globular cluster) ในทางช้างเผือกของเราเองก็น่าจะมีสภาพอย่างไรเมื่อพวกมันก่อตัวขึ้นเมื่อ 1.3 หมื่นล้านปีก่อน

ภาพกระจุกกาแลคซี WHL0137-08 จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ ซึ่งมีกาแลคซีที่ถูกขยายด้วยเลนส์อย่างรุนแรงที่สุดเท่าที่เคยพบในเอกภพช่วงพันล้านปีแรกคือ กาแลคซีซันไรส์อาร์ค(Sunrise Arc) และภายในกาแลคซีแห่งนี้ก็ตรวจพบดาวที่ห่างไกลที่สุดด้วย ซึ่งมีชื่อเล่นว่า เออาเรนเดล(Earendel) ถูกพบเป็นครั้งแรกโดยกล้องฮับเบิล การสำรวจติดตามผลด้วยเวบบ์เผยให้เห็นว่ามันเป็นดาวมวลสูงสีฟ้า(B-type star)

     ขณะนี้ นักดาราศาสตร์กำลังวิเคราะห์ข้อมูลจากสเปคโตรกราฟอินฟราเรดใกล้(NIRSpec) ซึ่งสำรวจกาแลคซีซันไรส์อาร์ค และเออาเรนเดล ซึ่งจะระบุองค์ประกอบและระยะทางของกาแลคซีได้อย่างแม่นยำ นับตั้งแต่ที่ฮับเบิลได้พบเออาเรนเดล เวบบ์ก็พบดาวที่ห่างไกลมากดวงอื่นๆ โดยใช้เทคนิคนี้ด้วย แต่ไม่มีดวงใดที่อยู่ไกลเท่ากับเออาเรนเดล การค้นพบนี้จึงเปิดพรมแดนใหม่ของเอกภพสู่ฟิสิกส์ดาวฤกษ์ และหัวข้อใหม่ให้กับนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเอกภพยุคต้น ซึ่งครั้งหนึ่งกแลคซีเป็นวัตถุขนาดเล็กที่สุดเท่าที่ตรวจจับได้

      ทีมวิจัยกำลังหวังอย่างหวั่นไหวว่านี่อาจจะเป็นอีกก้าวสู่การตรวจจับหนึ่งในดาวฤกษ์รุ่นแรกสุดหรือที่เรียกว่า ประชากรดาวกลุ่มสาม(Population III stars) ได้ซึ่งอาจปรากฏได้ตั้งแต่เพียง 1 ร้อยล้านปีหลังจากบิ๊กแบง ซึ่งจะมีแต่ไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งเป็นวัตถุดิบที่ถูกสร้างในบิ๊กแบงล้วนๆ

ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์แสดงกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่ที่มีชื่อว่า WHL0137-08 ซึ่งเกิดปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงจากมวลที่สูงมากของกระจุกแห่งนี้

ภาพกระจุกกาแลคซี WHL0137-08 จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ ซึ่งมีกาแลคซีที่ถูกขยายด้วยเลนส์อย่างรุนแรงที่สุดเท่าที่เคยพบในเอกภพช่วงพันล้านปีแรกคือ กาแลคซีซันไรส์อาร์ค(Sunrise Arc) และภายในกาแลคซีแห่งนี้ก็ตรวจพบดาวที่ห่างไกลที่สุดด้วย ซึ่งมีชื่อเล่นว่า เออาเรนเดล(Earendel) ถูกพบเป็นครั้งแรกโดยกล้องฮับเบิล การสำรวจติดตามผลด้วยเวบบ์เผยให้เห็นว่ามันเป็นดาวมวลสูงสีฟ้า(B-type star)

แหล่งข่าว webbtelescope.org : Webb reveals colors of Earendel, most distant star ever detected
                 iflscience.com : JWST reveals color of the most distant known star
                 sciencealert.com : JWST reveals intriguing new details about Earendel, the farthest star ever detected