กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ของ NASA/ESA/CSA มักถูกเรียกว่าเป็นผู้สืบทอดของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA/ESA ในความเป็นจริงมันเป็นตัวตายตัวแทนมากขึ้น ด้วยการรวมเครื่องมืออินฟราเรดกลาง (MIRI) เข้าด้วยกัน Webb ยังประสบความสำเร็จในการสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศอินฟราเรด เช่น Space Infrared Observatory (ISO) ของ ESA และกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของ NASA
ในช่วงอินฟราเรดกลาง เอกภพแตกต่างจากที่เราเคยเห็นด้วยตาของเราอย่างมาก อินฟราเรดกลางขยายจาก 3 ถึง 30 ไมโครเมตร ตรวจจับวัตถุท้องฟ้าที่มีอุณหภูมิระหว่าง 30 ถึง 700º C ในโหมดนี้ วัตถุที่ปรากฏมืดในภาพแสงที่มองเห็นจะสว่างขึ้น
"นี่เป็นช่วงความยาวคลื่นที่น่าสนใจมากในแง่ของเคมีที่สามารถทำได้ และคุณจะเข้าใจกระบวนการก่อตัวดาวฤกษ์และสิ่งที่เกิดขึ้นในแกนกลางของกาแลคซีได้อย่างไร" กิลเลียน ไรท์ ผู้ตรวจสอบหลักของสมาคมยุโรปที่พัฒนา เครื่องมือ MIRI - การมองเห็นอวกาศด้วยแสงอินฟราเรดช่วงกลางจริงครั้งแรกของเราได้รับจาก ISO ซึ่งดำเนินการตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน 1995 ถึงตุลาคม 1998 เมื่อมาถึงวงโคจรในปี พ.ศ. 2003 สปิตเซอร์ได้ก้าวหน้าไปอีกขั้นที่ความยาวคลื่นใกล้เคียงกัน ทั้งการค้นพบ ISO และ Spitzer ได้เน้นย้ำถึงความจำเป็นของความสามารถอินฟราเรดกลางพร้อมพื้นที่รวบรวมที่ใหญ่ขึ้นเพื่อความไวและความละเอียดเชิงมุมที่ดีขึ้น เพื่อตอบคำถามสำคัญมากมายทางดาราศาสตร์"
จิลเลียนและคนอื่นๆ เริ่มฝันถึงเครื่องดนตรีที่สามารถเห็นแสงอินฟราเรดช่วงกลางได้อย่างละเอียด น่าเสียดายสำหรับพวกเขา ESA และ NASA เห็นความยาวคลื่นที่สั้นกว่าของอินฟราเรดใกล้เป็นเป้าหมายหลักของ Webb ESA เป็นผู้นำการพัฒนาสเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรดใกล้ที่เรียกว่า NIRSpec ในขณะที่ NASA มุ่งเป้าไปที่กล้องถ่ายภาพความร้อนที่เรียกว่า NIRCam
โดยไม่มีใครขัดขวาง เมื่อ ESA ประกาศเรียกร้องให้มีการสมัครเพื่อศึกษาสเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรดย่านใกล้ Jillian และเพื่อนร่วมงานของเธอมองเห็นโอกาส "ฉันนำทีมที่ส่งคำตอบที่ค่อนข้างกล้าได้กล้าเสีย มันบอกว่าเราจะศึกษาสเปกโตรกราฟอินฟราเรดใกล้ แต่เราจะมีช่องทางเพิ่มเติมที่จะจัดการกับการศึกษาวิทยาศาสตร์ด้วยอินฟราเรดกลางเหล่านี้ด้วย และเราได้นำเสนอกรณีศึกษาทางวิทยาศาสตร์ว่าทำไมดาราศาสตร์อินฟราเรดกลางจึงยอดเยี่ยมบนเว็บบ์” เธอกล่าว
แม้ว่าทีมของเธอจะไม่ชนะสัญญานั้น แต่การเคลื่อนไหวที่กล้าหาญช่วยยกระดับโปรไฟล์ของดาราศาสตร์อินฟราเรดกลางในยุโรป และเธอเองก็ได้รับเชิญให้เป็นตัวแทนของความสนใจทางวิทยาศาสตร์เหล่านั้นในการศึกษา ESA อีกครั้งเพื่อตรวจสอบความสามารถของอุตสาหกรรมยุโรปในการสร้างเครื่องมืออินฟราเรด . ด้วยการสนับสนุนจากสถาบันการศึกษาทั่วยุโรป ส่วนหนึ่งของงานวิจัยนี้อุทิศให้กับเครื่องมือในช่วงอินฟราเรดกลาง
ผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าสนับสนุนมาก เช่นเดียวกับผลการศึกษาคู่ขนานที่นำโดยสหรัฐอเมริกา ความสนใจในอุปกรณ์ดังกล่าวก็ยิ่งมากขึ้นไปอีก หลังจากรวบรวมกลุ่มนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรระดับนานาชาติในยุโรปที่เต็มใจและสามารถออกแบบและสร้างเครื่องมือได้ และที่สำคัญที่สุดคือการระดมเงินเพื่อทำเช่นนั้น Jillian และเพื่อนร่วมงานของเธอสนับสนุนและค่อยๆ โน้มน้าวให้ ESA และ NASA รวมเครื่องมือนี้ไว้ใน โปรแกรมเว็บบ์
การขยายความเป็นผู้นำของยุโรปด้วยวิธีการทำงานนี้ไปสู่ความร่วมมือระหว่างประเทศกับสหรัฐอเมริกา ไปจนถึงภารกิจหลักของ NASA ที่ซึ่งวัฒนธรรมการทำเครื่องดนตรีแตกต่างกันมาก ไม่ใช่สูตรสำเร็จที่รับประกันความสำเร็จ José Lorenzo Alvarez ผู้จัดการเครื่องมือ MIRI ของ ESA กล่าวว่า "ความกลัวที่ใหญ่ที่สุดคือความซับซ้อนนี้จะเป็นภัยคุกคามที่ใหญ่ที่สุดต่อเครื่องดนตรี แต่ความเสี่ยงก็จ่ายออกไป
นอกเหนือจากการดึงดูดเงินทุนของตนเองแล้ว กลุ่มสมาคมยังได้รับข้อแม้อีกข้อหนึ่ง นั่นคือ เครื่องมือนี้ไม่ควรส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิในการทำงานและเลนส์ของ Webb กล่าวอีกนัยหนึ่ง กล้องโทรทรรศน์จะยังคงปรับให้เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์อินฟราเรดใกล้ และ MIRI จะทำทุกอย่างเท่าที่ทำได้ สิ่งนี้จะจำกัดประสิทธิภาพของเครื่องมือเกิน XNUMX ไมโครเมตร แต่สำหรับจิลเลียน ถือว่าเป็นราคาที่เล็กน้อย
อุปสรรคทางเทคโนโลยีที่ใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งคือ MIRI ต้องทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าเครื่องมืออินฟราเรดใกล้ สิ่งนี้สำเร็จได้โดยใช้กลไกการแช่แข็งที่จัดทำโดย Jet Propulsion Laboratory ของ NASA เพื่อให้ไวต่อคลื่นอินฟราเรดกลาง MIRI จึงทำงานที่อุณหภูมิประมาณ -267°C
ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยของดาวพลูโตประมาณ 40 เคลวิน (-233°C) บังเอิญเป็นอุณหภูมิที่เครื่องมืออื่นๆ และกล้องโทรทรรศน์ทำงาน อุณหภูมิทั้งสองต่ำมาก แต่เนื่องจากความแตกต่างนี้ ความร้อนจากกล้องโทรทรรศน์จะยังคงซึมเข้าสู่ MIRI เมื่อติดกล้องโทรทรรศน์หากไม่ได้แยกความร้อนออกจากกัน
ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือพื้นที่จำกัดสำหรับอุปกรณ์บนกล้องโทรทรรศน์ สิ่งนี้ยิ่งยากขึ้นไปอีกเพราะ MIRI ควรเป็นเครื่องมือสองอย่างที่มีประสิทธิภาพในเครื่องเดียว - อิมเมจและสเปกโตรมิเตอร์ สิ่งนี้ต้องการงานออกแบบที่ชาญฉลาด
แม้ว่าเครื่องมือจะเสร็จสมบูรณ์และส่งมอบให้กับ NASA เพื่อรวมเข้ากับกล้องโทรทรรศน์ส่วนที่เหลือแล้ว ทีมงานก็ยังต้องเผชิญกับความท้าทายมากยิ่งขึ้น
กล้องโทรทรรศน์ที่ซับซ้อนมากนี้ใช้เวลาสร้างนานกว่าที่ใครจะจินตนาการได้ หมายความว่า MIRI และอุปกรณ์อื่นๆ จะต้องอยู่บนโลกนานกว่าที่วางแผนไว้มาก
จากนั้นในวันคริสต์มาสปี 2021 ยานอวกาศ Ariane 5 ของ ESA ก็ส่งยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจรด้วยการยิงที่สมบูรณ์แบบ ในช่วงหลายสัปดาห์และหลายเดือนต่อมา ทีมภาคพื้นดินได้เตรียมกล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์ต่างๆ และส่งมอบให้นักวิทยาศาสตร์ ควบคู่ไปกับเครื่องมืออื่นๆ ขณะนี้ MIRI กำลังส่งข้อมูลที่นักวิทยาศาสตร์ได้แต่ฝันถึง
ข้อมูล MIRI แสดงให้เห็นอย่างกว้างขวางในภาพ Webb ยุคแรกสุด รวมถึง "ภูเขา" และ "หุบเขา" ของเนบิวลาคารินา กลุ่มดาราจักรที่มีปฏิสัมพันธ์ Stefan Quintet และเนบิวลาวงแหวนใต้ ภาพต่อมายังคงยกระดับทั้งในด้านความงามและวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก MIRI เป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่จากเครื่องมืออินฟราเรดกลางรุ่นก่อน ๆ แถบนี้จึงถูกยกระดับขึ้นในแง่ของความสามารถในการตีความภาพ
แต่นี่คือสาระสำคัญของวิทยาศาสตร์ขั้นสูง และนักดาราศาสตร์กำลังเร่งรีบในการพัฒนาแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่มีรายละเอียดมากขึ้น ซึ่งสามารถบอกพวกเขาได้มากขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการทางกายภาพต่างๆ ที่ทำให้ข้อมูลปรากฏในช่วงอินฟราเรดกลาง
MIRI พร้อมด้วยเครื่องมืออื่นๆ บนเว็บ มีศักยภาพในการพัฒนาดาราศาสตร์ทุกแขนง นี่คือวิทยาศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงประเภทหนึ่งที่จะเป็นไปได้ผ่านการขยายความเป็นไปได้ที่มีนัยสำคัญเท่านั้น และเป็นข้อพิสูจน์ที่ดีถึงการทำงานเป็นทีมและความร่วมมือระหว่างประเทศในการสร้างกล้องโทรทรรศน์โดยทั่วไป และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง MIRI
คุณสามารถช่วยยูเครนต่อสู้กับผู้รุกรานรัสเซีย วิธีที่ดีที่สุดคือบริจาคเงินให้กับกองทัพยูเครนผ่าน เซฟไลฟ์ หรือทางเพจอย่างเป็นทางการ NBU.
อ่าน:
- ฮับเบิลพบวัตถุ Gerbig-Aro ในกลุ่มดาวนายพราน
- กล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์จะศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้