Hubble Legacy Field มุมกว้างที่สุดของจักรวาลเท่าที่เคยถ่ายมา

เป็นอีกหนึ่งผลงานอันยิ่งใหญ่ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่ได้ช่วยเผยภาพอันกว้างใหญ่ในห้วงลึกของจักรวาลให้มนุษย์ได้ศึกษาแล้วนำไปค้นคว้าวิจัยกันได้อย่างมากมาย นั่นก็คือภาพล่าสุดที่นักดาราศาสตร์ได้เผยแพร่ออกมาให้ได้ชมกันกับภาพที่มีชื่อว่า the Hubble Legacy Field

การได้มาของข้อมูลที่ดีที่สุดและมีประสิทธิภาพสูงสุดก็ต้องใช้เวลาในการรวบรวมผลงาน และยิ่งนานเท่าไหร่ยิ่งให้ข้อมูลที่ละเอียดมากขึ้นเท่านั้น ภาพของ Hubble Legacy Field เป็นอีกหนึ่งภาพที่ใช้เวลาเก็บรวบรวมชิ้นภาพเกือบ 7,500 ชิ้นมาปะติดปะต่อเข้าด้วยกันให้เป็นภาพใหญ่ภาพเดียวโดยการใช้เทคนิคที่เรียกว่า โมเสก (mosaic) เป็นตัวสร้างภาพซึ่งถูกรวบรวมขึ้นจากข้อมูลการสำรวจนานกว่า 16 ปีด้วยกัน

ดาวน์โหลดภาพ Fullsize ของ Hubble Legacy Field ได้ที่นี่ ที่มา – NASA, ESA, G. Illingworth and D. Magee (University of California, Santa Cruz), K. Whitaker (University of Connecticut), R. Bouwens (Leiden University), P. Oesch (University of Geneva), and the Hubble Legacy Field team

ในภาพของ Hubble Legacy Field ประกอบไปด้วยกาแล็กซีมากกว่า 265,000 กาแล็กซี ลอยเคว้งคว้างกระจัดกระจายกันไปทั่วเอกภพ จากการตรวจสอบแล้ว มีแสงจากกาแล็กซีที่เดินทางมาไกลตั้งแต่ 13,300 ล้านปีจนถึง 500 ล้านปีในอดีตหลังจากการเกิดของบิกแบง กาแล็กซีที่แคบที่สุดและไกลที่สุดเป็นเพียงหนึ่งในหมื่นล้านความสว่างของสิ่งที่ดวงตาของมนุษย์มองเห็นได้เท่านั้นด้วย

สิ่งที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลทำคือการมองลึกเข้าไปในอวกาศได้ไกลมากขนาดนี้ทำให้เราเหมือนกับว่ามีหนังสือภาพประวัติศาสตร์เล่ม ๆ หนึ่งที่บันทึกเกี่ยวกับวิวัฒนาการของกาแล็กซีแต่ละแห่งได้เป็นลำดับภายในรูป ๆ เดียวว่าเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไปเท่านี้ ๆ โดยมีตั้งแต่กาแล็กซีที่เพิ่งเกิดใหม่เหมือนกับเป็นทารกแรกเกิดไปจนถึงกาแล็กซีที่เติบโตขึ้นเป็นผู้ใหญ่เต็มเปี่ยม

ภาพนี้เพิ่งถูกปล่อยออกมาเมื่อวันที่ 2 พฤษภาคม 2019 ที่ผ่านมา แหล่งที่อยู่ของภาพกาแล็กซีสองแสนกว่ากาแล็กซีนี้ตั้งอยู่ที่กลุ่มดาว Fornax โดยหันกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไปโฟกัสที่พื้นที่ที่หนึ่งบริเวณกลุ่มดาวในท้องฟ้าอยู่ตลอดเวลาเพื่อเก็บข้อมูลการสำรวจ พื้นที่ที่ว่านั้นเมื่อโมเสกออกมาได้แล้วจะได้ขนาดที่ครอบคลุมเกือบเท่าขนาดของดวงจันทร์เต็มดวงเวลามองจากพื้นโลก เปรียบเป็นขนาดเชิงมุมจะได้ประมาณครึ่งองศาหรือประมาณ 30 ลิปดานั้นเอง

ที่มา – Hubble Legacy Field Image: NASA, ESA, and G. Illingworth and D. Magee (University of California, Santa Cruz); Moon Image: NASA, Goddard Space Flight Center and Arizona State University

1995 – Hubble Deep Field

ก่อนหน้านี้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเคยใช้เทคนิคการถ่ายภาพแบบนี้มาแล้วในชื่อภาพว่า the Hubble Deep Field (HDF) ซึ่งเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์เลือกที่จะเสี่ยงหันกล้องเข้าหาจุดที่มืดสนิทมากในกลุ่มดาวหมีใหญ่ เพื่อที่จะดูว่าเบื้องหลังของความมืดมิดในห้วงอวกาศเหมือนพื้นที่ว่างเปล่าไร้สิ่งใดนั้น จะมีสิ่งอื่นอีกไหมที่เรายังไม่รู้จักและมันอาจจะนำไปสู่การไขความลับของจักรวาลได้ในอนาคต

ดาวน์โหลดภาพ Fullsize ของ Hubble Deep Field ได้ที่นี่ ที่มา – NASA/ESA, Robert Williams and the Hubble Deep Field Team (STScI)

แต่ HDF ใช้เวลาในการสำรวจติดต่อกันอย่างต่อเนื่องเพียง 10 วันเท่านั้น ภาพที่ได้จึงแตกต่างกันกับภาพน้องใหม่ล่าสุดเป็นล้นพ้นแน่นอน แต่ถึงจะเป็นอย่างนั้น สิ่งที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลทำได้ในขณะนั้นก็ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถนำแผนภาพอันสำคัญนี้ไปผลิตงานวิจัยกันได้มากกว่า 400 ชิ้นเลยทีเดียว (เนื่องจาก HDF ถ่ายทางซีกโลกเหนือเราจึงสามารถเรียกอีกชื่อหนึ่งแทนได้ว่า the Hubble Deep Field North หรือ HDF-N)

1998 – Hubble Deep Field South

นักดาราศาสตร์ได้ตัดสินใจหันกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไปทางซีกโลกใต้เพื่อที่ทำการสำรวจแบบเดียวกันกับที่เคยทำเมื่อสามปีก่อนว่าผลลัพธ์ที่ได้จะออกมาเป็นอย่างไร จะแตกต่างกันหรือเหมือนกันกับ HDF-N ไหม โดยตั้งชื่อให้กับภาพนี้ว่า the Hubble Deep Field South (HDF-S)

ดาวน์โหลดภาพ Fullsize ของ Hubble Deep Field South ได้ที่นี่ ที่มา – R. Williams (STScI), the HDF-S Team, and NASA/ESA

กลยุทธ์การสังเกตสำหรับ HDF-S นั้นคล้ายคลึงกันกับของ HDF-N โดยมีตัวกรองแสงแบบเดียวกัน เวลาการเปิดรับแสงโดยรวมที่คล้ายคลึงกัน การสังเกตนาน 10 วันเท่ากัน และรวม 150 วงโคจรรอบโลกเท่ากัน จนกระทั่งผลลัพธ์ของภาพ HDF-S ที่ได้ออกมายังคล้ายคลึงกันกับ HDF-N อีกด้วย นักดาราศาสตร์จึงสามารถเพิ่มข้อสรุปตามหลักการทางจักรวาลวิทยาได้ว่า เอกภพโดยรวมมีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกัน มีลักษณะคล้าย isotropic ซึ่งหมายความว่ามันควรมีลักษณะเหมือนกันทุกทิศทาง ไม่ว่าจะหันกล้องไปทางไหนก็จะเจอภาพในลักษณะเดียวกันในตัวแปรควบคุมเดียวกัน

2004 – Hubble Ultra Deep Field

หลายปีต่อมา นักดาราศาสตร์ได้สำรวจและถ่ายภาพพื้นที่เล็ก ๆ ในกลุ่มดาว Fornax ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล โดยเริ่มเก็บข้อมูลการสำรวจตั้งแต่ต้นเดือนกันยายนปี 2003 ถึงกลางเดือนมกราคมปี 2004 ในชื่อภาพว่า the Hubble Ultra Deep Field (HUDF) ในภาพ ๆ นี้เผยให้เห็นกาแล็กซีมากกว่า 10,000 กาแล็กซีในรูป ๆ เดียว ทำให้มันเป็นภาพถ่ายคลื่นที่ตามองเห็นของจักรวาลที่อยู่ลึกที่สุดเท่าที่เคยมีมา โดยเมื่อเรามองพื้นที่เล็ก ๆ นี้จากพื้นโลกมันจะมีขนาดประมาณ 1 ใน 10 ของเส้นผ่าศูนย์กลางของดวงจันทร์เต็มดวงหรือประมาณ 3 ลิปดานั้นเอง (เล็กมาก)

ดาวน์โหลดภาพ Fullsize ของ HubbleUltra Deep Field ได้ที่นี่ ที่มา – NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team

2012 – Hubble eXtreme Deep Field

นาซาไม่ได้สนใจว่าโลกจะแตกหรือไม่ในปี 2012 แต่สิ่งที่นาซาสนใจและเฝ้ามองอยู่ตลอดเวลาคือพื้นที่ที่ซึ่งห่างไกลออกไปจากกาแล็กซีทางช้างเผือก เพื่อค้นหาความจริงของเอกภพว่าเกิดขึ้นมาได้อย่างไร โดยหลังจากที่มีการติดตั้งอุปกรณ์ใหม่ในภารกิจซ่อมบำรุงกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในปี 2009 อุปกรณ์หลาย ๆ อย่างที่ใช้ในการสำรวจก็มีการอัพเกรดขึ้นทำให้สามารถถ่ายภาพได้กว้างขึ้น ชัดขึ้น ความละเอียดของภาพสูงขึ้น และเพิ่มความสามารถในการสังเกตการณ์ของกล้องฮับเบิลในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตและคลื่นที่ตามองเห็นให้เพิ่มขึ้นอีก 35 เท่า

การอัพเลเวลกล้องครั้งนั้นจึงเป็นที่มาของภาพ the Hubble eXtreme Deep Field (XDF) ที่ซึ่งก็ไม่ใช่ภาพชุดใหม่อะไรมากมาย แต่เป็นภาพที่ถ่ายภายในพื้นที่ประมาณ 80% ของพื้นที่เดิมของภาพ HUDF เท่านั้น และด้วยเทคโนโลยีที่ดีกว่าเดิมจากการติดตั้งอุปกรณ์ใหม่ สิ่งนี้จะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นกาแล็กซีที่ไม่เคยปรากฏในรูปมาก่อน แต่กลับปรากฏได้ในแค่ช่วงคลื่นความถี่อื่น ๆ เช่นช่วงรังสีอัลตราไวโอเลตและช่วงรังสีอินฟราเรด

ดาวน์โหลดภาพ Fullsize ของ Hubble eXtreme Deep Field ได้ที่นี่ ที่มา – NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (Leiden University), and the HUDF09 Team

ภาพของ XDF ใช้เวลาสำรวจอย่างต่อเนื่องกันประมาณ 23 วันด้วยกัน ส่วนใหญ่เกิดจากการรวบรวมข้อมูลจากทั้งของ HUDF, HUDF-IR และอื่น ๆ อีกรวมเข้าด้วยกันด้วยรูปภาพเกือบ 2,000 รูปให้เป็นรูป ๆ เดียว เผยให้เห็นกาแล็กซีมากกว่า 5,500 กาแล็กซีกำลังเปร่งแสงเดินทางข้ามจักรวาลมาหาเราในลักษณะที่สวนทางกันกับทิศทางที่กาแล็กซีกำลังพุ่งไป หรือที่เราเรียกกันว่า Redshift โดยค่าของ Redshift ที่วัดได้ค่าสูงสุดในภาพคือ 12 (ยิ่งค่ามากยิ่งเคลื่อนที่ออกห่างเร็ว)

2019 – Hubble Legacy Field

หลังจากสั่งสมประสบการณ์และเก็บรวบรวมข้อมูลมามากมายมานับไม่ถ้วนของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลรวมทั้งหมด 16 ปี (เริ่มนับจากปี 2004) ภาพชุดใหม่ล่าสุดที่ทางนาซาได้ปล่อยออกมาจึงมีความยิ่งใหญ่กว่าภาพก่อน ๆ ที่ปล่อยออกมามากกว่าครั้งไหน ๆ

ด้วยความที่ภาพนี้มีพื้นที่เกือบเท่าดวงจันทร์เต็มดวง การสำรวจจึงต้องแลกด้วยเวลาการสำรวจที่ยาวนาน ด้วยการใช้วิธี HUDF หลาย ๆ ครั้งทั้งในความถี่ที่แตกต่างกันทั้งในหลาย ๆ พื้นที่แล้วเอามายำรวมกัน ภาพดังกล่าวยังประกอบด้วยผลงานรวมของโปรแกรมฮับเบิล 31 รายการจากทีมนักดาราศาสตร์หลากหลายหน่วยงาน และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลยังใช้เวลาอยู่กับพื้นที่ขนาดเล็กนี้มากกว่าบนพื้นที่อื่น ๆ ของท้องฟ้ารวมกว่า 250 วันเพื่อโมเสกภาพนี้ออกมา

แม้ในขณะนี้ทีมงานก็ยังคงทำการสำรวจในพื้นที่ท้องฟ้าอื่นอีกซึ่งจะกลายเป็นภาพชุดที่สองของซีรี่ย์ Hubble Legacy Field โดยภาพชุดสองนี้เกิดจากการรวมภาพกว่า 5,200 ภาพโมเสกเข้าด้วยกัน ดังนั้นคงต้องใช้เวลานานในการสำรวจ และคงยังไม่ถูกปล่อยให้ได้ศึกษาในเร็ว ๆ นี้

ในอนาคตนี้ข้างหน้าจะยังไม่มีภาพถ่ายไหนเหนือกว่า ไกลกว่าหรือกว้างกว่า Hubble Legacy Field ได้เลยจนกว่าที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope : JWST) จะได้ขึ้นไปโคจรรอบโลก โดยกล้องตัวใหม่นี้จะทำหน้าที่เพื่อสืบทอดภารกิจต่อจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล และแน่นอนว่ามันจะสามารถมองออกไปได้ไกลกว่าที่ฮับเบิลเคยทำได้เพราะด้วยขนาดของกระจกที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางมากถึง 6.5 เมตร ซึ่งจะทำให้มันเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมา

พอมาถึงจุด ๆ นี้แล้ว มนุษย์เหมือนจะเริ่มเข้าใกล้คำว่าความจริงของเอกภพว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร กาแล็กซีที่เราเห็นในภาพต่าง ๆ ที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถ่ายมาได้นั้นมีรูปร่างที่ไม่เหมือนกับกาแล็กซีของเราหรือแม้แต่ของเพื่อนบ้านเราเลย กาแล็กซีเหล่านั้นยังดูเด็กและเล็กมากเหมือนเพิ่งได้เริ่มเฉิดฉายแสงสู่ความกว้างใหญ่ แต่ถึงจะเป็นอย่างนั้น สิ่งนี้จะสามารถช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจการเกิดของกาแล็กซีในยุคแรกเริ่มหลังจากบิกแบงได้

อ้างอิง

Hubble Assembles Wide View of the Distant Universe

Hubble deep-field surveys

Hubble Astronomers Assemble Wide View of the Evolving Universe





Must Know Topics