กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ แสดงเอกภพด้วย ความชัดเจนที่น่าประทับใจและไม่เคยมีมาก่อน
หน้าที่ของเวบบ์คืออะไร?
นอกจากนี้ เว็บบ์จะได้ภาพ ที่สมบูรณ์ที่สุดของวัตถุในทางช้างเผือก นั่นคือ ดาวเคราะห์ 5,000 ดวงที่ค้นพบใน กาแลคซีนักดาราศาสตร์ใช้ความแม่นยําของการวิเคราะห์แสงของกล้องโทรทรรศน์เพื่อถอดรหัสบรรยากาศโดยรอบ โลกใกล้เคียงเหล่านี้คุณสมบัติของ ชั้นบรรยากาศจะเป็นกุญแจสําคัญในการ ทําความเข้าใจว่าดาวเคราะห์นอกระบบก่อตัวขึ้นอย่างไรและ แสดง สัญญาณของสิ่งมีชีวิตหรือไม่
อะไรคือปัญหา?
นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ได้ทําการศึกษาใหม่สําหรับการถอดรหัสสัญญาณไฟอาจไม่ดีพอที่จะตีความข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์ใหม่ได้อย่างแม่นยําโดยเฉพาะอย่างยิ่ง แบบจําลองความทึบ —เครื่องมือที่สร้างแบบจําลอง ปฏิสัมพันธ์ของ แสงกับ สสารตาม คุณสมบัติของ มัน —อาจต้องใช้การปรับเปลี่ยนที่สําคัญเพื่อให้ตรงกับความถูกต้องของข้อมูลของเว็บบ์
หากโมเดลเหล่านี้ยังไม่เสร็จสิ้นแสดงว่าคุณสมบัติชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และองค์ประกอบธาตุ อาจแตกต่างกันไปตามลำดับความสำคัญ ซึ่งหมายความว่านักวิทยาศาสตร์ผิดพลาดอย่างร้ายแรงในการคำนวณ
ภาพประกอบกล้องโทรทรรศน์เว็บบ์ NASA
มีความแตกต่างอย่างมีนัยสําคัญทางวิทยาศาสตร์ระหว่างเนื้อหา 5% และ 25% ของสารประกอบ เช่น น้ํา ซึ่งแบบจําลอง ปัจจุบันไม่สามารถทําได้ แบบจําลองที่นักวิทยาศาสตร์ของ NASA ใช้ในการถอดรหัสข้อมูลสเปกตรัมไม่ ตรงกับความแม่นยําและ คุณภาพของข้อมูลที่ได้จาก อวกาศเจมส์เว็บบ์ Telescope.As นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่าปัญหาความทึบจําเป็นต้องได้รับการแก้ไข"
ความทึบคืออะไร?
ความทึบคือการวัดว่าโฟตอนผ่านวัสดุได้ง่ายเพียงใดดังที่คุณทราบโฟตอนที่มีความยาวคลื่นบางช่วงสามารถผ่านวัสดุได้โดยตรงถูกดูดซับหรือสะท้อนกลับทุกอย่างขึ้นอยู่กับว่าพวกเขาโต้ตอบหรือไม่ไม่ว่าจะเป็นโมเลกุลบางอย่างภายในวัสดุและสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร ปฏิสัมพันธ์ดังกล่าวยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดันของวัสดุ
แบบจําลองความทึบทํางานตามสมมติฐานต่างๆ เกี่ยวกับแสงมีปฏิสัมพันธ์กับสสาร นักดาราศาสตร์ใช้เพื่อให้ได้มาซึ่งคุณสมบัติบางอย่างของวัสดุโดยคํานึงถึงสเปกตรัมของแสงที่ปล่อยออกมาจากวัสดุ ในบริบทของดาวเคราะห์นอกระบบแบบจําลองความทึบทําให้สามารถถอดรหัสประเภทและเนื้อหาของสารเคมีในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ตามแสงที่มาจากมันถูกสะท้อนและจับภาพโดยกล้องโทรทรรศน์
เกิดอะไรขึ้น?
รูปแบบความทึบที่ทันสมัยในปัจจุบันซึ่ง MIT ได้เปรียบเทียบกับ เครื่องมือแปลภาษาคลาสสิก "ใช้งานได้โดยปกติจะถอดรหัสข้อมูลสเปกตรัมจากกล้องโทรทรรศน์ เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ภาพถ่ายแรกของ JSWT, NASA
“จนถึงตอนนี้ หิน Rosetta นี้ก็หมดแล้ว“เอาล่ะ” นักวิทยาศาสตร์เขียน แต่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังก้าวไปสู่ "ระดับต่อไป" โดยทำงานร่วมกับเครื่องมือที่มีความแม่นยำเป็นพิเศษของ Webb กระบวนการแปลในปัจจุบัน "จะไม่จับรายละเอียดปลีกย่อยที่สำคัญ" ตัวอย่างเช่น ผู้ที่แยกแยะดาวเคราะห์ที่เหมาะสมสำหรับชีวิตจากดาวเคราะห์ที่ไม่สามารถอยู่อาศัยได้
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำอะไร?
ในการศึกษาใหม่ นักวิจัยของ MIT มองหาแบบจำลองจะได้รับคุณสมบัติทางบรรยากาศใดบ้างหากปรับแต่ง เป้าหมายคือเพื่อให้มีข้อจำกัดบางประการในการทำความเข้าใจว่าแสงและสสารมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร เป็นผลให้นักวิทยาศาสตร์สร้างแบบจำลองที่ "ถูกรบกวน" แปดแบบขึ้นมา
พวกเขาจึงสต็อกสินค้าทุกรุ่นรวมทั้งเวอร์ชันจริง “สเปกตรัมสังเคราะห์” เรากำลังพูดถึงรูปแบบของแสงที่นักวิทยาศาสตร์ได้จำลองไว้ มีความคล้ายคลึงกับความแม่นยำที่กล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์สามารถบันทึกได้
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบอะไร?
ปรากฎว่าขึ้นอยู่กับบางคนและสเปกตรัมแสงเดียวกัน แต่ละแบบจำลองที่ถูกรบกวนทำให้สามารถคาดการณ์คุณสมบัติของชั้นบรรยากาศของโลกได้ในวงกว้าง จากการวิเคราะห์ นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าถ้าแบบจำลองความทึบที่มีอยู่ถูกนำไปใช้กับสเปกตรัมแสงที่กล้องโทรทรรศน์เว็บบ์จับได้ แบบจำลองเหล่านี้จะไปถึง "กำแพงแห่งความแม่นยำ" กล่าวง่ายๆ ก็คือ พวกมันจะไม่ไวพอที่จะทราบอุณหภูมิที่แท้จริงของดาวเคราะห์ (300 หรือ 600 องศาเคลวิน, 26.85 °C - 326.85 °C) และก๊าซใดครอบครอง 5% หรือ 25% ของชั้นบรรยากาศ
ความแตกต่างนี้มีความสำคัญเพื่อให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจำกัดกลไกการก่อตัวของดาวเคราะห์และระบุลายเซ็นทางชีวภาพได้อย่างน่าเชื่อถือ
ทีมงานยังพบว่าแต่ละรุ่นด้วยให้ "เหมาะสม" กับข้อมูล ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าแบบจำลองที่รบกวนจะให้องค์ประกอบทางเคมีที่ไม่ถูกต้อง แต่ก็สร้างสเปกตรัมแสงได้ มันใกล้พอที่จะ "ตอบสนอง" กับต้นฉบับ
บรรทัดล่างคืออะไร?
มีพารามิเตอร์เพียงพอที่ต้องปรับแม้จะผิดรุ่นเพื่อให้ได้ขนาดที่พอดี ซึ่งหมายความว่าคุณไม่สามารถทราบได้อย่างแน่นอนว่าแบบจำลองนั้นไม่ถูกต้อง
นักวิทยาศาสตร์ได้เกิดแนวคิดหลายประการเกี่ยวกับวิธีการปรับปรุงโมเดลความทึบที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่น จำเป็นต้องมีการตรวจวัดในห้องปฏิบัติการและการคำนวณทางทฤษฎีเพิ่มเติมเพื่อปรับแต่งสมมติฐานเกี่ยวกับปฏิกิริยาระหว่างแสงและโมเลกุลต่างๆ การทำงานร่วมกันระหว่างนักวิทยาศาสตร์จากสาขาต่างๆ ก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน โดยเฉพาะระหว่างนักดาราศาสตร์และผู้เชี่ยวชาญด้านสเปกโทรสโกปี
สามารถทำได้หลายอย่างถ้าเรารู้อย่างถ่องแท้ว่าแสงและสสารมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร
อ่านเพิ่มเติม:
'สารที่หนาสีฟ้า' ลึกลับที่ก้นทะเลทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องตะลึง
พัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับฟาร์มกังหันลมโดยไม่ต้องใช้แม่เหล็กราคาแพง
ดูปรากฏการณ์ที่เป็นไปไม่ได้บนดาวอังคาร
ไฮเทคแปลและดัดแปลงบทความของเจนนิเฟอร์"การศึกษา: นักดาราศาสตร์เสี่ยงต่อการตีความสัญญาณดาวเคราะห์ในข้อมูลของเจมส์ เวบบ์ผิด" เผยแพร่ใน MIT News ซึ่งเป็นเว็บไซต์ที่ครอบคลุมข่าวเกี่ยวกับการวิจัย นวัตกรรม และการสอนของ MIT บทความต้นฉบับสามารถพบได้ที่ลิงค์
ภาพประกอบปก: Thibaut Roger, Thibaut Roger
ลิขสิทธิ์: © CC BY-NC-SA 4.0