นับตั้งแต่เปิดตัวในวันคริสต์มาสปี 2021ได้พิสูจน์ความคุ้มค่าปีแล้วปีเล่า ปี 2024 ก็ไม่มีข้อยกเว้น นี่เป็นเพียงห้าเท่าที่กล้องโทรทรรศน์ทรงพลังพิเศษได้เปลี่ยนรูปแบบความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาล
กาแลคซี่ขนาดใหญ่
ที่ส่วนหนึ่งได้รับการออกแบบเพื่อตามล่าหากาแลคซีแห่งแรกของจักรวาล กาแลคซีเหล่านั้นอยู่ห่างไกลจากเรามากจนการขยายตัวของจักรวาลได้เปลี่ยนแสงไปเป็นส่วนสีแดงหรืออินฟราเรดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า
นักดาราศาสตร์ได้ใช้หอดูดาวเพื่อค้นหากาแลคซีโบราณเหล่านั้น และสิ่งที่พวกเขาค้นพบครั้งแล้วครั้งเล่าก็คือกาแลคซีที่- ความเสี่ยงที่นี่คือความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการก่อตัวของกาแลคซี จักรวาลในยุคแรกเริ่มดูเหมือนจะเป็นสถานที่ที่มีการเคลื่อนไหวมากกว่าที่เราคิดไว้มาก
กาแลคซีปรากฏขึ้นและเติบโตอย่างรวดเร็วภายในเวลาเพียงไม่กี่ร้อยล้านปี นักจักรวาลวิทยาไม่เข้าใจว่ากระบวนการที่ทำให้ดาราจักรเติบโตเร็วขนาดนี้ได้อย่างไร และนักดาราศาสตร์หวังว่าการสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ในอนาคตจะเผยให้เห็นเบาะแสที่จำเป็นในการไขปริศนานั้น
หลุมดำขนาดใหญ่
JWST พบหลุมดำขนาดยักษ์ในปีนี้ ในเดือนพฤษภาคมนักดาราศาสตร์แต่ละดวงมีน้ำหนักประมาณ 50 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ เป็นการชนกันในช่วงกลางเมื่อจักรวาลมีอายุประมาณ 740 ล้านปี
หลุมดำขนาดใหญ่ในเอกภพยุคแรกนั้นยากต่อการอธิบายมากกว่ากาแลคซีขนาดใหญ่ นั่นเป็นเพราะว่าวิธีเดียวที่ทราบกันว่าหลุมดำก่อตัวได้คือการตายของดาวมวลมาก ซึ่งทิ้งหลุมดำที่มีน้ำหนักมากกว่ามวลดวงอาทิตย์สองถึงสามเท่าไว้เบื้องหลัง จากนั้น เมล็ดเล็กๆ เหล่านั้นจะต้องบริโภควัตถุที่อยู่รอบๆ ในอัตราที่น่าประหลาดใจ และรวมตัวกันค่อนข้างบ่อยเพื่อให้ได้สถานะมวลมหาศาลตั้งแต่อายุเริ่มต้นของจักรวาลวิทยา
นักดาราศาสตร์ไม่ทราบว่ากระบวนการทางดาราศาสตร์ใดที่สามารถอธิบายได้ว่าหลุมดำเหล่านี้มีขนาดใหญ่เร็วขนาดนี้ได้อย่างไร แต่ JWST ก็สามารถช่วยตอบคำถามนั้นได้เช่นกัน
ความตึงเครียดของฮับเบิล
ในทศวรรษที่ผ่านมา นักจักรวาลวิทยานอนไม่หลับเพราะปัญหาที่เรียกว่าความตึงเครียดของฮับเบิล วิธีการต่างๆ ในการประมาณค่าปัจจุบันซึ่งเรียกว่าอัตราฮับเบิลหรือค่าคงที่ฮับเบิล จะส่งกลับตัวเลขที่แตกต่างกันเล็กน้อย
ความแตกต่างที่สำคัญคือการวัดที่นำมาจากเอกภพในยุคแรกๆ นั้นใหญ่กว่าการวัดที่นำมาจากเอกภพยุคหลังเล็กน้อยเล็กน้อย นักดาราศาสตร์ได้เสนอข้อเสนอหลายร้อยข้อเพื่อแก้ไขความตึงเครียด ตั้งแต่ข้อผิดพลาดในการวัดผลธรรมดาไปจนถึงการเขียนความเข้าใจเกี่ยวกับพลังงานมืดใหม่
ในเวลานี้ ยังไม่มีคำอธิบายที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปสำหรับความตึงเครียดดังกล่าว และในปีนี้ กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ ไม่ได้ช่วยอะไร หลังจากยืนยันว่าใช่ เวอร์จิเนีย- แล้ว…ขอบคุณเหรอ?
คาร์บอนเป็นกลาง
ชีวิตอย่างที่เราทราบกันดีว่าต้องใช้ส่วนผสมหลักอย่างน้อยห้าอย่าง ได้แก่ ไฮโดรเจน ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัส เอาออกไปสักอันหนึ่ง และกระบวนการทางชีวเคมีพื้นฐานที่ทำให้ชีวิตเป็นไปได้ก็จะยุติลง ไฮโดรเจนถูกสร้างขึ้นในช่วงไม่กี่นาทีแรกของบิกแบง ที่เหลือก็สร้างได้แต่ในหัวใจดวงดาวเท่านั้น ส่วนผสมเหล่านี้จะเข้าสู่อวกาศระหว่างดวงดาวเท่านั้น ซึ่งพวกเขาสามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของดาวดวงใหม่และระบบสุริยะใหม่ได้เมื่อดาวเหล่านั้นตายไป
ดาวเคราะห์เช่นโลกที่อุดมไปด้วยองค์ประกอบเหล่านั้นเพียงพอที่จะทำให้ชีวิตเป็นไปได้ เป็นผลผลิตจากชีวิตและความตายของดวงดาวหลายชั่วอายุคนในช่วงเวลาหลายพันล้านปี ดังนั้นจึงเป็นเรื่องน่าประหลาดใจเมื่อนักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ เพื่อค้นหาเมฆคาร์บอนที่ก่อตัวขึ้น-
สิ่งนี้จะผลักดันนาฬิกาให้ย้อนกลับไปเมื่อชีวิตสามารถปรากฏตัวครั้งแรกในจักรวาลได้ หากมีคาร์บอนจำนวนมากอยู่ในเมฆ ส่วนประกอบสำคัญอื่นๆ ก็มีแนวโน้มที่จะลอยไปมาเช่นกัน และองค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้สามารถสร้างดาวเคราะห์ได้ก่อนที่เอกภพจะมีอายุถึงครึ่งพันล้านปีด้วยซ้ำ เรายังไม่รู้ว่าชีวิตมีอยู่จริงในตอนนั้นหรือไม่ แต่การค้นพบครั้งนี้เป็นเบาะแสสำคัญที่ว่ามันเป็นไปได้
รุ่นแรก
กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์เป็นเครื่องมือของสิ่งแรก ได้แก่ กาแล็กซีแรก หลุมดำแห่งแรก และหน่วยการสร้างแรกของชีวิต แต่จอกศักดิ์สิทธิ์แห่งจักรวาลที่แท้จริงคือการตามหาดาวดวงแรก ในระบบการตั้งชื่อที่แปลกประหลาดของดาราศาสตร์ ดาวฤกษ์รุ่นแรกเรียกว่าดาวประชากรที่ 3 ไม่มีดาวฤกษ์ Population III ที่มีอยู่ในจักรวาลปัจจุบัน และนักดาราศาสตร์สงสัยว่าไม่มีดาวดวงใดในรุ่นนั้นที่มีอายุยืนยาว
ดาวฤกษ์เหล่านั้นจะแตกต่างไปจากประชากรในปัจจุบันอย่างมาก ซึ่งต้องการองค์ประกอบที่หนักกว่าเพื่อควบคุมปฏิกิริยาฟิวชันของพวกมัน แต่รุ่นแรกมีเพียงไฮโดรเจนและฮีเลียมดึกดำบรรพ์เท่านั้นที่สามารถใช้งานได้ ดาวเหล่านั้นก่อตัวก่อนกาแลคซีแรกๆ และพวกมันทำให้เกิดรุ่งอรุณของจักรวาล ซึ่งเป็นแสงดาวดวงแรกของจักรวาล
การค้นหาดาวดวงแรกถือเป็นเรื่องที่ยิ่งใหญ่ และในปีนี้ นักดาราศาสตร์อาจจะค้นพบแล้ว นักวิจัยค้นพบซึ่งเป็นกาแล็กซีที่มีชีวิตอยู่หลังบิ๊กแบงเพียง 430 ล้านปี แม้ว่ากาแลคซีนี้จะคงอยู่หลังจากการปรากฏของดาวฤกษ์ดวงแรกเป็นเวลานานแล้ว แต่ก็อาจรักษาประชากรที่หลงเหลืออยู่ของประกายไฟโบราณเหล่านั้นไว้ได้ การค้นพบนี้ยังอยู่ในความไม่แน่นอน แต่หากยังคงดำเนินต่อไป การค้นพบนั้นอาจลงไปในประวัติศาสตร์ในฐานะการค้นพบที่สำคัญที่สุดของกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์
