นักวิจัยไทยร่วมค้นพบหนึ่งในกาแล็กซีที่ไกลที่สุดด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์

เพจสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ โพสต์ระบุว่า นักวิจัย NARIT ดร.ณิชา ลีโทชวลิต ร่วมกับทีม GLASS (Grism Lens-Amplified Survey from Space)ใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (James Webb Space Telescope: JWST) สังเกตแสงอันริบหรี่จากห้วงอวกาศลึก และค้นพบกาแล็กซีที่มีระยะห่างออกไปถึงกว่า 13,500 ล้านปีแสง นับเป็นกาแล็กซีที่ไกลที่สุดกาแล็กซีหนึ่งเท่าที่เคยมีการค้นพบในปัจจุบัน

ดร.ณิชา ลีโทชวลิต เป็นคนนครปฐมโดยกำเนิด จบการศึกษาระดับมัธยมศึกษาตอนปลายจากโรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ จากนั้นได้ทุนจากสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ไปศึกษาต่อระดับปริญญาตรี โท เอก ด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ณ University of Chicago และ California Institute of Technology สหรัฐอเมริกา

ในวันนี้ ได้มีโอกาสคุยกับ ดร. ณิชา เกี่ยวกับกับการค้นพบใหม่ล่าสุด จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ดีที่สุดเท่าที่เคยมีมา มาติดตามกันครับว่าจะน่าตื่นเต้นขนาดไหน

เล่าถึงการเข้าร่วมเป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยนี้ และ #มีบทบาทสำคัญอย่างไรในทีม ?

ก่อนที่ JWST จะปล่อยออกจากโลก ได้เปิดโอกาสให้นักดาราศาสตร์ที่สนใจเสนอว่าต้องการให้ JWST ศึกษาอะไร ภายใต้ข้อกำหนด 2 รูปแบบ แบบแรก คนที่เป็น Principle Investigator จะมีสิทธิ์ใช้ข้อมูลคนเดียวก่อนระยะนึง ก่อนที่จะเปิดสู่สาธารณะ ส่วนแบบที่สอง เป็นแบบ Early Release Science ทันทีที่บันทึกข้อมูลได้ ข้อมูลจะถูกเปิดเผยสู่สาธารณะทันที แต่ข้อดีก็คือข้อมูลแบบ Early Release Science นี้จะเป็นข้อมูลชุดแรกที่ JWST ทำการบันทึก ทุกวันนี้ JWST กำลังทยอยเก็บข้อมูลในส่วนของ Early Release Science ก่อนเท่านั้น

สำหรับงานวิจัยนี้อยู่ภายใต้โปรเจคที่มีชื่อว่า GLASS (Grism Lens-Amplified Survey from Space) เป็นโครงการประเภท Early Release Science ทีมที่ศึกษาวิจัยนี้ จะได้เห็นข้อมูลพร้อมกับนักวิจัยทั่วโลก เพราะฉะนั้นการแข่งขันก็ยิ่งดุเดือดขึ้นอีก กลายเป็นว่าใครวิเคราะห์ข้อมูลก่อน ตีพิมพ์ก่อน ก็จะได้ผลงานก่อน

•

ครั้งนี้ จึงเปรียบได้กับเกมตามล่าแข่งกันหากาแล็กซีที่ไกลที่สุด ที่มีการแข่งขันในวงการดาราศาสตร์ค่อนข้างดุเดือด

ในส่วนของงานที่ณิชาทำ ก็คือเป็นคนรันโค้ดที่ใช้หาว่ากาแล็กซีนี้อยู่ไกลออกไปเท่าไหร่ ตามปกติในทางดาราศาสตร์กาแล็กซี เรามักจะใช้ค่า redshift (เรียกสั้นๆ ว่า z) หรือการเลื่อนทางแดงแทนระยะทาง เนื่องจากแสงของกาแล็กซีที่ไกลออกไป จะผ่านการขยายตัวของเอกภพมามากกว่า เลยมีแสงเลื่อนไปในทาง “สีแดง” มากกว่า เลยเรียกว่า redshift ซึ่งสอดคล้องกับระยะทาง แต่สามารถวัดได้ง่ายกว่ามาก

ปกติในการหา redshift นั้น เราจะต้องวัดจากสเปกตรัม แต่สำหรับกาแล็กซีที่จางมากๆ การวัดสเปกตรัมโดยตรงทำได้ยาก จึงต้องอาศัยการวัดความสว่างของกาแล็กซีในแต่ละช่วงความยาวคลื่นที่สังเกต แล้วนำไปเปรียบเทียบกับแบบจำลองเพื่อหาว่าสอดคล้องกับ redshift เท่าไหร่

•

สิ่งที่พบก็คือ กาแล็กซีที่ redshift z=12.3 หรือไกลออกไป 13,500 ล้านปีแสง[1] จากรูปถ่ายที่ลึกที่สุด (เปิดหน้ากล้องนานสุด) ในหมู่โครงการ Early Release Science ทั้งหมด ซึ่งถ้ามีการยืนยันในภายหลัง นี่จะนับว่าเป็นหนึ่งในกาแล็กซีที่ไกลที่สุด ลึกที่สุด ที่เคยมีการสังเกตการณ์กันมา ลึกกว่าภาพจากกระจุกกาแล็กซี SMACs 0723 ที่ปล่อยออกมาในส่วนหนึ่งของภาพแรกจาก JWST ทั้งห้าที่เราเห็นกันไปแล้ว[3]

ที่บอกว่ามีการแข่งขันที่ดุเดือดมาก เพราะมีอีกเปเปอร์หนึ่งถูกเผยแพร่ออกมาวันเดียวกัน ผู้เขียนนำเป็นนักวิจัยอยู่ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด[2] นับเป็นโอกาสดีที่เราก็เจอกาแล็กซีนี้เหมือนกัน

หมายความว่าไม่ว่าใครก็สามารถเข้าถึงข้อมูลจากJWSTชุดเดียวกันนี้กับเราได้เลยหรือ?

ใช่ และนี่คือความน่าตื่นเต้นของดาราศาสตร์ในยุคปัจจุบัน ที่ใครๆ ทั่วโลกก็สามารถเข้าถึงข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ชั้นนำอย่าง JWST ได้ หมายความว่าไม่ว่าใครก็ตาม ก็สามารถเข้าไปดาวน์โหลดข้อมูลได้[4] จะเอาไปทำเป็นภาพสีสวยๆ เองก็สามารถทำได้ (แต่อาจจะต้องผ่านขั้นตอนและกระบวนการมากพอสมควร)

ทำไมเราถึงไม่เคยค้นพบกาแล็กซีที่อยู่ไกลขนาดนี้มาก่อน #เทคนิคที่ใช้ในการค้นพบกาแล็กซีเหล่านี้คืออะไร พิเศษอย่างไร แล้วทำไมกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลหรือสปิตเซอร์จึงไม่สามารถสังเกตได้ ?

กาแล็กซีไกลๆ ที่อยู่ในช่วงแรกเริ่มของจักรวาลเป็นกาแล็กซีที่กำลังสร้างดาวใหม่ ๆ เยอะมาก มีดาวใหญ่ ๆร้อน ๆ เยอะ ซึ่งจะปล่อยแสงความยาวคลื่นสั้นช่วงยูวีพลังงานสูงเยอะมาก (พลังงานมากกว่าช่วงคลื่นยูวีที่เราทาครีมกันแดดป้องกัน) แต่ว่าตอนนั้นจักรวาลเต็มไปด้วยไฮโดรเจนที่ดูดแสงยูวีเอาไว้หมด ยูวีพวกนี้เลยหลุดมาถึงกล้องเราไม่ได้

แต่ว่าที่ redshift z>12 แสงยูวีพวกนี้จะ redshift กลายเป็นความยาวคลื่นต่ำกว่า 1.5 ไมครอน ดังนั้นเราต้องหากาแล็กซีที่ถ่ายไม่ติดในฟิลเตอร์ต่ำกว่า 1.5 ไมครอน และถ่ายติดในคลื่นที่ยาวกว่า 1.5 ไมครอน ซึ่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถ่ายรูปในความยาวคลื่นมากกว่า 1.6 ไมครอนไม่ได้ นั่นหมายถึง ถ้าถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลก็จะไม่ติดเลย

จริงๆ แล้ว ก่อนหน้านี้มีกาแล็กซีที่ z=13.3[5] แต่ว่าสัญญาณไม่ชัดเจนเท่าครั้งนี้ เพราะว่าตอนนั้นเค้าใช้กล้องสปิตเซอร์ที่แม้ถ่ายได้ถึง 4.5 ไมครอน แต่ขนาดหน้ากล้องเล็กกว่ามาก เลยมีทั้งกำลังรับภาพและ resolution น้อยกว่า JWST มากๆ ภาพที่ได้จึงเบลอๆ จางๆ

นอกจากนี้ ความสามารถในการบันทึกภาพในช่วงความยาวคลื่นที่ครอบคลุมทั้งของฮับเบิล และสปิตเซอร์ ก็ทำให้ JWST สามารถยืนยันระยะทางอันห่างไกลของกาแล็กซีได้ดีกว่าเดิมมาก

ประสบการณ์การทำงานกับข้อมูลจากกล้องJWSTมีความน่าสนใจอย่างไรบ้าง? #แตกต่างจากกล้องอื่นที่เคยใช้มาอย่างไร?

เรียกได้ว่าทุกอย่างแทบจะเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง ณ ตอนนี้ กาแล็กซีที่มีความสว่าง 26-27 แมกนิจูด ถือว่าสว่างสำหรับ JWST แต่ถ้าเป็นก่อนหน้านี้ที่ยังไม่มี JWST แมกนิจูด 26-27 มันคือกาแล็กซีที่จางมากๆ เทียบกันแล้วคือสว่างน้อยกว่าที่ตามองเห็นได้ 100-200 ล้านเท่า

ปัจจุบันมีงานวิจัยอื่นที่กำลังทำอยู่อีกไหม?

ถ้าเป็นงานในทีมวิจัยเดียวกันนี้ ตอนนี้กำลังเขียนอีกเปเปอร์นึงจากข้อมูลเดียวกัน เป็นช่วง z=7 ถึง z=9 ซึ่งจะมีจำนวนกาแล็กซีเยอะกว่า ศึกษาเชิงสถิติได้มากกว่า

คิดว่าในอีก 10-20 ปีข้างหน้า วงการดาราศาสตร์ที่มีJWSTจะเปลี่ยนแปลงไปแค่ไหน มีอะไรที่น่าตื่นเต้นที่ตัวเองจับตารอดูอยู่บ้าง ?

จากมุมมองของนักดาราศาสตร์ที่ศึกษากาแล็กซี คิดว่าตอนนี้น่าจะเหมือนตอนฮับเบิลปล่อยออกไปใหม่ๆ (ยุค 1990s) ก่อนยุคฮับเบิลเรารู้เกี่ยวกับจักรวาลที่ z>4 น้อยมาก ฮับเบิลทำให้ ช่วง z=4-8 เป็นเรื่องธรรมดา (แต่จริงๆก็ยังมีอะไรให้ทำอีกเยอะ) ตอนนี้เราเปิดโลกช่วง z>9 ก็น่าตื่นเต้นว่าจะรู้อะไรเพิ่ม มีอะไรที่มันประหลาดๆไหม ซึ่งเราก็เดาไม่ออกเหมือนกัน แต่ว่าคงจะมีข่าวที่น่าตื่นเต้นออกมาเรื่อยๆ แน่นอน

คิดว่าวงการดาราศาสตร์ในไทยในตอนนี้กำลังมีทิศทางเป็นอย่างไร ?

ปัจจุบันนี้วงการดาราศาสตร์ก้าวข้ามพรมแดนระหว่างประเทศไปแล้ว ในทีมมีนักวิจัยจากหลายประเทศ ที่น่าสนใจ คือทีมที่ทำอยู่เป็นทีมที่มีคนอิตาลีเยอะ นำทีมโดยอาจารย์ชาวอิตาลีที่ทำงานอยู่ที่อเมริกา อาจารย์ของเราก็เป็นชาวอิตาลีที่ทำงานที่ออสเตรเลีย แล้วก็มีอีกทีมหลักๆ อยู่ที่สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติของอิตาลี จริงๆก็อยากให้ในอนาคตของไทยเป็นแบบนี้ ปั้นเด็กเก่งๆ ไปเป็นอาจารย์หลายๆ ที่ จะได้มีทรัพยากรเยอะ แล้วก็สุดท้ายมันก็จะเป็นเครือข่ายที่ทำเรื่องเจ๋งๆ ได้ ถ้ามัวแต่กังวลเรื่องสมองไหลโอกาสแบบนี้ก็จะไม่เกิด

มีอะไรจะฝากถึงเยาวชนที่กำลังจะเติบโตขึ้นมาในยุคของJWSTบ้าง?

หลายๆ ครั้งตอนเราเรียน บางทีเราก็ไม่รู้หรอกว่าสิ่งที่เราเรียนมันจะกลับมามีประโยชน์กับเราเมื่อไหร่ ส่วนตัวพอได้มาทำงานแล้ว มองย้อนกลับไปก็รู้สึกขอบคุณตัวเองตอนเด็กๆ ที่ตั้งใจเรียน วันก่อนเพิ่งได้ใช้ integration by parts ที่เรียนตอน ม.ปลาย รู้สึกเหมือนกับตอนไปทำข้อสอบอีกครั้ง ทั้งๆ ที่ตอนนั้นก็นึกไม่ออกหรอก ว่าจะเรียนสิ่งเหล่านี้ไปทำอะไรได้ ต่อไปคงจะมีโอกาสอีกเยอะมากที่จะสามารถทำนู่นทำนี่ เราอาจจะไม่รู้หรอกว่าอนาคตจะมีอะไรรอเราอยู่อีกบ้าง สิ่งที่เราทำได้ก็คือทำตัวเองให้พร้อมที่สุด เมื่อไหร่ที่โอกาสมา เราจะได้คว้ามันเอาไว้ได้