กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ดวงดาวในภาพใหม่ดูคมชัดกว่าที่เคยเป็นมา และฉันไม่ได้แค่พูดถึงคุณภาพของภาพเท่านั้น ซึ่งน่าทึ่งมาก ฉันกำลังพูดถึงความจริงที่ว่าดาวที่สว่างหลายดวงในภาพมีหนามแหลมที่ดูเป็นเครื่องประดับคริสต์มาสที่แตกต่างกันมาก หรืออย่างที่เพื่อนร่วมงานคนหนึ่งของฉันพูดไว้ว่า โปสเตอร์โปรโมตของ Abrams และฉันชอบมันมาก”
แต่นี่ไม่ใช่กรณีของแสงแฟลร์ของเลนส์มากเกินไป สิ่งเหล่านี้คือเดือยของการเลี้ยวเบน และหากคุณมองใกล้ ๆ คุณจะเห็นว่าวัตถุที่สว่างทั้งหมดในภาพ JWST มีรูปแบบแปดแฉกเหมือนกัน ยิ่งแสงสว่างมากเท่าไหร่ คุณสมบัติก็จะยิ่งโดดเด่นมากขึ้นเท่านั้น วัตถุหรี่แสง เช่น เนบิวลาหรือกาแลคซี่มักไม่ค่อยเห็นการบิดเบือนนี้มากนัก
รูปแบบของแหลมการเลี้ยวเบนนี้เป็นเอกลักษณ์ของ JWST หากคุณเปรียบเทียบภาพที่ถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์ใหม่กับภาพที่ถ่ายโดยกล้องรุ่นก่อน คุณจะสังเกตเห็นว่าฮับเบิลมีเพียงสี่จุดเลี้ยวเบนกับแปดของ JWST (หนามแหลมสองอันของ JWST อาจจางมาก ดังนั้นบางครั้งจึงดูเหมือนมีหกอัน)
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ รูปร่างของแหลมการเลี้ยวเบนนั้นถูกกำหนดโดยฮาร์ดแวร์ของกล้องโทรทรรศน์
เรามาเริ่มกันด้วยการทบทวนข้อมูลสำคัญๆ อย่างรวดเร็ว ทั้งฮับเบิลและ JWST ต่างก็สะท้อนแสงจากกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งหมายความว่าพวกมันรวบรวมแสงจากจักรวาลโดยใช้กระจก กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงมีกระจกปฐมภูมิขนาดใหญ่ที่รวบรวมแสงและสะท้อนกลับเป็นกระจกรองที่เล็กกว่า กระจกรองบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศช่วยนำทางแสงไปยังเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่เปลี่ยนให้เป็นภาพและข้อมูลเจ๋งๆ ทั้งหมดที่เราเห็นอยู่ตอนนี้
ทั้งกระจกเงาหลักและกระจกรองมีส่วนทำให้เกิดการเลี้ยวเบน แต่ในลักษณะที่แตกต่างกันเล็กน้อย การเลี้ยวเบนหรือการเลี้ยวเบนของแสงรอบๆ วัตถุ เช่น ขอบกระจก ดังนั้นรูปร่างของกระจกจึงสามารถทำให้เกิดแสงพุ่งขึ้นได้เมื่อแสงกระทบกับขอบกระจก ในกรณีของฮับเบิล กระจกเป็นทรงกลม จึงไม่เพิ่มความแหลมคม แต่ JWST มีกระจกเงาหกเหลี่ยมซึ่งทำให้ได้ภาพที่มีการเลี้ยวเบนหกครั้ง
นอกจากนี้ยังมีกระจกรอง กระจกรองมีขนาดเล็กกว่ากระจกเงาหลัก และยึดไว้ห่างจากกระจกหลักด้วยเสา ในกรณีของ JWST สตรัทจะยาว 25 ฟุต แสงที่ลอดผ่านสตรัทเหล่านี้จะกระจายออกไป ส่งผลให้มีหนามแหลมเพิ่มขึ้น โดยแต่ละอันตั้งฉากกับสตรัทเอง
ในกรณีของฮับเบิล เสาทั้งสี่ของมันส่งผลให้มีหนามแหลมสี่อันที่แตกต่างกันที่คุณเห็นในภาพของฮับเบิล JWST มีเสาสามเสาที่ยึดกระจกรองไว้ ส่งผลให้มีหนามแหลมอีกหกอัน
นั่นเป็นการบิดเบือนอย่างมาก เพื่อลดจำนวนการเลี้ยวเบนของแสงให้น้อยที่สุด JWST ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เดือยสี่อันที่เกิดจากสตรัททับซ้อนกับเดือยสี่อันที่เกิดจากกระจก ซึ่งทำให้เกิดการเลี้ยวเบนของภาพ JWST แปดจุดจะกลายเป็นสัญลักษณ์ในไม่ช้า
เดือยบางอันจะมองเห็นได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับเครื่องมือที่กำลังประมวลผลแสงเช่นกัน สิ่งนี้เห็นได้ชัดเจนที่สุดในภาพ JWST ของ Southern Ring Nebula ซึ่งเผยแพร่ในสัปดาห์นี้
ภาพด้านซ้ายถ่ายโดย NIRCam ของ JWST ซึ่งรวบรวมแสงอินฟราเรดใกล้ อันทางด้านขวาถ่ายโดยเครื่องมือ MIRI ของกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งรับแสงอินฟราเรดกลางแทน “ในแสงใกล้อินฟราเรด ดาวมีหนามแหลมของการเลี้ยวเบนที่เด่นชัดกว่า เพราะมันสว่างมากที่ความยาวคลื่นเหล่านี้” คำอธิบายที่โพสต์โดยสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศกล่าว “ในช่วงแสงอินฟราเรดช่วงกลาง สไปค์การเลี้ยวเบนก็ปรากฏขึ้นรอบๆ ดาวเช่นกัน แต่จะจางลงและเล็กลง (ซูมเข้าเพื่อตรวจจับพวกมัน)”
