เป็นเวลาหลายพันปีที่มุษย์ได้เผ้ามองดูดาวบนท้องฟ้ายามค่ำคืน
ด้วยความหลงไหล และ ดูดดื่ม โดยไม่ทราบว่า กล้องโทรทรรศน์เป็นเครื่องมือวิเศษที่ช่วยเปิดทางให้เรามองเห็นได้ไกลกว่า
บรรพบุรุษของเรามาก เราน์ เดส์คาร์ กล่าวไว้เมื่อ ค.ศ. 1637
เป็นการเปิดทางไปสู่ห้วงอวกาศลึก และ เข้าใจธรรมชาติสมบูรณ์มากขึ้น
โดยไม่สามารถทราบว่าดาวทั้งหลายในกาแลกซี่ทางช้างเผือกเป็นดาวฤกษ์คล้าย ๆ ดวงอาทิตย์ของเรา
หรือ กาแลกซี่ทั้งหลายประกอบกันเป็นเอกภพ
หรือเราเป็นเพียงจุดหนึ่งในชีวิต
ที่ยาวนาน 13,700 ล้านปีของเอกภพ
ถ้าเรามีเพียงตาเปล่าในการสังเกตดวงดาวบนท้องฟ้า เราไม่มีทางจะค้นพบ
ดาวเคราะห์ในระบบดาวกฤษ์อื่น
หรือค้นหาชีวิตบนดาวดวงอื่นในอวกาศได้เพราะเป็นระยะเวลาอันน่าตื่นเต้นที่สุด
แห่งการค้นพบทางดาราศาสตร์
ดร. เจ จะพาท่านไปรู้จักกับกล้องโทรทรรศน์
อุปกรณ์ที่น่าอัศจรรย์ซึ่งทุกคนยอมรับแล้วว่า
เป็นประตูที่นำไปสู่เอกภพ
มองดูท้องฟ้า การค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์ในช่วงเวลา 400 ปี
ภาพใหม่ ๆ จากอวกาศ
เมื่อ ค.ศ. 1609 หรือเมื่อ 400 ปี มาแล้ว ชายผู้หนึ่งเดินไป
ที่สนามใกล้บ้านของเขา
แล้วเล็งกล้องโทรทรรศน์ที่เขาเพิ่งสร้างเสร็จ ไปที่ดวงจันทร์ และดวงดาวอื่น ๆ บนท้องฟ้า
ชายผู้นี้ คือ กาลิเลโอ กาลิเลอี
การศึกษาดาราศาสตร์จึงไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป
เป็นเวลา 400 ปี ภายหลัง กาลิเอโอ ส่องกล้องดูดาว
นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์ใหญ่ของหอดูดาวที่ตั้งอยู่บนภูเขาในดินแดนห่างไกลจากตัวเมือง
กล้องโทรทรรศน์วิทยุรับสัญญาณอันแผ่วเบาและเสียงกระซิบจากห้วงอวกาศลึก
นักวิทยาศาสตร์ได้ส่งกล้องโทรทรรศน์จำนวนหลายกล้องขึ้นไปโคจรรอบโลก
ในระดับที่ปราศจากการรบกวนของบรรยากาศ
และภาพที่ได้สวยงามน่าตื่นเต้นอย่างยิ่ง
อย่างไรก็ตาม โดยข้อเท็จจริงแล้ว กาลิเลโอ ไม่ได้เป็นผู้ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์เป็นคนแรก
ผู้ได้รับเกียรติว่าเป็นคนประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ ชื่อ ฮานส์ ลิบเพอร์เฮย์
เชื้อสาย ดัช-เยอรมัน ผู้ไม่ค่อยเปิดเผยตัว
แต่ ฮานส์ ลิบเพอร์เฮย์ ก็ไม่เคยใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดูดวงดาว
สิ่งประดิษฐ์ใหม่ของเขาส่วนใหญ่เป็นประโยชน์แก่
นักเดินเรือ และ ทหาร เพื่อใช้ส่องทางไกล
ลิบเพอร์เฮย์ มาจาก มิดเดลเบริ์ก เป็นเมืองใหญ่ศูนย์กลางการค้าขาย
ในประเทศสาธารณรัฐ ดัช ที่เพิ่งเกิดใหม่
ใน ค.ศ. 1608 ลิบเพอร์เฮย์ พบว่า เมื่อส่องดูวัตถุไกล ๆ
ผ่านเลนส์นูน และ เลนส์เว้า จะเห็นวัตถุนั้นใหญ่ขึ้น ถ้าวาง
เลนส์ทั้องสองให้ห่างกันในระยะที่พอเหมาะ
นี่คือกำเนิดของกล้องโทรทรรศน์
ในเดือน กันยายน ค.ศ. 1608 ลิบเพอร์เฮย์ นำสิ่งประดิษฐ์ใหม่นี้ไปสาธิตถวาย
เจ้าชาย มอริตส์ แห่ง เนเธอร์แลนด์
นับว่าเขาเลือกเวลาได้เหมาะสมอย่างยิ่ง เพราะขณะนั้น
เนเธอร์แลนด์ มีสงครามที่ยืดเยื้อกับ
สเปน มาเป็นเวลา 80 ปี
กล้องโทรทรรศน์สามารถขยายให้เห็นวัตถุใหญ่ขึ้นจึงใช้
ส่องดูเรือข้าศึก และกองทหารที่อยู่ไกล ซึ่งมองไม่เห็น
ได้ด้วยตาเปล่า
นับว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่เป็นประโยชน์มากจริง ๆ
แต่รัฐบาล ดัช ก็ไม่เคยให้สิทธิบัตรในการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์แก่ ลิบเพอร์เฮย์
เหตุผล คือ มีพ่อค้าคนอื่น อ้างว่าเป็นผู้ประดิษฐ์
โดยเฉพาะ คู่แข่งของ ลิบเพอร์เฮย์ นามว่า แซค คาริแอส แจนส์เซน
ข้อพิพาทนี้ ไม่ได้รับการสะสางเลย
จนถึงทุกวันนี้ ต้นกำเนิดของกล้องโทรทรรศน์ ก็ยังอยู่ภายใต้ความลึกลับ
กาลิเอโอ กาลิเลอี, นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลี ผู้ซึ่งเป็นบิดาของฟิสิกส์ยุคใหม่
ได้ข่าวเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์ จึงตัดสินใจสร้างกล้องขึ้นมาด้วยตนเอง
ก่อนหน้านี้ ประมาณ 10 เดือน ข้าพเจ้าได้ข่าวว่าชาวเบลเยี่ยมคนหนึ่ง
สร้างกล้องส่องทางไกลซึ่งสามารถเห็นวัตถุไกล ๆ
จากผู้สังเกตได้ชัดเจน
ราวกับว่าวัตถุนั้นอยู่ใกล้ ๆ
กาลิเลโอ เป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้ใหญ่ในยุคนั้น
เขาเป็นผู้สนับสนุน นิโคลัส โคเพอร์นิคัส อย่างเข้มแข็ง ผู้มีความคิดใหม่เกี่ยวกับโลก
นิโคลัส โคเพอร์นิคัส เป็น นักดาราศาสตร์ ชาวโปแลนด์ เสนอทฤษฎีใหม่
โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ไม่ใช่ดวงอาทิตย์เคลื่อนรอบโลก
จากที่ได้ข่าว การสร้างกล้องโทรทรรศน์ของชาว ดัช กาลิเลโอ
ได้สร้างกล้องโทรทรรศน์ขึ้นมาหลายกล้อง
แต่ละกล้องมีคุณภาพดีกว่าของชาว ดัช มาก
ในที่สุด ข้าพเจ้าพร้อมจะออกแรงและค่าใช้จ่ายจึงประสบความสำเร็จ
ในการสร้างเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมด้วยตนเอง เป็นกล้องที่ส่องดูวัตถุ
และเห็นวัตถุนั้นใหญ่ขึ้นเกือบ 1000 เท่า
เมื่อเทียบกับการมองด้วยตาเปล่า
บัดนี้ ถึงเวลาที่จะใช้กล้องส่องดูวัตถุท้องฟ้า
ข้าพเจ้า ถูกชักนำให้เชื่อว่าพื้นผิวดวงจันทร์
ไม่ราบเรียบ สม่ำเสมอ และ เป็นทรงกลมสมบูรณ์
ตามความเชื่อของนักปรัชญาหลายคน
แต่ไม่สม่ำเสมอ ขรุขระ และเต็มไปด้วยหลุม บ่อ มากมาย
รวมทั้งเนิน และ ที่ราบสูง คล้ายพื้นผิวโลก
พื้นผิวดวงจันทร์ เป็นภูมิประทศที่เต็มไปด้วยหลุมบ่อ จำนวนมาก ยังมีภูเขาหลายแห่ง
และหุบเหว คล้ายโลกของเรา
สองสามสัปดาห์ต่อมา ในเดือนมกราคม ค.ศ. 1610 กาลิเลโอ ได้ใช้กล้องส่องดูดาวพฤหัสบดี
เขาเห็นจุดสว่าง 4 จุด ข้าง ๆ ดาวพฤหัสบดี
จุดทั้ง 4 เปลี่ยนตำแหน่งทุกคืน
เปรียบดังนักเต้นบัลเลต์ 4 คน ที่เต้นช้า ๆ รอบดาวพฤหัสบดี
จุดสว่าง 4 ดวงนี้ คือ
บริวารของดาวพฤหัสบดี
กาลิเลโอค้นพบอะไรอีก
การปรากฎเป็นเสี้ยวของดาวศุกร์
ดาวศุกร์ปรากฎเว้า แหว่ง เป็นเสี้ยวได้คล้าย ๆ ดวงจันทร์
มีข้างขึ้น ข้างแรม
ดาวเสาร์มีหู 2 ข้าง ซึ่งก็คือวงแหวนรอบดาวเสาร์
จุดดำบนพื้นผิวดวงอาทิตย์
และดาวฤกษ์จำนวนมาก
ดาวฤกษ์หลายพันดวง หรืออาจเป็นหลายล้านดวง
ดาวฤกษ์ส่วนมากริบหรี่ มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า
นี่คือช่วงเวลาที่มนุษย์ได้ดึงผ้าปิดตาออก โดยทันทีทันใด
ไกลออกไปในอวกาศ มีสรรพสิ่งที่รอคอยการสำรวจ
ข่าวเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์ แพร่กระจายไปทั่วยุโรป ราวกับไฟไหม้ป่า
ณ พระราชวังของกษัตริย์ รูดอล์ฟ ที่ 2 ในกรุงปราก โจฮันเนส เคปเลอร์
ได้ปรับปรุงแบบของกล้องโทรทรรศน์ให้ดีขึ้น
ที่แอนท์เวิร์ฟ นักทำแผนที่ชาวดัช ชื่อ ไมเคิล แวน ลางเกรน
ได้ทำแผนที่ดวงจันทร์ที่เชื่อถือได้เป็นคนแรก โดยระบุบริเวณที่เป็น
ทวีปและมหาสมุทร ตามที่เขาเชื่อ
โจฮันเนส เฮเวเลียส เจ้าของโรงเบียร์ผู้มั่งคั่งในโปแลนด์ ได้ลงทุนสร้าง
กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่โต ณ หอดูดาวของเขาในเมือง ดานซิก
หอดูดาวแห่งนี้ใหญ่โตมาก ครอบคลุมเนื้อที่ขนาด 3 หลังคาบ้าน
แต่กล้องที่ดีที่สุดในขณะนั้นอาจะเป็นกล้อง
ของ คริสเตียน ฮอยเกนส์ ในประเทศเนเธอร์แลนด์
ใน ค.ศ. 1655 ฮอยเกนส์ ได้ค้นพบ ไททัน ซึ่งเป็นบริวารดวงใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์
2-3 ปีต่อมา การสังเกตของเขานำไปสู่การค้นพบระบบวงแหวนของดาวเสาร์โดยสมบูรณ์
เป็นสิ่งหนึ่งที่ กาลิเลโอ ไม่เคยเข้าใจเลย
และในที่สุด ฮอยเกนส์ ก็ค้นพบรอยมืดต่าง ๆ บนดาวอังคาร
รวมทั้งขั้วสีขาวทั้ง 2 ด้วย
น่าจะมีสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ ที่อยู่แสนไกล และ แปลกประหลาดดวงนี้หรือไม่?
เป็นคำถามที่นักดาราศาสตร์พยายามหาคำตอบจนถึงทุกวันนี้
กล้องโทรทรรศน์รุ่นแรก ๆ ล้วนเป็นกล้องหักเหแสงโดยใช้
เลนส์เพื่อรวบรวมแสงจากดวงดาว
ต่อมา จึงใช้กระจกสะท้อนแสงแทนเลนส์
เรียกว่า กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง ผู้ประดิษฐ์คนแรกคือ นิโคโล ซุกกี
และผู้ปรับปรุงให้ดีขึ้นกว่าเดิม คือ ไอแซก นิวตัน
ผู้สร้างกระจกสะท้อนแสงที่ใหญ่ที่สุดในตอนปลายคริสต์ศตวรรษที่ 18 คือ
วิลเลี่ยม เฮอร์เชล นักดนตรีผู้หันมาสนใจดาราศาสตร์
โดยมีน้องสาวชื่อ แคโรลีน เป็นผู้ร่วมงาน สองพี่น้อง ตระกูล เฮอร์เชล
ได้เทโลหะเหลวที่ร้อนแดง ลงไปในเบ้า ทำที่บ้านของเขาในเมืองบาธ ประเทศสหราชอาณาจักร
เมื่อโลหะเย็นตัวลงแล้วจึงนำมาขัดผิวโค้งด้านเว้า
เพื่อใช้เป็นกระจกเว้าของกล้องโทรทรรศน์
ตลอดชีวิตของเขา เฮอร์เชล ได้สร้างกล้องโทรทรรศน์มากกว่า 400 กล้อง
กล้องใหญ่ที่สุดมีขนาดมหึมา ต้องให้คนใช้ 4 คนมาช่วยดึงเชือก
เพื่อให้ล้อและรอกเคลื่อนที่
ในระหว่างการติดตามดาว
ซึ่งเกิดจากการหมุนรอบตัวเองของโลก
ตอนนี้ เฮอร์เชล ก็เหมือนนักสำรวจคนหนึ่ง เขากวาดกล้องไปทั่วท้องฟ้า
ทำแคตตาล็อกของเนบิวลา และ ดาวคู่
ที่ค้นพบใหม่หลายร้อยแห่ง เขาพบด้วยว่ากาแลกซี่ทางช้างเผือกต้องมีรูปร่างเหมือนจานบาง ๆ
นอกจากนี้ยังทำการวัดการเคลื่อนที่ของระบบสุริยะในอวกาศ
โดยสังเกตการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของดาวฤกษ์ และ ดาวเคราะห์
ในที่สุด เขาก็ค้นพบดาวยูเรนัส ในวันที่ 13 มีนาคม ค.ศ. 1781
เป็นเวลากว่า 200 ปี หลังการค้นพบ องค์การนาซา จึงส่งยานวอยเอเจอร์ 2
ไปเฉียดดาวยูเรนัส พร้อมส่งภาพระยะใกล้มายังโลก
วิลเลี่ยม พาร์สันส์
ซึ่งเป็น เอิร์ล แห่ง รอสเซ องค์ที่ 3 ได้สร้างกล้องโทรทรรศน์ใหญ่ที่สุดในคริสต์ศตวรรษที่ 19
กล้องโทรทรรศน์กล้องนี้เป็นกล้องสะท้อนแสงที่ใช้โลหะเป็นกระจกเว้า เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.8 เมตร
เป็นที่รู้จักกันในชื่อว่า “กล้องยักษ์แห่งเมืองพาร์สัน”
ในคืนที่ปลอดโปร่ง ไม่มีแสงจันทร์รบกวน ท่านเอิร์ล จะนั่งดูดาวผ่านอายพิชของกล้องซึ่งเล็งจากที่หนึ่ง
ไปยังแห่งอื่น ๆ ทั่วท้องฟ้า
ดูเนบิวลา สว่างใหญ่ในกลุ่มดาวนายพราน ซึ่งปัจจุบันพบว่าเป็นแหล่งกำเนิดดาวกฤษ์รุ่นใหม่
ดูเนบิวลา ปู ที่ลึกลับ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์พบว่าเป็นซากที่เหลืออยู่จาการระเบิดของดาวฤกษ์
ดูเนบิวลา เวิร์ลพูล ซึ่งเป็นกาแลกซี่แห่งหนึ่ง?
ลอดร์ด รอสเซ เป็นคนแรกที่สังเกตรูปร่างสไปรัล อันสง่างามของกาแลกซี่เวิร์ลพูล
เป็นกาแลกซี่ คล้ายกาแลกซี่ของเรา ที่มีแถบมืดของฝุ่นและบริเวณสว่างของแก๊ส ตลอดทั้งดวง
ดาวฤกษ์หลายแสนล้านดวง
ซึ่งอาจมีดาวเคราะห์คล้ายโลก
กล้องโทรทรรศน์ได้กลายเป็นเรือในการเดินทางสำรวจอวกาศ
2. ใหญ่กว่าย่อมดีกว่า
ในเวลากลางคืน ตาของท่านจะปรับตัวเข้ากับความมืด
ม่านตาของท่านจะเปิดกว้างเพื่อให้แสงเข้าตามากขึ้น
ผลก็คือ ท่านสามรถมองเห็นสิ่งสลัวๆ และดาวทีริบหรี่มากขึ้น
ตอนนี้ลองคิดดูว่าถ้าท่านมีม่านตาเปิดได้ถึง 1 เมตร
ท่านจะดูเป็นสัตว์ประหลาด และมีสายตาไกลเหนือธรรมชาติ
และนี่คือสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์ทำได้
กล้องโทรทรรศน์ก็เหมือนกับกรวยรองน้ำที่มีปากกว้างปลายแคบ
เลนส์หลักหรือกระจกสะท้อนแสง ทำหน้าที่รวมแสงจากดาวมาสู่ตาของท่าน
เลนส์หลักหรือกระจกยิ่งใหญ่ก็ยิ่งสามาถส่องเห็นดาวริบหรี่มากๆได้
ดังนั้น จึงเห็นขนาดได้ทุกอย่าง
แต่ท่านจะสามารถสร้างกล้องโทรทรรศน์ใหญ่ที่สุดได้ขนาดไหน
เรื่องนี้ถ้าเป็นกล้องหักเหแสงจะไม่ใหญ่มากนัก
แสงดาวจะต้องผ่านเลนส์หน้ากล้อง
และท่านจะยึดเลนส์ได้เฉพาะตรงขอบ
ถ้าเป็นเลนส์ขนาดใหญ่มาก เลนส์จะมีน้ำหนักมากจนทำให้ลำกล้องโค้งได้
เมื่อเป็นเช่นนั้น ภาพที่ได้จะเบี้ยว
กล้องหักเหแสงใหญ่ที่สุดในโลกสร้างเสร็จเมือ่ ค.ศ. 1897 ตั้งอยู่ ณ หอดูดาว เยอร์คัส นอกเมือง ชิคาโก
เลนส์หลักมีเส้นผ่าศูนญืกลางมากกว่า 1 เมตรเล็กน้อย
แต่ลำกล้องยาวมากถึง 18 เมตร
เมื่อสร้างกล้องหักเหแสงที่หอดูดาวเยอร์คัสเรียบร้อยแล้ว ผู้สร้างกล้องตระหนักว่า ได้มาถึงขีดจำกัดแล้ว
ท่านต้องการกล้องที่ใหญ่กว่าหรือไม่ ?
ถ้าเป็นกล้องที่ใหญ่กว่า
ต้องนึกถึงกระจกเว้าสะท้อนแสงในกล้องสะท้อนแสง แสงจากดวงดาวจะสะท้อนกลับแทนที่จะทะลุผ่านเลนส์
นั่นหมายความว่า ท่านสามารถสร้างกระจกให้บางมากว่าเลนส์ และยึดกระจกจากด้านหลังได้
ผลคือท่าสามาถสร้างกล้องสะท้อนแสงให้มีขนาดใหญ่เป็นหลายเท่าของกล้องหักเหแสงได้
กล้องสะท้อนแสงขนาดใหญ่เดิดขึ้นที่แคลิฟอร์เนียตอนใต้เมื่อหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมา
ตอนนั้น เมาท์วิลสัน เป็นยอดเขาที่อยู่ห่างไกลในเทือกเขา ซาน กาเบียล ที่รกร้างว่างเปล่า
ท้องฟ้าแจ่มใส และกลางคืนมืดสนิท
ณ ที่นี่เองที่ จอร์จ เอลเลอรี่ เฮล สร้างกล้องสะท้อนแสงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1.5 เมตรเป็นกล้องแรก
กล้องมีขนาดเล็กว่า กล้องยักษ์
มาก และอยู่ในทำเลที่ดีกว่ามากด้วย
เฮลได้สนทนากับ จอห์น ฮุกเกอร์ ซึ่งเป็นนักธุรกิจท้องถิ่นให้เป็นผู้อุปถัมภ์ด้านการเงินในการสร้างกล้องงสะท้อนแสงขนาด 2.5เมตร
กระจกหนักหลายตันพร้อมเหล็กยึด ถูกเคลื่อนไปยังเมาท์วิลสัน
กล้องโทรทรรศน์ อุกเกอร์ ถูกสร้างสำเร็จใน ปี ค.ศ.1917
เป็นกล้องที่มีความใหญ่ที่สุดในโลกมาเป็นเวลา 30 ปี
กล้องใหม่นี้เปรีบเสมือนปืนใหญ่ที่เล็งไปสู่อวกาศ พร้อมที่จะโจมตีเอกภพ
และก็โจมตีจริง ๆ
กล้องใหม่ขนาดให่ญ่อันเหลือเชื่อเกิดขึ้น
พร้อมมการเปลี่ยนวิธีสังเกตดาว
นักดารศาสตร์ไม่ต้องมองทะลุอายพีชของกล้องอีกต่อไป
แต่ให้ฟิล์มถ่ายรูปทำหน้าที่บันทึกนานเป็นชั่วโมงแทน
ยังไม่เคยมีใครที่จะเห็นได้ไกลมากกว่ากล้อง 2.5 เมตร
นักดาราศาสตร์ค้นพบจากกล้องนี้ว่า เนบิวลา แบบสไปรัล เป็นที่รวมของดาวฤกษ์จำนวนมาก
เป็นไปได้หรือไม่ที่เนบิวลา สไปรัล เหมือนกาแล็กซี่ของเรา
ในเนบิวลา แอนดรอเมดา เอ็ดวิน ฮับเบิล ค้นพบดาวฤกษ์บางประเภท
ที่เปลี่ยนแปลงความสว่างอย่างเป็นจังหวะ
ฮับเบิลสังเกตดาวเหล่านี้จนสามาถนำมาคำนวณระยะห่างของเนิวลา แอนดรอเมดา ได้ว่าอยู่ห่าง
เกือบ 1 ล้านปีแสง
เนบิวลาแบบ สไปรัล อย่างเช่น เนบิวลาแอนดรอเมดา ต่างเป็นกาแล็กซี่แยกจากกัน
แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่เหลือเชื่อเพี่ยงอย่างเดียว ยังพบด้วยว่า
กาแล็กซี่เหล่านี้กำลัง เคลื่อนที่ออกห่างจากกาแล็กซีของเรา
ฮับเบิลค้นพบที่เมาท์วิลสันว่า กาแล็กซี่ที่อยู่ใกล้เคลื่อนที่ห่างออกไปด้วยความเร็วน้อยๆ ในขณะที่กาแล็กซี่ที่อยู่ไกล ๆ เคลื่อนที่ห่างออกไปด้วยความเร็วที่มากกว่า
ในขณะที่ กาแล็กซี่ ที่อยู่ไกลๆ เคลื่อนที่ห่างออกไปด้วยความเร็วที่มากกว่า
ข้อสรุปคืออะไร
ข้อสรุป คือ เอกภพกำลังขยายตัว
นักดาราศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ฮุกเกอร์ในการค้นพบทางดาราศาสตร์ที่สำคัญมากในคริศต์ศตวรรษที่ 20
ต้องขอบคุณกล้องโทรทรรศน์ที่สามารถพานักดาราศาสตร์ย้อนกลับไปในประวัติศาสตร์ของเอกภพ
เอกภพ เกิดมื่อประมาณ 14,000 ล้านปีมาแล้ว
โดยการระเบิดใหญ่ของเวลา อวกาศ มวล และพลังงาน หรือ เรียกว่า
บิกแบง
การกระเผื่อมแบบควอนตัมเล็ก ๆ จำนวนมากก่อกำเนิดเป็นหย่อม ๆ ของมวลสาร
ซึ่งกลายเป็นกาแลกซี่ที่มี
ขนาดและรูปร่างต่าง ๆ กัน
ดาวฤกษ์ เกิดขึ้นภายในกาแลกซี่ โดยปฏิกริยาเทร์โมนิวเคลียร์ หลอมธาตุเบาเป็นธาตุที่มีมวลมากกว่า เกิดอะตอมใหม่ ๆ ขึ้น
คาร์บอน , ออกซิเจน, เหล็ก และ ทองคำ
ดาวระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา สาดกระจายธาตุต่าง ๆ ออกสู่อวกาศ
กลายเป็นวัตถุดิบในการสร้างดาวกฤษ์ดวงใหม่ ๆ ต่อไป
และอาจก่อกำเนิดดาวเคราะห์ด้วย
ณ เวลาหนึ่ง ในที่ใดที่หนึ่ง โมเลกุลอินทรีย์อย่างง่าย ๆ อาจมีวิวัฒนาการไปเป็นอวัยวะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต
ชีวิตเป็นปาฏิหารย์อย่างหนึ่งในวิวัฒนาการของเอกภพ
เราเป็นธุลีของดาวกฤษ์
มันเป็นภาพที่ยิ่งใหญ่และเรื่องราวที่ครอบคลุมทุกด้าน
เราได้รับสิ่งเหล่านี้จากการสังเกตุผ่านกล้องโทรทรรศน์
ถ้าไม่มีกล้องโทรทรรศน์ เราจะรู้จักดาวเคราะห์เพียง 6 ดวง
ดวงจันทร์ 1 ดวง, และดาวฤกษ์ หลายพันดวง
ดาราศาสาตร์จะยังอยู่ในขั้นต้น ๆ เท่านั้น
วัตถุท้องฟ้าที่อยู่ห่างไกลในเอกภพ ก็เหมือนทรัพย์สมบัติที่ถูกฝังไว้ ได้ร้องเรียกให้
เข้าสู่การผจญภัยตั้งแต่ยุคต้น ๆ
ผู้มีอำนาจทั้งหลาย ทั้งทางการเมือง, การอุตสาหกรรม, พอ ๆ กับผู้ที่อยู่ในวงการวิทยาศาสตร์
รู้สึกได้ถึงสิ่งที่เชื่อมโยงไปยังดินแดนอันลึกลัยในอวกาศ และเสริมด้วย
เครื่องมือต่าง ๆ ทำให้การสำรวจอวกาศรอบด้านขยายตัวขึ้นอย่างรวดเร็ว
จอร์จ เอลเลอรี่ เฮล มีความฝันสุดท้ายอย่างหนึ่ง นั่นคือ
สร้างกล้องโทรทรรศน์ใหญ่เป็น 2 เท่าของกล้องที่ครองความยิ่งใหญ่อยู่ก่อน
ขอแนะนำให้รู้จักสุภาพสตรีสูงวัยผู้ยิ่งใหญ่แห่งดาราศาสตร์ในคริสต์ศตวรรษที่ 20 นั่นคือ
กล้องโทรทรรศน์ เฮล ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 เมตร บนเทือกเขา พาโลมาร์
ส่วนที่เคลื่อนที่ของกล้องหนักถึง 500 ตัน แต่ฟันเฟื่องสมดุลอย่างแม่นยำมาก
จึงหมุนได้อย่างสวยงามราวกับสาวเต้นบัลเลต์
กระจกโค้งหนัก 40 ตัน ของกล้อง เฮล ส่องเห็นดาวริบหรี่ กว่าดาวที่เห็นด้วยตาเปล่า 40 ล้านเท่า
สร้างเสร็จเมื่อปี ค.ศ. 1948 หลังจากนั้นกล้อง เฮล สามารถถ่ายภาพ เทห์ฟ้า ได้อย่างละเอียดชัดเจน กว่าที่เคยเห็นมาก่อน เช่น
ดาวเคราะห์, กระจุกดาวฤกษ์, เนบิลลา และกาแลกซี่
นอกจากนี้ ยังมี ภาพดาวพฤหัสบดี พร้อมบริวารหลายดวง
ภาพเนบิวลา เปลวไฟที่น่าทึ่ง
ภาพแถบสลัวบาง ๆ ของ แก๊สในเนบิวลาสว่างใหญ่
แต่เรายังจะสร้างให้ใหญ่กว่านี้อีก
ในปลายทศวรรษ 1970 นักดาราศาสตร์ โซเวียต พยายามสร้างกล้องที่ใหญ่กว่า
ชื่อ กล้อง “โบลซอย เทเลสคอป อาซิมิวทอล” บนเทือกเขา คอคะซัส
พวกเขาสร้างกล้อง 6 เมตร
แต่ยังไม่เคยมีผลงานดังที่ฝันไว้
เหตุผลง่าย ๆ คือ ใหญ่เกินไป แพงเกินไป และยุ่งยากมาก
ถ้าเป็นเช่นนั้นนักสร้างกล้องโทรทรรศน์ต้องยอมแพ้หรือ?
พวกเขาต้องลืมความฝันที่จะสร้างกล้องใหญ่กว่านี้แล้วหรือ?
ประวัติศาสตร์ของกล้องโทรทรรศน์ต้องมาถึงจุดจบก่อนเวลาอันควรหรือ?
ไม่เลย
ทุกวันนี้เรามีกล้องขนาด 10 เมตร กำลังใช้งานอยู่
และกล้องที่ใหญ่กว่านี้อยู่ในระหว่างการเขียนแบบ
แล้วคำตอบคืออะไร
คำตอบ คือ ต้องใช้เทคโนโลยีใหม่
3. เทคโนโลยีจะช่วยหาคำตอบ
ก็เหมือนรถยนต์สมัยใหม่ จะไม่เหมือนรถฟอร์ด รุ่น T
กล้องโทรทรรศน์ทุกวันนี้ ก็ไม่เหมือนกล้องรุ่นเก่า ๆ
เช่น กล้องเฮล 5 เมตร
สิ่งหนึ่งที่แตกต่างกันคือ ระบบยึดกล้องมีขนาดเล็กกว่ามาก
กล้องรุ่นเก่ามีระบบยึดแบบ อิเควเตอเรียล ซึ่งมีแกนหมุนแกนหนึ่ง
ขนานกับแกนหมุนของโลกเสมอ
เพื่อที่จะให้ตามดาวได้ กล้องจะต้องหมุนรอบแกนนี้
ด้วยอัตราเดียวกันกับอัตราการหมุนของโลก
ง่ายแต่ต้องใช้เนื้อที่มาก
ปัจจุบัน ระบบยึดกล้องแบบ อัลตาซิมุธ มีขนาดเล็กกะทัดรัด
ขายึดกล้องแบบนี้กล้องจะเล็งไปยังท้องฟ้าแบบเดียวกันกับการเล็งกระบอกปืนใหญ่
เราเพียงเล็งทิศก่อนแล้วเพิ่มระดับกล้องก็จะเล็งไปยังดาวที่ต้องการได้
ปัญหาคือ ต้องเล็งตามดาวให้ได้ตลอดเวลา
วิธีแก้คือ กล้องต้องหมุนรอบทั้ง 2 แกน ด้วยอัตราการหมุนที่แตกต่างกัน
วิธีนี้จำเป็นต้องอาศัยเครื่องคอมพิวเตอร์ควบคุม จึงจะตามดาวได้
ระบบยึดขนาดเล็กสร้างได้ด้วยราคาที่ถูกกว่า
นอกจากนี้ ยังอยู่ในโดมที่เล็กกว่าได้ ช่วยให้การก่อสร้างถูกลงไปอีก
และให้ภาพดาวที่มีคุณภาพดีกว่า
ตัวอย่าง กล้องโทรทรรศน์ เค็ก แฝด ที่เกาะฮาวาย
แม้ว่ากระจกจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เมตร ซึ่งยาวกว่ากล้องเฮล 2 เท่า
แต่ตั้งอยู่ในโดมที่เล็กกว่า โดมของกล้องเฮล ที่ตั้งอยู่
ที่เมาท์พาโลมาร์
กระจกของกล้องก็มีการเปลี่ยนแปลงด้วย
กระจกของกล้องรุ่นก่อนจะหนักและหนา
ปัจจุบันกระจกจะบาง และ น้ำหนักน้อยลง
กระจกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายเมตร หล่อในเตาหลอมขนาดใหญ่ และหมุนตลอดเวลา
หล่อได้บางน้อยกว่า 20 เซนติเมตร
โครงสร้างสำหรับยึดกระจกมีความละเอียดมั่นคง เพื่อป้องกันไม่ให้กระจกร้าว
ด้วยน้ำหนักของกระจกเอง
ลูกสูบและเครื่องมือที่บังคับโดยคอมพิวเตอร์ช่วยให้กระจก
อยู่ในรูปร่างที่สมบูรณ์
ระบบนี้เรียกว่า ระบบแสงแบบแอ็กทีฟ
วัตถุประสงค์ เพื่อแก้ความไม่สมบูรณ์ของกระจกรับแสง
อันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงของโลก, แรงลม, หรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
ตอนนี้ จะเห็นว่ากระจกบางมีน้ำหนักน้อยกว่ามาก
นั่นหมายความว่า โครงสร้างที่ใช้ยึดกระจกรวมทั้งระบบตามดาว
จะลดลง และ เบาลง
และราคาถูกกว่า
นี่คือ กล้อง 3.6 เมตร กล้องที่ใช้เทคโนโลยียุคใหม่
สร้างโดยนักดาราศาสตร์ในยุโรป เมื่อปลายทศวรรษที่ 1980
เป็นกล้องที่ใช้เพื่อการทดสอบ เทคโนโลยีใหม่ ๆ
ในการสร้างกล้องโทรทรรศน์
และโดมก็ไม่เหมือนกับโดมในยุคเก่า
กล้องที่ใช้เทคโนโลยีใหม่ จึงประสบความสำเร็จอย่างมาก
ถึงเวลาที่เราจะก้าวข้ามกล้องขนาด 6 เมตร ได้แล้ว
หอดูดาว มาอูนา คีอา ตั้งอยู่บนจุดสูงสุดในมหาสมุทรแปซิฟิก
โดยอยู่สูงกว่าระดับน้ำทะเล ถึง 4200 เมตร
นักท่องเที่ยวมีความสุขกับแสงแดด และ คลื่นบนหาดทรายของฮาวาย
แต่สูงขึ้นไปบนยอดเขา นักดาราศาสตร์อยู่ภายใต้ความหนาวเย็น
และเจ็บป่วย เพราะความสูง กำลังค้นหาความจริงเพื่อเปิดเผยความลึกลับของเอกภพ
กล้องโทรทรรศน์ เค็ก เป็นกล้องหนึ่งที่ใหญ่ที่สุดในโลก
กระจกแต่ละกล้องมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เมตร แต่บางมาก
คล้ายกระเบื้องปูพื้นห้องน้ำ ประกอบด้วยกระจกเล็ก 6 เหลี่ยม จำนวน 36 ชิ้น
มีความแม่นยำถึงระดับนาโนเมตร
กล้องเค็ก เป็นกล้องยักษ์ตัวจริง ที่สร้างขึ้นเพื่อสังเกตท้องฟ้า
เป็นโบสถ์ใหญ่ทางวิทยาศาสตร์
และนี่เป็นค่ำคืนบนยอดเขา มาอูนา คีอา
กล้องเค็ก เริ่มรับโฟตอนจากเทห์ฟ้าที่อยู่แสนไกล
กระจกคู่ของกล้องทั้งสองทำงานร่วมกันกลายเป็นกล้องที่ใหญ่กว่า
กล้องรุ่นก่อน ๆ
แล้วจะศึกษาอะไรในคืนนี้?
ดูกาแล็กซี่ที่กำลังชน ณ ที่ห่างไกลออกไปหลายพันล้านปีแสงไหม?
หรือถ่ายภาพดาวกฤษ์ที่กำลังจะถึงจุดจบ โดยทิ้งลมหายใจเฮือกสุดท้ายไว้เป็นเนบิวลาดาวเคราะห์?
หรือค้นหาดาวเคราะห์ที่อาจจะมีสิ่งมีชีวิตในดาวฤกษ์อื่น?
ที่ เซอร์โร พารานัล ในทะเลทรายอะตะมาคาของประเทศชิลี สถานที่แห้งแล้งที่สุดในโลก
เราพบเครื่องจักรทางดาราศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมาแล้ว
นั่น คือ กล้อง วีแอลที ของทวีปยุโรป ที่ใหญ่มาก
กล้อง วีแอลที เป็นระบบกล้อง 4 กล้อง
แต่ละกล้องมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8.2 เมตร
อันตู
คุยเยน
เมลิพัล
เยปุน
เป็นภาษาของคนพื้นเมือง เผ่ามาปรูซ หมายถึง ดวงอาทิตย์, ดวงจันทร์, กลุ่มดาวกาเรนใต้ และดาวศุกร์
กระจกขนาดใหญ่ทั้ง 4 หล่อขึ้นในเยอรมัน ขัดให้ได้รูปที่ต้องการในฝรั่งเศส เดินทางโดยเรือไปยัง ชิลี
ก่อนขึ้นบกแล้วเคลื่อนย้ายไปช้า ๆ ข้ามทะเลทราย
เมื่อดวงอาทิตย์ตก หอดูดาวเปิด
แสงดาวส่องมาถึงกล้อง วีแอลที
มีการค้นพบสิ่งใหม่ ๆ
แสงเลเซอร์ส่องขึ้นไปบนท้องฟ้าในเวลากลางคืน
ฉายดาวฤกษ์จำลองขึ้นสู่บรรยากาศ
ที่ความสูง 90 กิโลเมตร เหนือศีรษะ
เครื่องมือตรวจคลื่นตรวจวัดดาวจำลองว่าบูดเบี้ยวไปอย่างไร
เนื่องจากบรรยากาศที่ไม่สม่ำเสมอ
เครื่องคอมพิวเตอร์จะส่งสัญญาณไปยังกระจกที่เปลี่ยนรูปได้
เพื่อให้กระจกแก้ไขความบูดเบี้ยวของภาพ
ผลก็คือ ได้ภาพดาวที่ไม่กระพริบแสง
ที่เรียกว่า “ระบบปรับตามสภาพแสง” และเป็นมายากลสำคัญ
ในดาราศาสตร์ยุคปัจจุบัน
ถ้าไม่มีระบบปรับตามสภาพแสง ภาพเทห์ฟ้าทั้งหลายจะไม่ชัดเพราะบรรยากาศ
แต่เมื่อกล้องมีระบบนี้ จะได้ภาพที่คมชัดมาก
มายากลทางแสงอีกอย่างหนึ่ง ที่เรียกว่า “อินเตอร์เฟโรเมตรี”
หลักการคือ รวมแสงจากกล้องโทรทรรศน์ 2 กล้อง
แล้วให้แสงจาก 2 กล้องไปรวมกัน ณ จุด ๆ หนึ่ง
รักษาความดั้งเดิมของแสงไว้
ถ้าทำได้อย่างแม่นยำ ผลที่ได้จากกล้องทั้งสอง
จะเหมือนกับได้กล้องขนาดยักษ์เส้นผ่านศูนย์กลาง
เท่ากับระยะห่างระหว่างกล้องทั้งสอง
อินเตอร์เฟอโรเมตรี ทำให้กล้องโทรทรรศน์ของท่านเห็นภาพไกล ๆ ประดุจตาเหยี่ยว
ระบบนี้ช่วยให้กล้องขนาดเล็กได้รายละเอียดของดาว
เท่ากับที่ได้จากกล้องขนาดใหญ่มาก ๆ
กล้อง เค็กแฝด บนเทือกเขา มาอูนา คีอา ปฏิบัติงาน
ร่วมกันเป็นอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์อยู่บ่อย ๆ
ในกรณีของกล้อง วีแอลที กล้องทั้ง 4 สามารถปฏิบัติงานร่วมกันได้
นอกจากนี้กล้องขนาดเล็กหลายกล้องสามารถ
ทำงานร่วมกันและยกฐานะให้เป็นอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพได้เช่นเดียวกัน
กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ตั้งอยู่ในทุกส่วนของโลก
กล้องซูบารุ และ กล้องแมกเจลแลน บนเทือกเขา มาอูนา คีอา
กล้องเจมินี เซาท์ และกล้องแมกเจลแลน อยู่ในประเทศ ชิลี
กล้องสองตาขนาดใหญ่ อยู่ในรัฐอะริโซนา สหรัฐอเมริกา
กล้องเหล่านี้ตั้งอยู่ในสถานที่ดีที่สุด
อยู่ในที่สูง อากาศแห้ง ท้องฟ้าแจ่มใสและมืดมิด
ตาของกล้องใหญ่ ๆ มีขนาดมหึมาเท่ากับขนาดของสระว่ายน้ำ
ทุกกล้องมีระบบปรับตามสภาพแสงเพื่อมิให้เกิดภาพที่ไม่ชัด
อันเนื่องมาจากบรรยากาศโลก
และบางครั้งกล้องเหล่านี้ยังสามารถทำให้ภาพได้อย่างละเอียด
ขอบคุณ ระบบอินเตอร์เฟอโรเมตรี
ต่อไปเป็นผลงานของกล้องต่าง ๆ
ภาพดาวเคราะห์
ภาพเนบิวลา
ขนาดที่แท้จริงของดาวกฤษ์ บางดวง
ดาวเคราะห์อุณหภูมิต่ำโคจรรอบดาวเคราะห์แคราะน้ำตาล
ดาวยักษ์ใหญ่เคลื่อนรอบศูนย์กลางของกาแล็กซี่ทางช้างเผือก
ซึ่งเป็นที่สถิตของหลุมดำ
เราได้เดินทางมาไกลมากนับตั้งแต่สมัยของ กาลิเลโอ
4. จากเงินเป็นซิลิกอน
เมื่อเวลา 400 ปีมาแล้ว ถ้ากาลิเลโอต้องการแสดงสิ่งที่เขาเห็น
ผ่านกล้องโทรทรรศน์ เขาต้องวาดรูปให้ดู
ไม่จะเป็นหลุมบ่อบนดวงจันทร์
บริวารของดาวพฤหัสที่เปลี่ยนตำแหน่งอยู่ตลอดเวลา
จุดมืดดวงอาทิตย์
หรือดาวฤกษ์ในกลุ่มดาวนายพราน
กาลิเลโอ ได้วาดรูปต่าง ๆ เหล่านี้แล้วรวบรวมนำไปพิมพ์ในหนังสือเล่มเล็ก ๆ
ชื่อ Starry Mesenger
นั่นเป็นวิธีเดียวที่ กาลิเลโอ สามารถเปิดเผยการค้นพบของเขา
ต่อผู้อื่นได้
เป็นเวลากว่า 200 ปี ที่นักดาราศาสตร์ต้องทำหน้าที่เป็นศิลปิน
ขณะที่มองทะลุอายพีชของกล้องโทรทรรศน์พวกเขาจะใช้
วิธีวาดรูปแสดงรายละเอียดของสิ่งที่เห็น
เช่น ภูมิทัศน์ที่อ้างว้างของดวงจันทร์
พายุในเมฆของดาวพฤหัสสบดี
รูปผ้าคลุมไหล่ที่ละเอียดอ่อนของฝุ่นและแก๊สในเนบิวลาที่อยู่แสนไกล
และบางครั้งก็ตีความหมายเกินสิ่งที่เห็น
ริ้วรอยสีดำบนพื้นผิวดาวอังคารเคยให้ความหมายว่าเป็นคลอง
ที่สร้างโดยผู้มีอารยธรรมของดาวเคราะห์แดง
ปัจจุบันเราทราบว่าคลองต่าง ๆ นั้นเป็นภาพลวงตา
สิ่งที่นักดาราศาสตร์ต้องการอย่างยิ่งคือสิ่งที่เป็นรูปธรรม
ซึ่งสามารถบันทึกภาพผ่านกล้องโทรทรรศน์โดย
ไม่ต้องผ่านสมองและการวาดรูปของพวกเขา
คำตอบคือการถ่ายภาพ
การถ่ายภาพแบบโบราณครั้งแรกเป็นภาพดวงจันทร์
เป็นภาพที่ เฮนรี เดรเพอร์ ถ่ายเมื่อ ค.ศ. 1840
การถ่ายรูปเกิดขึ้นมายังไม่ถึง 15 ปี แต่นักดาศาสตร์
ก็เห็นความเป็นไปได้สำหรับงานดาราศาสตร์
การถ่ายรูปทำอย่างไร ?
แผ่นฟิล์มที่ติดบนกระจกมีความไวจต่อแสงเพราะเป็น
เม็ดละเอียดของ ซิลเวอร์ เฮไลด์
ถ้าปล่อยให้โดนแสง ฟิล์มจะเปลี่ยนเป็นสีดำ
นั้นคือได้รูปเนกะทีฟของท้องฟ้า
โดยภาพจะมีสีดำ ส่วนฉากเป็นสีขาว
แต่สิ่งที่วิเศษมากกว่าคือแผ่นฟิล์มถ่ายรูปนี้
สามารถที่จะรับแสงจากดาวได้เป็นเวลาหลายชั่วโมง
เมื่อเรามองดูดาวในเวลากลางคืน เมื่อเราชิน
กับความมืดแล้ว เราก็จะเห็นดาวที่สว่างเท่าที่จะเห็นได้
เห็นมากขึ้นตามเวลาที่ดู
แต่สำหรับแผ่นฟิล์มจะบันทึกเองได้
เมื่อเปิดหน้ากล้องนานขึ้น
จะเห็นดาวมากขึ้น
มากขึ้น
และมากขึ้น
ในปี ค.ศ. 1950 นักดาศาสตร์ใช้กล้อง Schmidt ที่หอดูดาว พาโลมาร์
ถ่ายรูปท้องฟ้าด้านทิศเหนือทั้งหมด
ใช้แผ่นฟิล์มที่เป็นกระจกเกือบ 2000 แผ่น แต่ละแผ่นเปิดรับแสงเกือบ 1 ชั่วโมง
เป็นขุมทรัพย์แห่งการค้นพบ
การถ่ายรูปได้เปลี่ยนแปลงดาราศาสตร์ภาคสังเกตุการณ์ ไปเป็นวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริง
มีวัตถุประสงค์ วัดได้ และ ทำซ้ำได้
แต่ซิลเวอร์เฮไลด์รับแสงได้ช้า
นักดาราศาสตร์ต้องอดทน
อย่างไรก็ตามการปฏิวัติทางดิจิตอลได้เปลี่ยนวิธีการถ่ายภาพเหล่านี้
โดยใช้ ซิลิกอนเข้ามาแทนที่ เงิน
พิกเซลแทนเม็ดละเอียด
แม้แต่กล้องถ่ายรูปทั่วไปก็ไม่ใช้ฟิล์มถ่ายรูปอีกแล้ว
สิ่งที่มาแทน คือ การบันทึกภาพด้วยชิพที่ไวต่อแสง
ชื่อว่า ชาร์จ ดับเบิ้ล ดีไวซ์ หรือเรียกสั้น ๆ ว่า ซีซีดี
ซีซีดี ของมืออาชีพมีประสิทธิภาพมาก
ถ้าต้องการให้ไวกว่านี้ ซีซีดี ต้องอยู่ตำกว่าอุณหภูมิ
ของจุดเยือกแข็งของไนโตรเจน
โฟตอนเกือบทุกตัวถูกบันทึกไว้จนหมด
ผลที่ได้คือช่วยลดเวลาเปิดหน้ากล้อง
ภาพสกายเซอร์เวย์ ของหอดูดาวพาโลมาร์ ที่ใช้ถ่าย เปิดหน้ากล้องนาน 1 ชั่วโมง
หากเป็น ซีซีดี จะใช้เวลาเพียง 2-3 นาที
ใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กได้
การปฏิวัติของซิกอนเกิดขึ้นและจะดำเนินการต่อไป
นักดาราศาสตร์ได้ประดิษฐ์กล้อง ซีซีดีขนาดใหญ่
ที่ประกอบด้วยชิพหลายร้อยล้านพิกเซล
และยังจะมีอีก
ข้อได้เปรียบของภาพในระบบดิจิตอล
ภาพดิจิตอลจะให้ภาพโดยคอมพิวเตอร์
นักดาราศาสตร์ใช้ซอฟแวร์พิเศษเพื่อแปลและ
วิเคราะห์การสังเกตุท้องฟ้า
การขยายภาพหรือเพิ่มคอนทราสจะทำให้ค้นพบ
รายละเอียดของเนบิวลา หรือ กาแล็กซี่ได้
การให้รหัสของสีช่วยให้เห็นโครงสร้างดีขึ้น
ซึ่งปกติจะมองไม่เห็นหรือเห็นยากมาก
นอกจากนี้หากเอาภาพของวัตถุเดียวกันที่
ใช้ฟิลเตอร์สีต่าง ๆ กัน มารวมกัน
จะได้ภาพใหม่ที่สวยงามน่าตื่นเต้น จนไม่มีรอยต่อที่ชัดเจน
ระหว่างวิทยาศาสตร์กับศิลป
ท่านก็สามารถหาประโยชน์จากดาราศาสตร์แบบดิจิตอลได้
ยังไม่เคยมีสมัยใดที่ท่านสามารถทำได้ง่าย ๆ ในการขุดค้นและมีความสุข
อยู่กับภาพดวงดาวอย่างเช่นปัจจุบัน
เพียงแต่ใช้เมาส์แล้วคลิก เท่านั้น ก็ได้ภาพเทห์ฟ้า
ขณะนี้ มีกล้องโทรทรรศน์หุ่นยนต์ที่ติดตั้งระบบตรวจสอบแบบดิเล็กทรอนิกที่ไว
กำลังเฝ้าสังเกตท้องฟ้าอยู่ตลอดเวลา
กล้องโทรทรรศน์สโลนในรัฐนิวเม็กซิโกได้ถ่ายรูป
และทำแคตาล็อกเทห์ฟ้าจำนวนไม่น้อยกว่าหนึ่งร้อยล้านแห่ง
ได้วัดระยะห่างของกาแล็กซี่หนึ่งล้านกาแล็กซี่ และได้ค้นพบ
เควซาร์ใหม่หนึ่งแสนเควซาร์
แต่การสำรวจจากกล้องโทรทรรศน์เพียง 1 กล้อง ยังไม่พอ
สิ่งที่อยู่บนอวกาศจะเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา
ดาวหางซึ่งเป็นก้อนน้ำแข็งสกปรก เข้ามาแล้วก็จากไป
เหลือไว้แต่ขยะ
เกิดขึ้นแทนที่
ดาวเคราะห์น้อยเคลื่อนที่ผ่านไปอย่างรวดเร็ว
บังแสงดาวฤกษ์อย่างเป็นจังหวะ การเกิด
ซุปเปอร์โนวาตรงนี้ ในขณะที่แห่งอื่น ๆ มีดาวกฤษ์กำลังเกิดใหม่
พัลซาร์ส่งสัญญาณเป็นจังหวะ แหล่งกำหนิดรังสีแกมม่าระเบิด
เกิดการพอกพูนมวลสารรอบหลุมดำ
นักดาราศาสตร์ต้องการติดตามปรากฏการณ์ทั้งหลายเหล่านี้ทุกปี
หรือทุกเดือน
หรือทุก 2 สัปดาห์
นี่คือความมุ่งหวังของกล้องสำรวจขนาดใหญ่ที่มีชื่อย่อว่า LSST
ถ้าสร้างเสร็จในปี ค.ศ. 2015 กล้องถ่ายรูปขนาด 3 กิกะไบท์ จะเปิด
เวบแคมในการสำรวจอวกาศ
ไม่เพียงแต่ทำให้ความหวังของนักดาราศาสตร์สมบูรณ์ กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงกล้องนี้
ยังสามารถถ่ายภาพทั่วท้องฟ้าได้ในทุก ๆ 3 คืน
5. การเห็นสิ่งที่ปกติที่มองไม่เห็น
เมื่อท่านฟังดนตรีที่ชอบ หูของท่านจะรับเสียง
หลายความถี่ ตั้งแต่เสียงความถี่ต่ำ
ไปถึงความถี่สูง
ตอนนี้ลองคิดดูว่าหูของท่านไวต่อความถี่ของเสียง
เพียงช่วงหนึ่งเท่านั้น
ท่านจึงพลาดเสียงที่ดีไปหมด
สถานการณ์เช่นนี้เกิดขึ้นในทางดาราศาสตร์
ตาของเรามีความไวต่อความถี่ช่วงแคบ ๆ ของ
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
นั้นคือ เฉพาะความถี่ของแสงคลื่นความถี่อื่น ๆ
ของคลื่นแสงแม่เหล็กไฟฟ้า
ถ้ามองไม่เห็นในเอกภพมีเทห์ฟ้ามากมาย
ที่แผ่พลังงานในช่วงคลื่นอื่น
ตัวอย่างเช่น ในช่วงทศวรรษ ค.ศ. 1930 นักดาราศาสตร์ค้นพบ
แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุจากห้วงอวกาศลึกโดยบังเอิญ
คลื่นวิทยุบางคลื่นมีความถี่เดียวกันกับคลื่นวิทยุที่ท่านได้รับ
จากสถานีวิทยุท้องถิ่น แต่สัญญาณอ่อนมาก
และไม่มีรายการ
เพลงอย่างบนโลก จำเป็นต้องมีเครื่องรับซึ่งก็คือ
สายอากาศของกล้องโทรทรรศน์วิทยุนั้นเอง
ในการรับสัญญาณอันแผ่วเบาจากอวกาศ
จำเป็นต้องมีเครื่องรับซึ่งก็คือ สายอากาศของกล้องโทรทรรศน์วิทยุนั้นเอง
แต่ความยาวคลื่นของวิทยุ ยาวกว่าคลื่นของแสงมาก จานสายอากาศของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ
จึงไม่ต้องราบเรียบ สม่ำเสมอ
ดังนั้นกระจกของกล้องโทรทรรศน์
การสร้างกล้องโทรทรรศน์แสงขนาดใหญ่
นอกจากนี้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ 2 เครื่อง ยังทำงานร่วมกันได้ง่ายกว่ากล้องแสง
นั้นคือถ้าจะเพิ่มความละเอียดของภาพ
อาจใช้กล้องโทรทรรศน์ 2 กล้องที่อยู่ห่างกันหลายกิโลเมตร ทำหน้าที่เป็น อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์
เช่น กล้องโทรทรรศน์วิทยุใหญ่มากมาย
ตั้งเรียงเป็นแถวในรัฐนิวเม็กซิโก ประกอบด้วย
สายอากาศรูปจานเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 เมตร จำนวน 27 จาน
จานตั้งเรียงกันเป็นแถวยาว โดยแต่ละจานหมุนได้รอบตัวอย่างอิสระ
และถ้าปฏิบัติงานร่วมกัน จะเหมือนกับกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง
เท่ากับ 36 กิโลเมตร
เอกภพมีรูปร่างอย่างไรในช่วงคลื่นวิทยุ?
เริ่มที่ดวงอาทิตย์ซึ่งแผ่คลื่นวิทยุออกมามากไม่แพ้แสงสว่าง
ศูนย์กลางของกาแล็กซี่ทางช้างเผือกก็ให้คลื่นวิทยุเช่นเดียวกัน
ยังไม่หมดเท่านี้
พัลซาร์ ซึ่งเป็นศพดาวฤกษ์มีความหนาแน่นสูงมาก พัลซาร์ให้คลื่นวิทยุออกมาในช่วงแคบ ๆ
ที่เป็นรูปกรวยปลายบาน
และหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูง
หลายร้อยรอบต่อวินาที
ดังนั้น พัลซาร์ จึงมีหน้าตาคล้ายประภาคารส่งคลื่นวิทยุที่กำลังหมุน
และสิ่งที่เราได้รับคือ สัญญาณวิทยุที่เป็นจังหวะ
ที่สม่ำเสมอ และ ถี่มาก เรียกว่าพัลซ์
ชื่อแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุ
มีชื่อเรียกว่า แคสซิโอเปีย เอ เป็นซาก
ของซูปเปอร์โนวาที่ระเบิดในคริสต์ศตวรรษที่ 17
เซนเทารส เอ, ซิกนัส เอ และ เวอร์ริโก เอ ต่างเป็นกาแล็กซี่ขนาดใหญ่
ที่ให้คลื่นวิทยุออกมามาก
แต่ละกาแล็กซี่มีหลุมดำอยู่ที่ศูนย์กลาง
กาแล็กซี่และเควซาร์ ต้นกำเนิดคลื่นวิทยุบางแห่งให้คลื่นพลังงานสูง
จนสามารถรับสัญญาณได้จากระยะไกล ถึงหนึ่งหมื่นล้านปีแสง
และแล้วยังมีสัญญาณวิทยุที่แผ่วเบาเหมือนเสียงรบกวน “ฮิส”
อยู่ทั่วไปในเอกภพ
นี่คือ ซีเอ็มบี หรือพลังงานพื้นหลังช่องไมโครเวฟของเอกภพ
เสียงสะท้อนของบิกแบง
อุณหภูมิของเอกภพในปัจจุบันที่เริ่มต้นด้วยอุณหภูมิสูงมาก ณ จุดบิกแบง
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแต่ละช่วงคลื่นมีความสำคัญเป็นของตัวเอง
ในช่วงความยาวคลื่นเป็นมิลลิเมตร และต่ำกว่า นักดาราศาสตร์ใช้ศึกษา
การเกิดกาแล็กซี่ในเอกภพยุคต้น ๆ
กำเนิดของดาวกฤษ์รวมมทั้งดาวเคราะห์ในกาแล็กซี่ของเรา
แต่คลื่นเหล่านี้ถูกกั้นด้วยไอน้ำในบรรยากาศโลก
ดังนั้น จึงต้องขึ้นไปสังเกตในที่สูงและอากาศแห้ง
เช่น ที่ ลลาโน เดอ ชัจนานเตอร์
สูงกว่าระดับน้ำทะเล 5 กิโลเมตร เป็นที่ราบสูงเกินจริงอยู่ในประเทศชิลี
นื่คือ ที่ตั้งของ อัลมา หรือ
กล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ช่วงคลื่นมิลลิเมตรที่เรียงเป็นแถว ณ อะตาคา
เมื่อสร้างเสร็จในปี 2014 อัลมา จะเป็นกล้องที่ใหญ่ที่สุดในโลก
ประกอบด้วย
จานสายอากาศ 64 จาน แต่ละจาน หนัก 100 ตัน ทุกจานทำงานประสานกัน
รถบรรทุกขนาดใหญ่หลายคันจะเลื่อนสายอากาศแต่ละจานให้ออกห่างจากกัน คลุมพื้นที่กว้างใหญ่เท่ากับขนาดของกรุงลอนดอน
ถ้าต้องการให้เห็นภาพในมุมกว้าง รถบรรทุกจะเลื่อนจานเข้าหากัน
การเคลื่อนที่
แต่ละอย่างจะมีความถูกต้องในระดับมิลิเมตร
เทห์ฟ้า หลายแห่งในเอกภพ แผ่รังสีในช่วงคลื่นอินฟราเรด
วิลเลียม เฮร์เชล ค้นพบว่าการแผ่รังสีในช่วงคลื่นอินฟราเรด คือ
“การแผ่รังสีของคลื่นความร้อน” เพราะออกมาจากวัตถุที่ร้อนแทบทุกชนิด
รวมทั้งร่างกายของมนุษย์ด้วย
ท่านอาจจะคุ้นเคยกับรังสีอินฟราเรด มากกว่าที่คิด
เพราะว่าเราใช้รังสีชนิดนี้ในการดูเป้า
ในเวลากลางคืนและผ่านแว่นตากันลม และกล้องถ่ายรูป
แต่การตรวจสอบแหล่งกำเนิดรังสี อินฟราเรด ที่อยู่ไกล นักดาราศาสตร์
ต้องอาศัยเครื่องตรวจที่มีความไวมาก ๆ โดยให้เครื่องตรวจอยู่ภายใต้อุณหภูมิเพียง 2-3 เคลวิน
ทั้งนี้เพื่อลดการแผ่รังสีอินฟราเรดจากตัวเครื่องเอง
ปัจจุบัน กล้องแสงขนาดใหญ่ส่วนมากจะวัดกล้องอินฟราเรดด้วย
คลื่นอินฟราเรดช่วยให้ท่านมองทะลุผ่านฝุ่นในอวกาศ ทำให้
ได้ภาพดาวฤกษ์ที่กำลังเกิดใหม่ ซึ่งไม่สามารถเห็นได้ในช่วงคลื่นแสงสว่าง
ตัวอย่างเช่น ลองดูภาพในช่วงคลื่นแสงสว่างของ เนบิวลาสว่างใหญ่ในกลุ่มดาวนายพราน เปรียบเทียบ
กับภาพถ่ายโดยใช้กล้องอินฟราเรด จะห็นว่าแตกต่างกัน
การถ่ายภาพในช่วงคลื่นอินฟราเรด
จะเป็นประโยชน์มากกับการศึษา
กาแล็กซี่ที่อยู่ไกลมาก ๆ
ดาวฤกษ์เกิดใหม่ ในกาแล็กซี่อายุน้อย จะส่องแสงสว่างในช่วงคลื่น อัลตราไวโอเลต
แต่แสง อัลตราไวโอเลต นี้ต้องเดินทางเป็นเวลานับหมื่นปี
ในเอกภพที่กำลังขยายตัว
การขยายตัวทำให้ความยาวคลื่นของแสงยาวมากขึ้น
โดยเฉพาะเมื่อเรารับสัญญาณคลื่นจะเลื่อนไปทางสีแดงกลายเป็นรังสี อินฟราเรดใกล้
เครื่องมือที่ถ่ายภาพได้ในลักษณะนี้ คือ กล้องโทรทรรศน์ เมจิก บนเทือกเขา ลา พาลมา
เป็นกล้องที่สำรวจท้องฟ้าในช่วงรังสีแกมมา
ซึ่งเป็นรังสีที่มีพลังงานสูงที่สุดในธรรมชาติ
โชคดีสำหรับคนบนพื้นโลก ที่รังสีอันตรายนี้ถูกบรรยากาศโลกดูดกลืนไว้จึงมาถึง
ผิวโลกไม่ได้
แต่รังสี แกมมา ได้ทิ้งร่องรอยเอาไว้ให้นักดาราศาสตร์ศึกษาได้
ขณะวิ่งเข้าชนโมเลกุลของแก๊สในบรรยากาศโลกนั้นจะเกิดอนุภาคพลังงานสูงจำนวนมาก
อนุภาคเหล่านี้ ทำให้เกิด
การเรืองแสง ซึ่งกล้องเมจิกสังเกตได้
และนี่คือ หอดูดาว ปิแอร์ ออเกอร์ ในประทศ อาร์เจนตินา
ดูไม่เหมือนกล้องโทรทรรศน์เลย
หอดูดาวปิแอร์ ออเกอร์ ประกอบด้วยเครื่องตรวจจับสัญญาณ 1600 เครื่อง กระจายอยู่บนพื้นที่ 3000
ตารางกิโลเมตร
เครื่องมือเหล่านี้จับอนุภาคที่เกิดจากการชนของรังสีคอสมิก ซึ่งมาจากซูปเปอร์โนวาไกล ๆ
และหลุมดำ
แล้วเครื่องวัดนิวทริโนที่สร้างอยู่ในเหมืองลึก
หรือใต้ผิวมหาสมุทร หรือที่ แอนตารคติก
เรียกว่าเป็นกล้องโทรทรรศน์หรือไม่
ทำไมจะเรียกไม่ได้
เพราะอุปกรณ์เหล่านี้ช่วยสังเกตเกี่ยวกับเอกภพ แม้ว่าจะเป็นพลังงานที่ไม่ใช่
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
นิวทริโน เป็นอนุภาคที่เข้าใจยากเกิดจากการระเบิดที่แก่นกลางของดวงอิทตย์
และการกระเบิดของซูปเปอร์โนวา
และเกิด ณ จุด บิกแบง ด้วย
นิวทริโน เหมือนอนุภาคอื่น ๆ เพราะสามารถเคลื่อนที่ผ่านวัตถุธรรมดา
หรือโลกทั้งโลก ได้ด้วยความเร็วของแสง และไม่มีประจุไฟฟ้า
แม้ว่าจะมีความยุ่งยากในการศึกษา นิวทริโน แต่มีนิวทริโนจำนวนมหาศาล
ในแต่ละวินาที จะมีนิวทริโนจำนวน 50 ล้านล้านตัว
เคลื่อนที่ผ่านท่าน
สุดท้าย นักดาราศาสตร์ และนักฟิสิกก์ได้ร่วมมือกันสร้างเครื่องวัด
คลื่นแรงโน้มถ่วง
“กล้องโทรทรรศน์” เหล่านี้ ไม่ได้ตรวจสอบการแผ่รังสีหรือจับอนุภาค
แต่วัดขนาดการกระเพื่อมเพียงเล็กน้อยในโครงสร้างของ ปริภูมิ – เวลา
ซึ่งทำนายโดยทฤษีสัมพันธภาพของ ไอน์สไตน์
นักดาราศาสตร์ใช้เครื่องมือที่น่าทึ่งประเภทต่าง ๆ
เพื่อเปิดรับรังสีในทุกสเปคตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
แต่การสังเกตบางช่วงคลื่นไม่อาจทำได้จากพื้นโลก
คำตอบ คือ
ต้องใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศ
6. ไกลจากโลก
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เท่าที่ผ่านมา กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ฮับเบิลเป็นกล้องโทรทรรศน์ที่มีชื่อเสียงมากที่สุดในประวัติศาสตร์
ด้วยเหตุผลที่ดี คือ
กล้องฮับเบิลได้ปฏิวัติหลายสาขาทางดาราศาสตร์
เมื่อเทียบกับมาตรฐานในยุคปัจจุบัน กระจกของกล้องฮับเบิลมีขนาดเล็ก
โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 2.4 เมตร
แต่ตำแหน่งที่ตั้งอยู่นอกโลก
อยู่เหนือบรรยากาศโลกซึ่งทำให้ภาพไม่ชัด กล้องฮับเบิลจึงทำให้
ภาพดวงดาวที่คมชัดโดยไม่มีกล้องใดเสมอเหมือน
นอกจากนี้ยังสังเกตได้ในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต และ อินฟราเรดใกล้
รังสีในช่วงคลื่นดังกล่าวไม่อาจสังเกตได้จากผิวโลก
เพราะบรรยากาศโลกกั้นไว้
กล้องถ่ายรูปและสเปกโทรกราฟ บางเครื่องใหญ่เท่าตู้โทรศัพท์
ทำหน้าที่แบ่งและบันทึกแสงจากต้นกำเนิด ซึ่งอยู่ห่างไกลในอวกาศ
กล้องฮับเบิล ได้ปรับปรุงให้มีคุณภาพดีขึ้นเป็นช่วง ๆ คล้ายการปรับปรุงกล้องบนโลก
นักบินอวกาศออกไปนอกยาน เพื่อตรวจสอบซ่อมแซมและ
เปลี่ยนชิ้นส่วนที่ชำรุด
ด้วยชิ้นส่วนใหม่
ที่พัฒนาตามเทคโนยีปัจจุบัน
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กลายเป็นแหล่งข้อมูลของดราราศาสตรภาคสังเกต
และได้เปลี่ยนความคิดความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเอกภพ
กล้องฮับเบิล ได้ถ่ายภาพดาวอังคารที่เปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล
ถ่ายภาพดาวหางชนดาวพฤหัสบดี
และถ่ายภาพวงแหวนดาวเสาร์จากด้านขอบ
ถ่ายภาพพื้นผิวดาวพลูโต
กล้องฮับเบิล ได้บันทึกข้อมูลจำนวนมากจนทำให้เราเข้าใจวัฏจักรของดาวฤกษ์
จากเมฆฝุ่น และ แก๊ส ที่เป็นต้นกำเนิด
ไปจนถึงวาระสุดท้ายเป็นเนบิวลา ที่ขยายตัวออกสู่อวกาศอีก
หรือเกิดเป็นซูปเปอร์โนวา ที่สว่างกว่ากาแล็กซี่ของดาวดวงนั้น
ลึกเข้าไปในเนบิวลาสว่างใหญ่ กล้องฮับเบิล ได้บันทึกภาพ
ระบบสุริยะที่กำลังเกิดใหม่ โดยเห็นจานฝุ่นและแก๊สที่หมุนวนรอบดาวกฤษ์เกิดใหม่ ในไม่ช้าฝุ่นและแก๊สรอบดาวกฤษ์
จะวิวัฒนาการไปเป็นดาวเคราะห์
กล้องโทรทรรศน์อวกาศอับเบิลได้ถ่ายภาพและศึกษาดาวฤกษ์จำนวนหลายพันดวง
ในกระจุกดาวทรงกลมขนาดใหญ่ เชื่อว่าประกอบด้วยดาวฤกษ์อายุมากที่สุดในเอกภพ
และถ่ายภาพกาแลกซี่จำนวนมาก
นักดาราศาสตร์ไม่เคยเห็นภาพที่ละเอียดชัดเจน เช่นนั้นมาก่อน
เช่น สไปรัลขนาดใหญ่, รอยมืดเป็นทางยาวของฝุ่นที่บังแสงดาวฤกษ์, การชนกันอย่างรุ่นแรงระหว่างกาแล็กซี่
ภาพถ่ายที่เล็งกล้องไปยังบริเวณว่างเปล่า แต่เปิดหน้าทิ้งไว้
จะเห็นกาแล็กซี่จำนวนมากที่อยู่ห่างไกลหลายพันล้านปีแสง
แสงที่ได้รับเป็นแสงต้นกำเนิดขณะที่เอกภพยังมีอายุน้อย
หน้าต่างที่เปิดสู่อดีตเมื่อนานมาแล้ว จึงนำไปสู่ความเข้าใจ
วิวัฒนาการของเอกภพ
ฮับเบิล ไม่ใช่เป็นกล้องโทรทรรศน์กล้องเดียวในอวกาศ
นี่คือ กล้องโทรทรรศน์อวกาศ สปิตเซอร์ของนาซา ซึ่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อเดือน สิงหาคม ค.ศ. 2003
ในมุมหนึ่ง, กล้องสปิตเซอร์ก็เหมือนกล้องฮับเบิลในช่วงคลื่นอินฟราเรด
กล้องสปิตเซอร์ มีกระจกสะท้อนแสงเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 85 เซนติเมตร
แต่กล้องมีโล่ห์คลุมเพื่อป้องกัน
แสงแดด
ส่วนระบบตรวจสอบทั้งหลายอยู่ในตัวถังกันความร้อนที่บรรจุด้วยฮีเลียมเหลว
ดังนั้น เครื่องมือจึงอยู่ภายใต้อุณหภูมิ 2-3 เคลวิน เท่านั้น
ทำให้เป็นระบบตรวจสอบ
ที่มีความไวมาก ๆ
กล้องสปิตเซอรเปิดเผยให้ทราบว่า เอกภพเต็มไปด้วยฝุ่น
เมฆของฝุ่นที่มืด และไม่โปร่งแสง เกิดเรืองแสงออกมาในช่วงคลื่นอินฟราเรดเพราะความร้อน
เกิดจากภายในเมฆฝุ่น
คลื่นปะทะจากการชนกันระหว่างกาแล็กซี่ ได้กวาดฝุ่นไปรวมกัน ณ ที่แห่งใหม่
เกิดเป็นดาวฤกษ์ทุกหนทุกแห่ง
ฝุ่นเกิดจากวาระสุดท้ายของดาวฤกษ์เหมือนกัน
กล้องสปิตเซอร์ตรวจพบว่า เนบิวลาดาวเคราะห์ และ ซากซูปเปอร์โนวา มีฝุ่นอยู่เป็นจำนวนมาก
นี่คือส่วนที่จะกลายเป็นดาวเคราะห์ในโอกาสต่อไป
กล้องสปิตเซอร์ในช่วงคลื่นอินฟราเรดอื่น สามารถมองทะลุ เมฆฝุ่น
จนเห็นดาวฤกษ์อยู่ภายใน
เครื่องสเปกโทรกราฟของกล้องสปิตเซอร์สามารถตรวจศึกษา
บรรยากาศของดาวเคราะห์ในระบบดาวกฤษ์อื่น ส่วนมากเป็นดาวเคราะห์ยักษ์ อย่างเช่น ดาวพฤหัสบดี
ซึ่งเคลื่อนที่รอบดาวกฤษ์ รอบละเพียง 2-3 วัน
แล้วพลังงานในช่วงคลื่นรังสีเอกซ์ และรังสีแกมม่า เป็นอย่างไร?
รังสีทั้งสองถูกบรรยากาศโลกกั้นไว้ไม่ให้ลงถึงผิวโลก
ด้วยเหตุนี้ ถ้าไม่มีกล้องโทรทรรศน์อวกาศ นักดาราศาสตร์ก็จะไม่มีข้อมูลของดวงดาว
ในช่วงคลื่นที่มีพลังงานสูงเหล่านี้
กล้องโทรทรรศน์อวกาศในช่วงคลื่นรังสีเอกซ์ และ รังสีแกมมา
จะเปิดเผยกระจุกกาแล็กซี่ที่ร้อน มีพลังงานสูง และปั่นป่วน รวมทั้งหลุมดำ
การระเปิดของซูปเปอร์โนวาตลอดทั้งการชนกันระหว่างกาแล็กซี่
กล้องเหล่านี้สร้างยากมาก
รังสีที่มีพลังงานสูงสามารถผ่านทะลุกระจกของกล้องโทรทรรศน์ได้เลย
เราจะโฟกัสรังสีเอกซ์ได้โดยกระจกที่ทำด้วยทองคำบริสุทธิ์
ส่วนรังสีแกมมาใช้กล้องรูเข็มที่ละเอียดและสลับซับซ้อน
หรือชุดเครื่องมีพิเศษที่เปล่งแสงออกมา
เมื่อโดนรังสีแกมมาชน
ในทศวรรษ ค.ศ. 1990 องค์การนาซาได้ส่งหอสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นรังสีแกมมา ชื่อ คอมพ์ตัน ขึ้นสู่อวกาศ
ขณะนั้น หอสังเกตการณ์ คอมพ์ตัน เป็นดาวเทียม
วิทยาศาสตร์ใหญ่ที่สุด เป็นห้องปฏิบัติการ
ทางฟิสิกซ์ที่เพิ่งจะบินได้ในอวกาศ
ใน ค.ศ. 2008 กล้องโทรทรรศน์อวกาศ กลาสท์ ก็ขึ้นไปแทนที่กล้อง คอมพ์ตัน
กลาสท์ เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศในช่วงคลื่นรังสีแกมมา มีพื้นที่ขนาดใหญ่
กล้องกลาสท์ จะศึกษาทุกอย่างที่ให้พลังงานสูงในเอกภพ ตั้งแต่วัตถุมืด
ไปถึงพัลซาร์
ในขณะเดียวกัน นักดาราศาสตร์ก็มีกล้องโทรทรรศน์อวกาศในช่วงคลื่นรังสีเอกซ์ 2 กล้อง
ได้แก่ หอสังเกตการณ์ รังสีเอกซ์ จันทราของนาซา และหอสังเกตการณ์ เอกซ์เอ็มเอ็ม นิวตัน ขององค์การอวกาศยุโรป
ทั้งคู่ศึกษาแหล่งที่ร้อนที่สุดในเอกภพ
นี่คือภาพท้องฟ้าในช่วงคลื่นรังสีเอกซ์
ร่องรอยที่เห็นต่อเนื่องกันเป็นเมฆของแก๊สที่ได้รับพลังงาน ทำให้แก๊สมีอุณหภูมิสูงเป็นล้านองศา
จากคลื่นปะทะของซูปเปอร์โนวา
จุดกำเนิดแสงต่าง ๆ เป็นดาวคู่เอกซ์เรย์ หรือดาวนิวตรอน หรือ
หลุมดำที่ดึงดูดเนื้อสารจากคู่ที่เป็นดาวกฤษ์
แก๊สร้อนที่เคลื่อนเข้าสู่หลุมดำก่อกำเนิดรังสีเอกซ์ที่แผ่กระจายออกสู่อวกาศ
กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ยังเปิดเผยหลุมดำ
ณ ใจกลางของกาแล็กซี่ที่อยู่ไกล ๆ
มวลสารที่เคลื่อนที่ควงสว่านเข้าหาหลุมดำจะร้อนมากจนเปล่งรังสีเอกซ์ ออกมา
ก่อนที่จะจบลงไปในหลุมดำ ซึ่งเรามองไม่เห็น
แก๊สร้อนแต่เบาบางอยู่ในอวกาศระหว่างกาแลกซี่
ที่เป็นกระจุกด้วย
บางครั้ง แก๊ส ที่อยู่ระหว่างกาแล็กซี่นี้ได้รับความร้อน และคลื่นปะทะ
เกิดจากการชนระหว่างกาแล็กซี่
ที่น่าตื่นเต้นมากกว่านี้ คือ การระเบิดของรังสีแกมมา ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ให้พลังงาน
สูงสุดในเอกภพ
การระเบิดนี่เป็นการระเบิดของดาวกฤษ์มวลมาก
หมุนเรอบตัวเองเร็ว
ในเวลาน้อยกว่า 1 วินาที การระเบิดจะให้พลังงานมากกว่าที่ดวงอาทิตย์ผลิตได้ในเวลา
หมื่นล้านปี
กล้องฮับเบิล, กล้องสปิตเซอร์, กล้องจันทรา, กล้อง เอ็กเอ็มเอ็ม นิวตัน และ กล้องกลาสท์
ต่างเป็นกล้องขนาดใหญ่ในอวกาศ
แต่มีกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีขนาดเล็กกว่า
และทำหน้าที่เฉพาะอย่าง
เช่น กล้อง คอรอต
เป็นของฝรั่งเศสที่ศึกษาการไหลภายในของดาวฤกษ์ และศึกษาดาวเคราะห์
ในระบบดาวฤกษ์อื่น
ดาวเทียม สวิฟท์ ของ นาซา เป็นส่วนผสมของหอสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นรังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา
เพื่อเปิดเผยความลี้ลับของแหล่งกำเนิดรังสีแกมมา
ดาวเทียม ดับเบิลยู แม็ป
ภายในเวลามากกว่า 2 ปี เล็กน้อย ดาวเทียมดวงนี้ได้ทำแผนที่รังสีที่เป็นอุณหภูมิ
พื้นหลังของอวกาศได้อย่างละเอียด
ดาวเทียม ดับเบิลยู แม็ป ได้ให้ข้อมูลที่เป็นแผนที่
ของเอกภพในยุคต้น ๆ เมื่อกว่า 13,000 ล้านปีมาแล้ว
การเปิดประตูสู่อวกาศ เป็นพัฒนาการที่น่าตื่นเต้นมากที่สุด
ในประวัติศาสตร์ของกล้องโทรทรรศน์
แล้วมีอะไรอีกหรือไม่?
7. ต่อไปเป็นอะไร
ที่รัฐอะริโซนา มีการหล่อกระจกบานแรกสำหรับ
กล้องโทรทรรศน์แมเจลแลนขนาดยักษ์
กล้องขนาดยักษ์นี้จะไปตั้งที่หอดูดาวลาสแคมปานาส
ในประเทศชิลี
กล้องยักษ์นี้ประกอบด้วยกระจกใหญ่ 7 บานเรียงกัน
คล้ายกลีบดอกไม้ แต่ละบานมีเส้นผ่านศูนย์กลางกว่า 8 เมตร
เมื่อสำเร็จจะสามารถรับแสงได้
มากกว่ากล้องใหญ่ที่สุด ในเวลานี้กว่า 4 เท่า
กล้องโทรทรรศน์แคลิฟอร์เนียสามสิบเมตรจะเกิดขึ้น
ใน ค.ศ.2015 เป็นกล้องแบบเดียวกันกันกล้องเค็ก
จะประกอบด้วยชิ้นเล็กหลายร้อยชิ้น
กระจกขนาดใหญ่สูงเท่าตึก 6 ชั้น
ในทวีปยุโรปมีแผนการสร้างกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก
เส้นผ่านศูนย์กลางของกรจก 42 เมตร ใหญ่เท่าสระว่าย
ใหญ่เท่าสระว่ายน้ำโอลิมปิก กระจกมีพื้นที่มากกว่า 2 เท่า
ของกล้อง 30 เมตร
กล้องยักษ์ในอนาคตที่สองปฏิบัติงานในช่วงคลื่นอินฟราเรด
จะเป็นกล้องที่เปิดเผยความเป็นมาของ
กาแล็กซีและดาวฤกษ์ในยุคต้น ๆ
ของเอกภพ
นอกจากนี้อาจเป็นกล้องที่ ให้ภาพ
ดาวเคราะห์ในระบบดาวฤกษ์อื่น
สำหรับนักดาราศาสตร์ที่ใช้กล้องโทรทรรศน์ เช่นวิทยุ
ถือว่า 42 เมตรเป็นขนาดที่เล็กมาก กล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดเล็กที่ต่อเชื่มกันทำ
ให้กลายเป็นกล้องขนาดใหญ่ได้
ในประเทศเนเธอร์แลนด์นักวิทยาศาสตร์กำลังก่อสร้าง
กล้องวิทยุโทรทรรศน์โลฟาร์ ซึ่งเป็นแถวของกล้องที่ปฏิบัติงาน ณ ความถี่ต่ำ
เส้นไฟเบอร์ออบติกจะเชื่อมโยงสายอากาศ 30,000 จานเข้ากับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ แต่ละกล้องจะไม่
แต่ละกล้องจะไม่เคลื่อนที่
แต่สามารถสังเกตุเทห์ฟ้าใน 8 ทิศทางได้พร้อม ๆ กัน
ในการสร้างกล้องที่เรียงแถวใน 1 ตารางกิโลเมตรได้
กล้อง 1 ตารางกิโลเมตรเป็นที่นักดาราศาสตร์วิทยุกำลังรอคอย
กล้องที่เรียงเป็นแถวในระดับนานาชาติจะสร้างในประเทศออสเตเลียหรือไม่ก็ที่แอฟริกาใต้
จานสายอากาศขนาดใหญ่และเครื่องรับขนาดเล็กจำนวนมาก
จะปฏิบัติงานร่วมกันเพื่อให้ได้ภาพที่ละเอียดของท้องฟ้าในช่วงคลื่นวิทยุ
และถ้ารวมพื้นที่รับสัญาณทั้งหมดของกล้อง1 ตารางกิโลเมตร
ก็จะได้กล้องโทรทรรศน์วิทยุใหม่ที่มีความไวที่สุด
เท่าที่เคยมีมาก่อน
ไม่ว่าจะเป็น วิวัฒนาการของกาแล้กซี เควซาร์พลังสูง หรือพัลซาร์กำลังกระพริบ
ไม่มีสิ่งใดที่จะพ้นจากการสังเกตของกล้องนี้ได้
1 ตารางกิโลเมตร
เครื่องมือที่ละเอียดนี้จะค้นหาแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่อาจสร้าง
โดยผู้มีอารยธรรมนอกโลก
แล้วกล้องโทรทรรศน์อวกาศจะพัฒนาไปอย่างไร
ภายหลังการซ่อมแซมครั้งที่ 5 ซึ่งเป็นครั้งสุดท้ายกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
จะปฏิบัติงานต่อไปจนถึง ค.ศ. 2013
ในระหว่างนั้นจะส่งกล้องใหม่ขึ้นไปแทน
นั้นคือกล้องโทรทรรศน์อวกาศ เจมส์ เวนช์ เป็นกล้อง
ในช่วงคลื่นอินฟราเรด ตั้งตามชื่อผู้บริหารระดับสูงคนหนึ่งของนาซา
เมื่ออยู่ในอวกาศแล้วส่วนต่าง ๆ ของกระจก 6 – 5 เมตรจะ
กางออกเหมือนดอกไม้กำลังบาน มีความไวมากกว่ากล้อง
ฮับเบิล 7 เท่า
ร่มกันแดดขนาดใหญ่จะช่วยให้ระบบทัศนอุปกรณ์
ละเครื่องมือต่าง ๆ อยู่ในร่มอย่างถาวร โดยสามารถปฏิบัติ
งานได้ภายใต้อุณหภูมิ -233 องศาเซลเซียส
กล้องเจมส์เวบบ์จะไม่โคจรรอบโลก แต่จะจอดอยู่ ณ ตำ
แหน่ง 1.5 ล้านกิโลเมตรจากโลก
และเครื่องรอบดวงอาทิตย์ เป็นวงกกว้าง
ครึ่งศตวรรษที่แล้วมากล้องโทรทรรศน์เฮลชนเมาท์พาโลมาร์
เป็นกล้องที่ให้ที่สุดในโลก
บัดนี้มีกล้องที่ใหญ่กว่าจะไปอยู่ในอวกาศเพื่อโคจร รอบดวงอาทิตย์
เราอาจฝันถึงสิ่งที่น่าตื่นเต้นขึ้นกล้องจะค้นพบในอนาคต
อย่าลืมติดตาม
ในระหว่างนี้ วิศวกรผู้มีความคิดสร้างสรรค์
กำลังปฏิวัติการออแบบกล้องโทรทรรศน์อยู่ตลอดเวลา
ในแคนาดา นักวืทยาศาสตร์ได้สร้างสิ่งที่เรียกว่า กล้อโทรทรรศน์ที่ใช้ของเหลวทำหน้าที่เป็นกระจก
ในกล้องประเภทนี้แสงดาวไม่ถูกสะท้อนโดยกระจกที่เป็น
ของแข็ง แต่สะท้อนโดยพื้นผิวของ
ปรอท ซึ่งอยู่ในอ่างที่กำลังหมุน
เมื่อออกแบบเช่นนี้กล้องโทรทรรศน์ปรอทจึงสะท้อนแสง ที่มาตรงจากข้างบนเท่านั้น
แต่กล้องนี้ได้เปรียบกล้องอื่นที่ว่าราคาถูก
และสร้างง่าย
นักดาราศาสตร์วิทยุต้องการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์วิทยุ
คล้ายกล้องโลฟาร์เป็นแถวยาวบนดวงจันทร์ ให้อยู่ไกลมากที่สุด
เท่าที่จะไกลได้จากสัญญาณรบกวนจากโลก
วันหนึ่งข้างหน้าอาจมีกล้องโทรทรรศน์แสงตั้งอยู่
บนดวงจันทร์ด้านไกลจากโลก
นักดาราศาสตร์ที่ใช้กล้องในช่วงคลื่นรังสี เอกซ์ อาจอาศัยกล้องโทรทรรศน์อวกาศและแผ่นบังดาวเพื่อให้เห็นได้ไกลขึ้น
นักดาราศาสตร์อาจจะประสบความสำเร็จในการได้มา
ในอนาคต
นักดาราศาสตร์อาจจะประสบความสำเร็จในการได้มา
ของภาพขอบหลุมดำ
วันหนึ่งกล้องโทรทรรศน์อาจตอบคำถาม
ที่สำคัญและน่าฉงนได้ว่าเราอยู่โดดเดี่ยวในเอกภพหรือไม่ ?
เราทราบว่ามีระบบสุริยะอื่นในอวกาศ
เราสงสัยว่าจะมีดาวเคราะห์เหมือนโลก
ที่เต็มไปด้วยน้ำ
แต่
มีชีวิตอยู่ที่นั้นหรือไม่
การหาตำแหน่งดาวเคราะห์ลักษณะนี้นอกระบบสุริยะ เป็นเรื่องที่ยากมาก
แสงจากดาวฤกษ์ที่ดาวเคราะห์เคลื่อนรอบสว่างจ้า
จนสังเกตุไม่เห็นดาวเคราะห์
เครื่องอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ที่จะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศ
อาจช่วยตอบคำถามข้อนี้
ขณะที่องค์การนาซากำลังพิจารณาโครงการ
หาดาวเคราะห์แบบโลก
ในยุโรปนักวิทยาศาสตร์กำลังออกแบบกล้องดาร์วินที่เรียงเป็นแถว
กล้องโทรทรรศน์อวกาศ 6 กล้อง เกาะกลุ่มกันและเคลื่อนรอบดวงอาทิตย์
แสงเลเซอร์จะควบคุมระยะระหว่างกันให้ถูกต้องในระดับนาโนเมตร
ระบบกล้องนี้จะให้กำลังแผ่ภาพละเอียดมาอย่างไม่น่าเชื่อ
ตัดแสงจากดาวแม่ ดังนั้นนักดาราศาสตร์
จะสังเกตุเห็นดาวเคราะห์คล้าโลกรอบดาวฤกษ์ดวงอื่น
ต่อไปนักดาราศาสตร์ต้องศึกษาแสงที่ดาวเคราะห์สะท้อนออกมา
เป็นแสงที่มีสเปกตรัมบ่งบอกถึงบรรยากาศของดาวเคราะห์
ภายในเวลา 15 ปี เราอาจพบสเปกตรัม
ของออกซิเจน มีเทน และโอโซน
เป็นสัญาณของสิ่งมีชีวิต
เอกภพจึงเต็มไปด้วยความน่าตื่นเต้น
ท้องฟ้าไม่เคยขาดสิ่งประทับใจ
จึงไม่เป็นที่แปลกใจว่าทำไม นักดาราศาสตร์สมัครเล่นจำนวนหลายล้านคนทั่วโลก
จึงออกไปดูดาวทุกคนที่ท้องฟ้าแจ่มใส
เพื่อชื่นชมความมหัศจรรย์ของจักรวาล
กล้องโทรทรรศน์ของพวกเขาดีกว่ากล้อง
ที่กาลิเลโอเคยใช้
ภาพดาวที่เป็นดิจิตอลมีคุณภาพดีกว่าภาพถ่าย
โดยนักดาราสาสตร์อาชีพเมื่อ 20 – 30 ปีมาแล้ว
การค้นหาเพื่อความเข้าใจสรรพสิ่งในเอกภพของนักดาราศาสตร์
การสำรวจโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ดำเนินมาเป็นเวลาเพียง 400 ปี
แต่มีดินแดนที่ยังไม่ได้สำรวจอีกเป็นจำนวนมาก
เราเดินทางมาเป็นระยะเวลาที่ไกลมากตั้งแต่สมัยของกาลิเลโอ
ที่เริ่มสำรวจท้องฟ้าด้วยกล้องของเขาเมื่อ 400 ปีมาแล้ว
ปัจจุบันเรายังสำรวจท้องฟ้าด้วยกล้องโทรทรรศน์
ไม่เพียงแต่จากดินแดนในอวกาศที่ไม่มีขอบเขต
เมล็ดพันธุ์ความเป็นมนุษย์ตั้งอยู่บนความเฉลี่ยง
ในการแก้ปัญหาและความอยากรู้อยากห็น
เราเพิ่งเริ่มมาตอบ
คำถามที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
เราได้ลงตำแหน่งดาวเคราะห์กว่า 300 ดวงรอบดาวฤกษ์
ดวงอื่น ๆ ในกาแล็กซีทางช้างเผือกและพบอินทรีย์โมเลกุลบนดาวเคราะห์
รอบดาวฤกษ์ที่อยู่ไกล
การค้นพบอย่างไม่น่าเชื่อเหล่านี้อาจเป็นจุดยอดของการค้นพบของมนุษย์
แต่การค้นพบที่ดีที่สุดยังรออยู่
ท่านสามารถร่วมเป็นผู้ค้นพบด้วย
จงมองขึ้นไปและเกิดความสงสัย