กล้องดิจิทัลที่ใหญ่ที่สุดในโลก

มีอะไรซ่อนอยู่ในมุมห่างไกลของทางช้างเผือกและดาราจักรเพื่อนบ้าน ดาวเคราะห์น้อยที่พุ่งเข้าหาโลกมีกี่ดวง และสสารมืดคืออะไร กล้องโทรทรรศน์สำรวจลาร์จซินออปติก (Large Synoptic Survey Telescope : LSST) จะใช้กล้องถ่ายรูปขนาด 3,024 ล้านพิกเซล ถ่ายท้องฟ้าเป็นเวลา 10 ปี เพื่อให้คำตอบเกี่ยวกับปริศนาที่ยิ่งใหญ่ของเอกภพ

ฟากฟ้ายามราตรีดูอลังการที่ความสูง 2,715 เมตร บนยอดเขาเซร์โรปาชอน (Cerro Pachon) ในประเทศชิลี ภูมิอากาศบนเทือกเขาแอนดีสนั้นแห้งสนิท นานๆ จึงจะมีเมฆขาวลอยมารบกวนทะเลดาวอันกระจ่างตา ไม่มีที่ไหนในโลกเหมาะกว่านี้สำหรับการสร้างกล้องดิจิทัลมหึมา ความละเอียด 3,024 ล้านพิกเซล ซึ่งจะถ่ายภาพพื้นที่กว้างใหญ่ส่วนหนึ่งของท้องฟ้าตลอดช่วงเวลา 10 ปี นี่คือสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์ LSST จะทำหลังเปิดใช้ในปี 2022 กล้องโทรทรรศน์น้ำหนัก 350 ตัน ซึ่งสร้างบนยอดเขาในประเทศชิลี อันประกอบด้วยกระจก 3 ชุด และตัวรับแสงหนัก 3 ตัน ที่จะทำให้มันกลายเป็นกล้องดิจิทัลที่พิเศษกว่าใคร

หากเรามองไปบนท้องฟ้าในคืนอันเหน็บหนาว เอกภพอาจดูเหมือนอยู่นิ่ง แต่ความจริงมันมีความเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นดาวฤกษ์เกิดใหม่ ดาราจักรชนกันและรวมตัวกัน หรือดาวเคราะห์น้อยเปลี่ยนเส้นทาง กล้อง LSST ตั้งอยู่ในซีกโลกใต้ และสามารถถ่ายภาพท้องฟ้าเมื่อยามราตรีกว่าครึ่งหนึ่งของที่เห็นได้ในโลกออกมาเป็นอัลบั้มมหึมาที่มีข้อมูลรูปรวมกันราว 200 เพตะไบต์ หรือ 204,800,000 กิกะไบต์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกสามารถวิเคราะห์และใช้ตอบคำถามเกี่ยวกับองค์ประกอบและพัฒนาการของเอกภพ

การถ่ายภาพท้องฟ้ากลางคืนอย่างต่อเนื่องนาน 10 ปี ยังช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถสร้างภาพยนตร์เอกภพที่แสดงหลายพันล้านวัตถุในเอกภพอีกด้วย ดังนั้นจึงหวังได้ว่ากล้อง LSST และกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่กล้องอื่นที่กำลังก่อสร้างจะสามารถให้ความรู้ใหม่แก่เราเกี่ยวกับการกำเนิดของชีวิตและตำแหน่งแห่งที่ของเราในเอกภพ ยิ่งกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์ยังหวังว่าแผนที่ดาวที่ใหญ่มากขึ้นเป็นพิเศษนี้จะซ่อนคำตอบปริศนาอันยิ่งใหญ่ เช่น สสารมืดคืออะไร มีดาวเคราะห์น้อยกี่ดวงที่กำลังมุ่งมาทางโลก และมีอะไรอยู่ในซอกมุมอันไกลโพ้นของทางช้างเผือกหรือดาราจักรเพื่อนบ้านของเรา

กล้อง LSST เป็นประดิษฐกรรมล่าสุดของเทคโนโลยีที่พัฒนามายาวนาน เริ่มต้นตั้งแต่กาลิเลโอ นักดาราศาสตร์ชาวอิตาเลียนผู้เป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่ใช้กล้องโทรทรรศน์เชิงแสงสำรวจท้องฟ้ายามราตรี กล้องโทรทรรศน์ของเขาทำด้วยเลนส์แก้ว และในปี 1609 มันทำให้เขาเห็นหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์

กาลิเลโอต้องขยับกล้องของเขาเล็งท้องฟ้าด้วยตนเอง แต่กล้อง LSST เป็นหุ่นยนต์ล้ำยุคตัวใหญ่ มันเคลื่อนโดมและกล้องโทรทรรศน์กวาดไปทั่วท้องฟ้าได้เอง เพื่อถ่ายรูปที่รับแสง 15 วินาที ทุก 20 วินาที และเก็บข้อมูลภาพดิจิทัลที่ศูนย์ข้อมูลท้องถิ่นในประเทศชิลีกับในคลังที่สหรัฐ ปริมาณข้อมูลจะท่วมท้นจนนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยทั่วโลกไม่มีวันศึกษาได้หมด ฉะนั้นจึงมีการเปิดให้นักดาราศาสตร์มือสมัครเล่นได้เข้าถึงไฟล์ภาพอย่างเต็มที่

ดูราวกับกล้องธรรมดา

ส่วนที่เป็นกล้องโทรทรรศน์มีกระจก 3 ชุด หลักการสร้างกล้องโทรทรรศน์ด้วยกระจก 3 ชุดไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ที่ผ่านมาใช้กันแค่ 2 ชุด กล้องโทรทรรศน์ปกติที่ใช้กระจก 2 ชุดไม่ได้รับการออกแบบมาสำหรับถ่ายภาพท้องฟ้ายามราตรีทั้งฟ้า

กระจกปฐมภูมิ M1 ของกล้อง LSST มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8.4 เมตร ที่ศูนย์กลางกระจกมีกระจกตติยภูมิ M3 ขนาด 5 เมตร ทั้ง 2 ชุด ประกอบกันเป็นหนึ่งโครงสร้างใหญ่ เหนือขึ้นไปคือกระจกทุติยภูมิ M2 มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.4 เมตร และที่ติดกับด้านล่างของกระจก M2 คือตัวรับแสงขนาด 3,200 ล้านพิกเซล

กระจกเที่ยงตรงที่สุด

การใช้กระจก 3 ชุดเป็นหัวใจของการถ่ายภาพท้องฟ้าแต่ละภาพครอบคลุมพื้นที่เท่ากับดวงจันทร์เต็มดวง 40 ดวง หรือภาพจากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล 3,000 ภาพ ภาพมุมกว้างเป็นไปได้จากการใช้กระจก 3 ชุดลดระยะความยาวโฟกัสของกล้อง เพื่อให้เข้าใจแนวคิดเรื่องความยาวโฟกัส ขอให้คุณนึกถึงเวลามองลอดรูกุญแจ ดูสิ่งที่เกิดขึ้นหลังบานประตู ความยาวโฟกัสคือระยะจากสายตาถึงรูกุญแจ ตาอยู่ห่างก็เท่ากับความยาวโฟกัสมาก ทำให้เห็นสิ่งที่เกิดขึ้นหลังบานประตูได้น้อยลง การลดความยาวโฟกัสเหมือนการที่คุณขยับเข้าใกล้รูกุญแจและมองเห็นสิ่งต่างๆ ได้ง่ายขึ้น

ดาวใหม่หลายพันล้านดวง

กล้อง LSST เก็บแสงจากวัตถุในท้องฟ้าราตรีซึ่งสว่างน้อยกว่าระดับที่สายตามนุษย์เห็นได้ถึง 10 ล้านเท่า คาดกันว่าตลอดระยะเวลาปฏิบัติการ กล้อง LSST จะค้นพบดาวและดาราจักรใหม่ๆ ประมาณ 4 หมื่นล้านดวง

การก่อสร้างกล้อง LSST เริ่มขึ้นอย่างเป็นทางการเมื่อเดือน เม.ย. 2015 หลังการเตรียมงานหลายปี โครงการนี้เป็นความร่วมมือของมหาวิทยาลัย เช่น สแตนฟอร์ด พรินซ์ตัน มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ลอสแองเจลิส แคลเทค และออกซฟอร์ด กระทรวงพลังงานสหรัฐ ฯลฯ

กล้องโทรทรรศน์ GMT ภาพ : www.google.co.th

 

กล้องโทรทรรศน์ใหญ่รุ่นใหม่

นับจากการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงแรกเมื่อปี 1988 นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวเคราะห์กว่า 2,000 ดวงที่โคจรรอบดาวดวงอื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์ ด้วยกล้อง LSST และกล้องโทรทรรศน์รุ่นใหม่กล้องอื่น เราอาจจะได้คำตอบต่อข้อสงสัยที่ว่ามันมีชีวิตอยู่ในส่วนอื่นของเอกภพหรือไม่

กล้อง LSST ภาพ : www.google.co.th

 

เอกภพก่อตัวขึ้นอย่างไร

ทันทีหลังจากปรากฏการณ์บิ๊กแบง กล้องโทรทรรศน์ GMT (Giant Magellan Telescope) จะอยู่บนเทือกเขาแอนดีสเช่นเดียวกับกล้อง LSST และกล้อง E-ELT กล้องประกอบด้วยกระจกเล็ก ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8.4 เมตร 7 แผ่น รวมกระจกทุติยภูมิด้วยจะเท่ากับ 24.5 เมตร เพื่อภาพคุณภาพสูง

ภารกิจของกล้องคือสำรวจสภาพเอกภพ หลังจากปรากฏการณ์บิ๊กแบงเพิ่งเกิดนักดาราศาสตร์หวังจะเรียนรู้มากขึ้นเกี่ยวกับที่มาของธาตุสำคัญ เช่น คาร์บอน ออกซิเจน และไนโตรเจน

ภาพ : www.google.co.th