กล้องโทรทรรศน์อวกาศ "ยูคลิด" กับภารกิจค้นหา "สสารมืด" และ "พลังงานมืด"

คำบรรยายภาพ, กาแล็กซีชนิดก้นหอย IC342 หรือที่มีชื่อเล่นว่า "ดาราจักรที่ถูกซ่อน" พบเห็นได้ไม่ง่ายนัก เนื่องจากตั้งอยู่ในส่วนที่ไกลออกไปของกาแล็กซีทางช้างเผือก

- Author, โจนาธาน เอมอส
- Role, ผู้สื่อข่าววิทยาศาสตร์
9 พฤศจิกายน 2023

กล้องโทรทรรศน์อวกาศยูคลิดขององค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency: ESA) ดำเนินการตามภารกิจเพื่อค้นหาและทำความเข้าใจเกี่ยวกับปริศนาอันยิ่งใหญ่ในจักรวาลแห่งนี้แล้ว

ในช่วง 6 ปีข้างหน้าต่อจากนี้ กล้องโทรทรรศน์ยูคลิดจะสำรวจครอบคลุมพื้นที่ถึงหนึ่งในสามของจักรวาล เพื่อค้นหาเบาะแสเกี่ยวกับ "สสารมืด" และ "พลังงานมืด" ที่ดูเหมือนจะมีส่วนในการควบคุมรูปร่างและการขยายตัวของจักรวาล

แม้ว่าในปัจจุบัน บรรดานักวิจัยและสำรวจอวกาศยอมรับว่า ยังไม่รู้จักพวกมันมากนัก แม้ว่าทั้งสองสิ่งปริศนานี้อาจจะเป็นส่วนประกอบสำคัญในจักรวาลถึง 95% ก็เป็นได้

ทั้งสสารมืด หรือ พลังงานมืด ไม่สามารถตรวจจับได้โดยตรง แต่เหล่านักวิทยาศาสตร์ต่างก็หวังว่าจะสามารถทำความเข้าใจพวกมันได้ด้วยการการตามรอยสัญญาณอันเบาบางของพวกมันจากสิ่งที่เราสามารถมองเห็นได้

นี่เป็นหน้าที่ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศยูคลิด ที่จะเฝ้าสังเกตการณ์รูปทรง ระยะทาง และความเคลื่อนไหวของกาแล็กซีนับพันล้านแห่ง ซึ่งแสงสว่างของกาแล็กซีเหล่านี้บางแห่งที่ใช้เวลาเกือบเท่ากับอายุขัยของจักรวาลในการเดินทางมายังโลกของเรา

ด้วยศักยภาพที่เต็มที่ของกล้องยูคลิด ที่สามารถสร้างแผนที่ท้องฟ้าสามมิติที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาได้ อาจทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาคำตอบเกี่ยวกับสสารมืดและพลังงานมืดได้ชัดเจนขึ้น

เนบิวลารูปทรงหัวหน้า คือ กลุ่มเมฆแก๊สและฝุ่นขนาดใหญ่เป็นที่กำเนิดของดวงดาว มีระยะห่างจากโลกเพียง 1,300 ปีแสง กล้องโทรทรรศน์หลายตัวที่มีในปัจจุบันได้บันทึกภาพนี้ได้แล้ว แต่ยังไม่มีกล้องตัวใดที่สามารถเก็บความคมชัดได้เท่ากับกล้อง ยูคลิด ได้ — คำบรรยายภาพ, เนบิวลารูปทรงหัวม้า คือกลุ่มเมฆแก๊สและฝุ่นขนาดใหญ่ซึ่งเป็นที่กำเนิดของดวงดาว มีระยะห่างจากโลกเพียง 1,300 ปีแสง กล้องโทรทรรศน์หลายตัวที่มีในปัจจุบันสามารถบันทึกภาพนี้ได้แล้ว แต่ยังไม่มีกล้องตัวใดที่สามารถเก็บภาพได้กว้างและคมชัดเท่ากับกล้องยูคลิด

ศ.แคโรล มันเดลล์ ผู้อำนวยการองค์การอวกาศยุโรป กล่าวว่า การสำรวจอวกาศของกล้องยูคลิด จะตอบคำถามที่พื้นฐานที่สุดที่มนุษย์สงสัย

"เราคือมนุษย์ พวกเราต้องการเข้าใจทุกสิ่งอย่างรอบ ๆ ตัว ไม่ว่าจะยุคใด คนโบราณเองก็เฝ้ามองไปที่่ท้องฟ้ายามค่ำคืนและวาดกลุ่มดาวประดับตามผนังถ้ำ หรือไม่ก็พยายามที่จะเข้าใจว่า ดวงอาทิตย์จะกลับมาอีกครั้งหลังจากฤดูหนาวหรือไม่ พวกเรามองหาองค์ความรู้และข้อมูลเชิงลึกในเรื่องต่าง ๆ" เธอบอกกับบีบีซี

Skip ได้รับความนิยมสูงสุด and continue reading

ได้รับความนิยมสูงสุด

End of ได้รับความนิยมสูงสุด

"จนถึงตอนนี้ เรายังไม่เข้าใจเกี่ยวกับจักรวาลอีก 95% ที่เหลือ จักรวาลแห่งนี้ที่มีอายุราว 1.38 หมื่นล้านปี แม้ว่าพวกเราเป็นสิ่งมีชีวิตที่ดำรงอยู่ในช่วงเวลาเล็ก ๆ เสี้ยวเดียวในห้วงเวลาของจักรวาลอันยาวนาน แต่เราก็สามารถเป็นสปีชีส์ที่ไขคำตอบทั้งหมดออกได้"

สสารมืด และ พลังงานมืด ถือเป็นหนึ่งในปริศนาที่ใหญ่ที่สุดในวงการฟิสิกส์ดาราศาสตร์ยุคใหม่

สสารมืด อาจเป็นอนุภาคที่ยังไม่สามารถตรวจพบได้ บรรดานักดาราศาสตร์อนุมานเกี่ยวกับการมีอยู่ของสิ่งนี้จากแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อสสารซึ่งเราสามารถสังเกตเห็นได้ กาแล็กซีต่าง ๆ จะเคลื่อนตัวกระจัดกระจายออกจากกันหากไม่มีสิ่งนี้อยู่

ส่วนการไขคำตอบเกี่ยวกับ พลังงานมืด ก็เป็นอีกปัญหาหนึ่งที่แยกกันไป มันอาจจะเป็นพลังงานบางอย่างที่อยู่ในอวกาศที่เป็นสุญญากาศก็ได้ ไม่ว่ามันจะเป็นสิ่งใด ดูเหมือนว่ามันจะส่งผลสวนทางกับแรงดึงดูดและทำให้กาแล็กซีแยกออกจากกันในอัตราเร่งที่เพิ่มขึ้น

กระจุกกาแล็กซีเพอร์เซอุส (Perseus cluster)

กระจุกกาแล็กซีเพอร์เซอุส นับเป็นหนึ่งในโครงสร้างขนาดมหึมาที่สุดในจักรวาล ในภาพนี้มีกาแล็กซี่จำนวน 1,000 แห่ง ในกระจุกกาแล็กซีแห่งนี้ นอกเหนือไปกว่านี้มีกาแล็กซี่อื่น ๆ มากกว่าหมื่นแห่ง ภาพแสงที่เห็นใช้เวลาเดินทางมาถึงเรามากกว่า 1 หมื่นปีแสง — คำบรรยายภาพ, กระจุกกาแล็กซีเพอร์เซอุส นับเป็นหนึ่งในโครงสร้างขนาดมหึมาที่สุดในจักรวาล ในภาพนี้มีกาแล็กซีจำนวนกว่า 1,000 แห่ง ด้านหลังภาพนี้ไปมีกาแล็กซีอื่นอีกหลายหมื่นแห่ง ซึ่งแสงจากกาแล็กซีบางแห่งใช้เวลาเดินทางกว่า 1 หมื่นล้านปีกว่าจะมาถึงเรา

กล้องโทรทรรรศน์ยูคลิดมีมูลค่ากว่า 1,200 ล้านยูโร หรือราว 4.56 หมื่นล้านบาท เดินทางสู่อวกาศไปเมื่อเดือน ก.ค. ที่ผ่านมา หลังจากนั้นวิศวกรได้ทำการปรับจูนกล้องโทรทรรศน์ดังกล่าวอยู่เรื่อยมา

ในช่วงแรก ๆ มีข้อกังวลอยู่หลายเรื่อง เช่น อุปกรณ์รับแสงไม่สามารถล็อกเป้าเพื่อบันทึกภาพนิ่งได้ ซึ่งจำเป็นต้องติดตั้งซอฟต์แวร์ใหม่สำหรับเซ็นเซอร์นำทางความละเอียดสูงของกล้องโทรทรรศน์

วิศวกรยังพบอีกว่า แสงรบกวนบางส่วนยังเป็นสาเหตุทำให้ภาพมัวเมื่อหันไปจับภาพในบางทิศทาง แต่ปัญหาดังกล่าวได้รับการแก้ไข และทำให้กล้องยูคลิดพร้อมทำงานแล้ว โดยมีหลักฐานสำคัญคือ การเปิดเผยภาพถ่าย 5 ภาพล่าสุดเมื่อวันอังคารที่ผ่านมา

"มันยอดเยี่ยมมาก" ศ.ไอโซเบล ฮุก ผู้ที่เคยร่วมงานกับคณะนักวิทยาศาสตร์ในทศวรรษ 1990 ซึ่งค้นพบเป็นครั้งแรกว่า จักรวาลกำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่งที่เร็วขึ้นเรื่อย ๆ

"ในที่สุดฉันก็ได้เห็นภาพถ่ายความละเอียดสูงเมื่อวันจันทร์ที่ผ่านมา ซึ่งยิ่งทำให้ฉันรู้สึกทึ่ง เราคาดว่ากล้องยูคลิดจะทำงานได้เป็นอย่างดีและผลที่ออกมาก็เป็นไปตามคาดทุกประการ ฉันรู้สึกโล่งอกและผ่อนคลายที่ผลออกมาเช่นนั้น" นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแลงคาสเตอร์ผู้นี้ กล่าว

กระจุกดาว NGC 6397

NGC 6397 หรือที่เรียกกันว่า กระจุกดาวทรงกลม ที่อยู่ห่างจากโลกราว 7,800 ปีแสง ถือเป็นกระจุกดาวโบราณ ที่มีอายุเท่ากับจักรวาลของพวกมันและเป็นยังซากดึกดำบรรพ์หรือฟอสซิลของจักรวาล (cosmic fossil) ที่บอกเล่าเรื่องราวประวัติศาสตร์เช่นเดียวกันกับกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา — คำบรรยายภาพ, NGC 6397 หรือที่เรียกกันว่า กระจุกดาวทรงกลม อยู่ห่างจากโลกเพียง 7,800 ปีแสง ถือเป็นกระจุกดาวโบราณ ที่บางดวงมีอายุเท่ากับอายุของจักรวาล พวกมันถือเป็นซากดึกดำบรรพ์หรือฟอสซิลของจักรวาล ที่บอกเล่าเรื่องราวประวัติศาสตร์ของกาแล็กซี เช่นกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา

สำหรับประสิทธิภาพของกล้องยูคลิด ในปัจจุบันยังไม่มีกล้องโทรทรรศน์อื่นใดที่สามารถบันทึกภาพที่ทั้งกว้าง ลึก และชัดเจนได้เท่ากับกล้องยูคลิด

แม้แต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ ที่ถึงแม้ว่าจะสามารถบันทึกภาพได้ในความละเอียดที่สูงกว่า แต่ก็ไม่สามารถบันทึกภาพครอบคลุมท้องฟ้าได้กว้างเท่ากล้องยูคลิดในการบันทึกภาพแต่ละครั้ง

"กล้องขนาดใหญ่ที่สามารถบันทึกภาพได้หลายร้อยล้านพิกเซลตัวนี้พร้อมแล้วที่จะสำรวจจักรวาลอันไกลโพ้น รวมทั้งเทหวัตถุในเอกภพอันกว้างใหญ่" ศ.มาร์ค แมคคอเรียน กล่าว

"มีเพียงการมองดูกาแล็กซีจำนวนมากเท่านั้น ที่จะทำให้เราสามารถค้นพบสัญญาณอันเบาบางจากพลังงานมืดและสสารมืดได้ และกล้องยูคลิดก็ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อภารกิจนี้" เขาบอกกับบีบีซี