พบกับกล้องโทรทรรศน์ใหม่เอี่ยมที่ชิลี ส่องหาดาวเคราะห์น้อยเสี่ยงพุ่งชนโลก

หอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ "เวรา ซี. รูบิน" (Vera C. Rubin Observatory) กล้องโทรทรรศน์ทรงพลังตัวใหม่ของโลกซึ่งตั้งอยู่ที่ประเทศชิลี เผยแพร่ภาพท้องฟ้าที่บันทึกได้ภาพแรก ซึ่งแสดงถึงความสามารถในการมองเห็นทะลุทะลวงห้วงอวกาศลึกในระดับสูง

หนึ่งในภาพชุดที่เผยแพร่ดังกล่าว เผยให้เห็นกลุ่มเมฆฝุ่นและก๊าซสีสันสดใสขนาดยักษ์ กำลังหมุนวนอยู่ในพื้นที่หนึ่งของห้วงอวกาศที่เป็นแหล่งก่อกำเนิดดาวฤกษ์ ซึ่งอยู่ห่างจากโลกราว 9,000 ปีแสง

หอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์เวรา ซี. รูบิน เป็นที่ตั้งของกล้องถ่ายภาพดิจิทัลที่ทรงพลังที่สุดของโลก โดยกล้องนี้เป็นความหวังของเหล่านักวิทยาศาสตร์ในการค้นพบสิ่งใหม่ ๆ ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงและผลักดันการพัฒนาองค์ความรู้ทางจักรวาลวิทยาของมนุษยชาติได้

หากดาวเคราะห์ดวงที่ 9 (The Ninth Planet) ของระบบสุริยะมีอยู่จริง เหล่านักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า กล้องโทรทรรศน์ตัวนี้จะสามารถค้นพบดาวเคราะห์ลึกลับที่ยังเป็นปริศนาดังกล่าวได้ ภายในช่วงปีแรกของการเปิดใช้งาน

นอกจากนี้ กล้องโทรทรรศน์เวรา ซี. รูบิน ยังมีศักยภาพสูงที่จะตรวจพบ "อุกกาบาตมรณะ" หรือดาวเคราะห์น้อยที่มีวิถีโคจรเสี่ยงจะพุ่งชนโลกได้อีกด้วย รวมทั้งสามารถทำแผนที่ของกาแล็กซีทางช้างเผือกได้กว้างไกลขึ้น และอาจจะช่วยตอบคำถามสำคัญเรื่องสสารมืด (dark matter) อันเป็นองค์ประกอบลึกลับที่มีอยู่เป็นปริมาณมากที่สุดในเอกภพ

หลังเปิดใช้งานกล้องโทรทรรศน์ดังกล่าว ทีมนักดาราศาสตร์จากนานาชาติจะเริ่มดำเนินโครงการใหญ่ ในระดับที่เรียกได้ว่ามีเพียงครั้งเดียวในชั่วอายุคนรุ่นหนึ่ง นั่นคือการติดตามบันทึกภาพท้องฟ้ายามราตรีของซีกโลกใต้ เป็นระยะเวลา 10 ปี ติดต่อกัน "ก่อนที่เราจะมาถึงจุดนี้ ตัวฉันและทีมงานได้ใช้เวลาถึง 25 ปี เพียรพยายามสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่ล้ำสมัยพอจะเรียกได้ว่าเป็นปรากฏการณ์ใหม่ขึ้น เพื่อทำการสำรวจห้วงอวกาศในลักษณะนี้" ศาสตราจารย์แคเธอรีน เฮย์เมนส์ ราชบัณฑิตสาขาดาราศาสตร์ของสกอตแลนด์กล่าว

สหราชอาณาจักรเป็นหนึ่งในชาติสมาชิกของทีมสำรวจจากนานาประเทศ ซึ่งก่อสร้างและใช้งานกล้องโทรทรรศน์เวรา ซี. รูบิน ร่วมกัน โดยสหราชอาณาจักรจะรับหน้าที่เป็นศูนย์ข้อมูล เพื่อประมวลผลภาพจากกล้องโทรทรรศน์ที่มีความละเอียดสูง หลังจากที่กล้องได้ส่องกราดไปทั่วทุกมุมของท้องฟ้า และบันทึกภาพของทุกสิ่งในเส้นทางของมันเอาไว้

ผลที่ได้จากการใช้กล้องตัวใหม่ส่องสำรวจท้องฟ้าดังข้างต้น อาจทำให้รายชื่อของวัตถุอวกาศในระบบสุริยะที่มนุษย์รู้จัก เพิ่มขึ้นถึง 10 เท่า

ทีมข่าวของบีบีซีมีโอกาสได้ไปเยือนหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งนี้ ก่อนที่จะมีการเผยภาพแรกจากฝีมือของมัน โดยสถานที่ตั้งนั้นอยู่บนภูเขา "เซร์โร ปาจอน" (Cerro Pachón) ในเทือกเขาแอนดีสส่วนที่เป็นของประเทศชิลี บริเวณที่ใกล้กันยังเป็นที่ตั้งของกล้องโทรทรรศน์ล้ำสมัยอีกหลายตัว ซึ่งล้วนอยู่ในเขตที่ดินเอกชนที่อุทิศให้แก่การสำรวจอวกาศโดยเฉพาะ

บนยอดเขาสูงนั้นมีสภาพอากาศแห้งและยังมืดมากอีกด้วย ทำให้เป็นสถานที่ในอุดมคติซึ่งเหมาะกับการดูดาวอย่างยิ่ง แต่การดูแลรักษาพื้นที่ดังกล่าวให้มืดสนิทยามค่ำคืน ก็ยังคงเป็นกฎศักดิ์สิทธิ์ที่ผู้ใดจะละเมิดมิได้ แม้แต่รถยนต์หรือรถบัสรับส่งซึ่งวิ่งขึ้นลงเขาที่มีลมพัดแรงในตอนกลางคืน ก็ต้องขับช้า ๆ อย่างระมัดระวัง เพราะไม่สามารถเปิดไฟหน้าที่สว่างจ้า ซึ่งจะไปรบกวนการดูดาวได้

ภายในหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ บุคลากรและผู้มาเยือนก็ต้องรักษากฎเหล็กดังกล่าวด้วยเช่นกัน โดยมีการจัดตั้งหน่วยงานด้านวิศวกรรมที่ดูแลโดมครอบกล้องโทรทรรศน์ขึ้นเป็นพิเศษ เพื่อเวลาตอนที่โดมเปิดออกให้กล้องได้สำรวจท้องฟ้ายามค่ำคืน มันจะสามารถป้องกันแสงจากหลอดไฟแอลอีดีหรือแสงอื่น ๆ ที่บังเอิญฉายผ่านเข้ามา ไม่ให้สอดแทรกรบกวนแสงดาวที่กล้องกำลังตรวจจับอยู่ได้

เอลานา เออร์บัก หนึ่งในนักดาราศาสตร์ที่รับผิดชอบโครงการสำรวจท้องฟ้าด้วยกล้องโทรทรรศน์เวรา ซี. รูบิน บอกว่าแสงดาวที่แสนริบหรี่นั้น "สว่างพอ" ต่อการตรวจจับของกล้องแล้ว เพราะหนึ่งในเป้าหมายอันเป็นภารกิจหลักของกล้องตัวนี้ ได้แก่การตรวจจับแสงอันเลือนรางจากกาแล็กซีโบราณที่อยู่ห่างไกล หรือแสงจากการระเบิดซูเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีที่แล้ว เพื่อทำความเข้าใจเรื่องประวัติความเป็นมาของจักรวาลให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

"ด้วยเหตุนี้ เราจึงต้องการภาพที่ละเอียดคมชัดอย่างมาก" เออร์บักกล่าว

กล้องโทรทรรศน์เวรา ซี. รูบิน ยังถูกออกแบบมาให้มีความเที่ยงตรงแม่นยำอย่างเหลือเชื่อ ในการตรวจจับแสงและการตรวจวัดค่าทางดาราศาสตร์ต่าง ๆ โดยใช้ระบบกระจก 3 บาน เมื่อแสงดาวจากท้องฟ้ายามราตรีผ่านเข้ามาในตัวกล้อง แสงจะตกกระทบกระจกปฐมภูมิบานแรก (เส้นผ่านศูนย์กลาง 8.4 เมตร) ก่อนจะสะท้อนไปยังกระจกทุติยภูมิ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 3.4 เมตร) แล้วย้อนมายังกระจกบานที่สาม (เส้นผ่านศูนย์กลาง 4.8 เมตร) ก่อนที่แสงจะเข้าสู่ตัวกล้องบันทึกภาพดิจิทัลต่อไป

กระจกทั้ง 3 บานดังกล่าว จะต้องได้รับการดูแลความสะอาดและถนอมรักษาอย่างดี เพราะหากเปื้อนเพียงฝุ่นเม็ดเล็ก ๆ ก็จะทำให้ภาพที่บันทึกได้มีคุณภาพต่ำลงในทันที

การที่กล้องไวต่อแสงและสะท้อนแสงได้ในระดับสูง ทำให้ตรวจจับแสงดาวได้ในปริมาณมาก ซึ่งวิลเลียม เมเจียส ผู้เชี่ยวชาญด้านแสงประจำกล้องโทรทรรศน์เวรา ซี. รูบิน บอกว่าเรื่องนี้สำคัญอย่างมาก เพราะทำให้เราสามารถสังเกตการณ์วัตถุต่าง ๆ ที่อยู่ไกลโพ้นแทบจะสุดขอบจักรวาลได้ ซึ่งในทางดาราศาสตร์แล้วหมายความว่า พวกมันคือวัตถุอวกาศจากยุคบรรพกาลนั่นเอง

กล้องดิจิทัลที่อยู่ภายในกล้องโทรทรรศน์ จะกวาดสายตาหรือเลนส์ของมันเพื่อจับภาพไปทั่วท้องฟ้ายามราตรี โดยจะทำเช่นนี้ในทุก 3 วัน เป็นเวลา 10 ปีติดต่อกัน เพื่อสะสมข้อมูลภาพอันเป็น "มรดกแห่งการสำรวจกาลเวลาและห้วงอวกาศ" ซึ่งตัวกล้องขนาด 1.65 X 3 เมตร น้ำหนัก 2,800 กิโลกรัม จะรัวชัตเตอร์ถ่ายภาพมุมกว้างทุก 40 วินาที เป็นเวลา 8-12 ชั่วโมงต่อคืน มันสามารถทำเช่นนี้ได้เพราะโดมและฐานรองรับกล้องโทรทรรศน์ สามารถเคลื่อนไหวปรับตำแหน่งได้อย่างรวดเร็ว

ภาพที่บันทึกได้มีความละเอียดสูง 3,200 เมกะพิกเซล ซึ่งละเอียดยิ่งกว่าภาพจากไอโฟนรุ่น 16 Pro ถึง 67 เท่า ความละเอียดระดับนี้ทำให้กล้องสามารถจับภาพลูกกอล์ฟบนดวงจันทร์ แต่ต้องใช้จอโทรทัศน์แบบ Ultra HD ถึง 400 จอ จึงจะแสดงภาพเพียงภาพเดียวจากกล้องโทรทรรศน์นี้ได้

เมเจียสกล่าวเสริมว่า "ตอนที่เราถ่ายภาพแรกได้ มันช่างเป็นช่วงเวลาที่แสนวิเศษ เพราะตอนที่ผมเริ่มมาทำโครงการนี้ ผมได้เจอคนที่ทำงานมานานตั้งแต่ปี 1996 ซึ่งผมยังไม่เกิดด้วยซ้ำ มันทำให้ผมที่เกิดในปี 1997 ได้ตระหนักว่า โครงการนี้คือความพยายามมุมานะของเหล่านักดาราศาสตร์ ที่ใช้เวลานานถึงชั่วอายุคนรุ่นหนึ่งเลยทีเดียว"

นักวิทยาศาสตร์หลายร้อยคนทั่วโลกจะช่วยกันวิเคราะห์ข้อมูลภาพจำนวนมหาศาล ซึ่งกล้องโทรทรรศน์เวรา ซี. รูบิน อาจบันทึกได้สูงสุดถึง 10 ล้านภาพต่อคืน

การสำรวจท้องฟ้าของกล้องดังกล่าว ประกอบด้วย 4 เรื่องใหญ่ที่เป็นประเด็นหลัก ได้แก่การติดตามบันทึกความเปลี่ยนแปลงบนท้องฟ้าจากวัตถุเปล่งแสงระยะสั้น (transient), การก่อตัวของกาแล็กซีทางช้างเผือก, การทำแผนที่ระบบสุริยะ, และการทำความเข้าใจสสารมืด ซึ่งจะบอกได้ว่าเอกภพก่อตัวขึ้นมาได้อย่างไร

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ทรงพลังมากที่สุดในการศึกษาห้วงจักรวาลด้วยกล้องโทรทรรศน์เวรา ซี. รูบิน คือการเฝ้าติดตามสังเกตการณ์บริเวณเดิมของท้องฟ้าอย่างต่อเนื่องสม่ำเสมอ โดยส่องสำรวจซ้ำแล้วซ้ำอีกหลายครั้ง ทำให้สามารถตรวจพบความเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยที่เกิดขึ้นในทุกครั้ง ซึ่งจะบ่งบอกถึงแนวโน้มบางอย่างแก่นักดาราศาสตร์ได้

"การติดตามสังเกตวัตถุเปล่งแสงระยะสั้น (transient) จัดว่าเป็นสิ่งใหม่ที่ถือเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวของกล้องนี้ เพราะยังไม่เคยมีใครทำมาก่อน มันมีศักยภาพที่จะเผยให้เราทราบถึงความลับบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องที่เราไม่เคยนึกถึงหรือคาดคิดมาก่อนเลย" ศ.เฮย์เมนส์กล่าว

แต่ที่สำคัญที่สุด กล้องโทรทรรศน์เวรา ซี. รูบิน สามารถจะปกป้องมนุษยชาติจากภัยมืด ด้วยการตรวจจับวัตถุอวกาศอันตราย ที่จู่ ๆ ก็มีวิถีโคจรเฉียดเข้าใกล้โลกอย่างฉับพลัน เหมือนกับดาวเคราะห์น้อย YR4 ที่ทำให้ทั้งโลกวิตกกังวลกันไปช่วงหนึ่งเมื่อต้นปีนี้ เพราะต้องลุ้นระทึกว่ามันจะพุ่งชนโลกของเราหรือไม่

กระจกบานใหญ่ทั้งสามของกล้องโทรทรรศน์ จะช่วยให้นักดาราศาสตร์ตรวจจับแสงที่เลือนรางและบิดเบี้ยว ซึ่งสะท้อนมาจากเหล่าหินอวกาศหรือดาวเคราะห์น้อยได้ล่วงหน้า รวมทั้งสามารถติดตามวิถีโคจรของมัน ขณะพุ่งผ่านห้วงอวกาศมาด้วยความเร็วสูง

ศ.อลิซ ดีซัน จากมหาวิทยาลัยเดอแรมของสหราชอาณาจักร แสดงความเห็นว่า "นี่คือสิ่งที่ปฏิวัติเปลี่ยนแปลงวงการ กล้องตัวนี้จะสร้างชุดข้อมูลเพื่อการวิเคราะห์กาแล็กซีของเรา ซึ่งมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา ข้อมูลนี้จะเป็นเชื้อเพลิงอันทรงพลัง ที่ช่วยให้วงการดาราศาสตร์ขับเคลื่อนไปข้างหน้าได้อีกหลายต่อหลายปี"

ศ.ดีซันจะวิเคราะห์ภาพจากกล้องโทรทรรศน์เวรา ซี. รูบิน เพื่อดูความเปลี่ยนแปลงของตำแหน่งดวงดาวในกาแล็กซีทางช้างเผือก โดยมองย้อนกลับไปในอดีตให้ไกลที่สุด ซึ่งแม้ปัจจุบันข้อมูลภาพจากกล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่ จะดูตำแหน่งของดาวในอดีตย้อนกลับไปได้เป็นระยะทางสูงสุดราว 163,000 ปีแสง แต่คาดว่ากล้องตัวใหม่นี้จะมองย้อนกลับไปได้เป็นระยะทางถึง 1.2 ล้านปีแสงเลยทีเดียว

ศ.ดีซันยังคาดว่า จะสามารถมองทะลุเข้าไปในพื้นที่เรืองแสงโดยรอบกาแล็กซี (stellar halo) ของกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งเทียบได้กับสุสานของดวงดาวในอดีตที่ถูกทำลายไปแล้ว รวมทั้งสามารถจะมองเห็นเหล่ากาแล็กซีบริวารขนาดเล็ก ซึ่งยังมีชีวิตอยู่แต่มีแสงสว่างที่จางมากจนหาพบได้ยาก

ส่วนการค้นหาดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ของระบบสุริยะ ซึ่งเป็นปริศนามานานว่ามีอยู่จริงหรือไม่นั้น กล้องโทรทรรศน์เวรา ซี. รูบิน อาจไขความกระจ่างให้เราได้ในไม่ช้านี้ แม้วัตถุลึกลับดังกล่าวอาจอยู่ไกลออกไป ยิ่งกว่าระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ 700 เท่า ซึ่งกล้องโทรทรรศน์ธรรมดาที่ตั้งอยู่บนพื้นโลกไม่อาจมองเห็นได้

"เราอาจต้องใช้เวลาอีกนาน เพื่อทำความเข้าใจกลไกการทำงานของกล้องโทรทรรศน์ใหม่อันงดงามตัวนี้ให้ได้อย่างแท้จริง ซึ่งฉันพร้อมมากสำหรับเรื่องนี้" ศ.เฮย์เมนส์กล่าวทิ้งท้าย