กล้องดิจิทัลที่ใหญ่ที่สุดในโลก - ความก้าวหน้าทางดาราศาสตร์

บนยอดเขา Cerro Pachón ซึ่งเป็นภูเขาสูง 2,682 เมตร อยู่ห่างออกไปทางเหนือของซานติอาโก เมืองหลวงของประเทศชิลี ประมาณ 482 กิโลเมตร กล้องโทรทรรศน์ใหม่ของหอดูดาว Vera Rubin กำลังจะเริ่มทำงาน

หอสังเกตการณ์เวรา รูบินกำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างบนยอดเขาเซร์โร ปาชอน ประเทศชิลี (ภาพถ่าย: SLAC)

กล้องโทรทรรศน์ที่ได้รับการขนานนามว่าเป็นกล้องดิจิทัลที่ใหญ่ที่สุดในโลก มีความละเอียดถึง 3,200 ล้านพิกเซล เทียบเท่าจำนวนพิกเซลของโทรศัพท์มือถือ 300 เครื่อง และภาพถ่ายแต่ละภาพจะครอบคลุมพื้นที่บนท้องฟ้าได้กว้างเท่ากับดวงจันทร์เต็มดวง 40 ดวง

กล้องโทรทรรศน์จะถ่ายภาพท้องฟ้าทั้งหมดที่มองเห็นได้ทุก ๆ สามคืน สร้างภาพหลายพันภาพที่ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถติดตามสิ่งที่เคลื่อนไหวหรือความสว่างที่เปลี่ยนไปได้ หอสังเกตการณ์เวรา รูบินคาดว่า จะค้นพบ ดวงดาวประมาณ 17,000 ล้านดวงและกาแล็กซี 20,000 ล้านแห่งที่มนุษย์บนโลกไม่เคยเห็นมาก่อน

แคลร์ ฮิกส์ นักดาราศาสตร์จากหอดูดาวกล่าวว่า “ภารกิจรูบินจะทำได้หลายอย่าง เรากำลังสำรวจท้องฟ้าในรูปแบบที่ไม่เคยทำมาก่อน ทำให้เราสามารถตอบคำถามที่เราไม่เคยคิดมาก่อนได้”

กล้องโทรทรรศน์จะสำรวจท้องฟ้ายามค่ำคืนเป็นเวลา 10 ปีพอดี โดยจะถ่ายภาพ 1,000 ภาพทุกคืน “ในอีก 10 ปีข้างหน้า เราจะพูดถึงสาขา วิทยาศาสตร์ ใหม่ๆ ประเภทของวัตถุใหม่ๆ และการค้นพบใหม่ๆ เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมาก” ฮิกส์กล่าวเสริม

ภายในกล้องโทรทรรศน์รูบินมีกล้องถ่ายภาพที่ใหญ่ที่สุดในโลก ขนาดเท่ากับรถยนต์คันเล็ก หนัก 3,000 กิโลกรัม มีความละเอียด 3,200 ล้านพิกเซล (ภาพ: SLAC)

สวิตซ์พร้อมที่จะเปิดแล้ว

การก่อสร้างเริ่มขึ้นในปี 2558 และกล้องโทรทรรศน์ได้รับการตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันผู้บุกเบิก เวรา รูบิน ซึ่งเสียชีวิตในปี 2559 รูบินเป็นคนแรกที่ยืนยันการมีอยู่ของสสารมืด ซึ่งเป็นสสารลึกลับที่ประกอบเป็นส่วนใหญ่ของสสารในจักรวาลแต่ไม่เคยมีใครสังเกตเห็นมาก่อน

แม้ว่า Vera Rubin จะเป็นหอดูดาวแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา แต่ก็ตั้งอยู่ในเทือกเขาแอนดิสของชิลี “สำหรับกล้องโทรทรรศน์แบบออปติก คุณต้องอยู่ในที่สูง มืด และแห้ง” ฮิกส์กล่าวโดยอ้างถึงปัญหาของมลภาวะแสงและความชื้นในอากาศ ซึ่งลดความไวของเครื่องมือ “คุณภาพของท้องฟ้ายามค่ำคืนในชิลีนั้นยอดเยี่ยมมาก ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงมีกล้องโทรทรรศน์มากมายที่นี่”

ขณะนี้กล้องโทรทรรศน์ Rubin อยู่ในขั้นตอนสุดท้ายของการก่อสร้าง และคาดว่าจะเปิดใช้งานได้ในปี 2025 “เรากำลังจัดวางทุกอย่างให้ตรงกัน โดยตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบทั้งหมด ตั้งแต่ด้านบนไปจนถึงท่อและข้อมูล เชื่อมต่อกันอย่างราบรื่นและเหมาะสมที่สุด ทุกอย่างได้รับการเตรียมการมาเป็นเวลาสิบปีแล้ว ” ฮิกส์กล่าว พร้อมเสริมว่ากำหนดการอาจเปลี่ยนแปลงได้

กระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8.4 ม. (ภาพถ่าย: SLAC)

ถอดรหัสปริศนาจักรวาลอันยาวนาน

ภารกิจหลักของกล้องโทรทรรศน์ Rubin เรียกว่า Legacy Survey of Space and Time (LSST) เป็นเวลา 10 ปี

กล้องของ Rubin สามารถถ่ายภาพได้ทุกๆ 30 วินาที โดยสร้างข้อมูลได้ 20 เทราไบต์ใน 24 ชั่วโมง เมื่อทำการสำรวจเสร็จสิ้นแล้ว การสำรวจจะสามารถสร้างข้อมูลดิบได้มากกว่า 60 ล้านกิกะไบต์

อย่างไรก็ตาม ใช้เวลาเพียง 60 วินาทีในการถ่ายโอนภาพถ่ายแต่ละภาพจากชิลีไปยังห้องปฏิบัติการวิจัยในรัฐแคลิฟอร์เนีย (สหรัฐอเมริกา) ซึ่งปัญญาประดิษฐ์และอัลกอริทึมจะวิเคราะห์ภาพก่อนโดยมองหาการเปลี่ยนแปลงหรือวัตถุที่เคลื่อนไหว และสร้างการแจ้งเตือนหากตรวจพบบางสิ่งบางอย่าง

“เราคาดว่าจะเห็นการแจ้งเตือนจากกล้องโทรทรรศน์ประมาณ 10 ล้านครั้งต่อคืน” ฮิกส์กล่าว “การแจ้งเตือนคือสิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปบนท้องฟ้าและเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์มากมาย เช่น วัตถุท้องฟ้าในระบบสุริยะ ดาวเคราะห์น้อย และซูเปอร์โนวา เราคาดว่าจะมีดวงดาวนับล้านดวงในระบบสุริยะและกาแล็กซีนับพันล้านแห่ง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการเรียนรู้ของเครื่องจักรจึงมีความจำเป็นจริงๆ”

ฮิกส์กล่าวว่าข้อมูลดังกล่าวจะถูกเปิดเผยให้กับกลุ่มนักดาราศาสตร์ที่ได้รับคัดเลือกทุกปี และหลังจากนั้นสองปี ชุดข้อมูลแต่ละชุดจะถูกเปิดเผยต่อสาธารณะเพื่อให้ชุมชนวิทยาศาสตร์ทั่วโลกได้ทำการศึกษา

นักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาวิจัยใน 4 สาขาหลัก ได้แก่ การจัดทำรายการระบบสุริยะ ซึ่งรวมถึงการค้นพบวัตถุท้องฟ้าดวงใหม่หลายดวงและบางทีอาจมีดาวเคราะห์ที่ซ่อนอยู่ที่เรียกว่า ดาวเคราะห์ดวงที่เก้า การทำแผนที่กาแล็กซีทั้งหมดของโลก การค้นพบวัตถุประเภทพิเศษที่เรียกว่า "วัตถุชั่วคราว" ซึ่งสามารถเปลี่ยนตำแหน่งหรือความสว่างได้ตามกาลเวลา และการทำความเข้าใจธรรมชาติของสสารมืด

คาดว่ากล้องโทรทรรศน์ของหอสังเกตการณ์รูบินจะสามารถไขความลึกลับอันลึกล้ำของจักรวาลได้ (ภาพ: SLAC)

ชุมชนดาราศาสตร์รู้สึกตื่นเต้นกับหอดูดาวเวรา รูบิน เดวิด ไคเซอร์ ศาสตราจารย์สาขาฟิสิกส์และประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (สหรัฐอเมริกา) กล่าวว่ากล้องโทรทรรศน์จะช่วยให้ไขข้อสงสัยเกี่ยวกับสสารมืดและพลังงานมืด ซึ่งเป็นแนวคิดที่ลึกลับที่สุด 2 ประการในจักรวาลได้

ปริศนาจักรวาลอีกประการหนึ่งที่กล้องโทรทรรศน์รูบินสามารถไขได้คือการค้นหาดาวเคราะห์ดวงที่ 9 คอนสแตนติน บาตีกิน ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย กล่าวว่ากล้องโทรทรรศน์นี้ให้โอกาสจริงในการตรวจจับดาวเคราะห์ดวงที่ 9 โดยตรง แม้ว่าจะไม่สามารถสังเกตดาวเคราะห์ดวงนี้ได้โดยตรง แต่แผนที่โดยละเอียดของโครงสร้างพลวัตของระบบสุริยะ โดยเฉพาะการกระจายตัวของวงโคจรของวัตถุขนาดเล็ก จะเป็นการทดสอบที่สำคัญสำหรับสมมติฐานดาวเคราะห์ดวงที่ 9

Priyamvada Natarajan ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเยล กล่าวพร้อมชื่นชมกล้องโทรทรรศน์ Rubin ว่า “โอกาสนี้ถือเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นและจะช่วยปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์อวกาศอย่างแน่นอน”

ฮวา หยู่ (ที่มา: CNN)

แหล่งที่มา