ไขปริศนา: กล้องโทรทรรศน์มองเห็นอดีตของจักรวาลได้อย่างไร

กล้องโทรทรรศน์ไม่เพียงแต่มองเห็นได้ไกล แต่ยังเป็นเหมือน 'เครื่องย้อนเวลา' ที่มองย้อนกลับไปยังจักรวาลในยุคแรกเริ่มเมื่อหลายพันล้านปีก่อน

เมื่อมองขึ้นไปบนท้องฟ้ายามค่ำคืน แสงระยิบระยับของดวงดาวนั้น แท้จริงแล้วคือข้อความจากอดีต วัตถุท้องฟ้าเหล่านี้เปล่งแสงออกมาเมื่อหลายล้านปีก่อนหรือแม้กระทั่งหลายพันล้านปีก่อน และเพิ่งเดินทางมาถึงโลก แล้วกล้องโทรทรรศน์จะ "มองเห็น" กาแล็กซีอันไกลโพ้นเหล่านี้ได้อย่างไร?

แม้ว่าดวงจันทร์จะอยู่ใกล้เรามาก แต่แสงจากดวงจันทร์ก็ยังใช้เวลา 1.3 วินาทีในการมาถึงดวงตาของผู้สังเกตการณ์ (ที่มา: NASA)

แสงสว่าง – ข้อความจากจักรวาลโบราณ

วัตถุท้องฟ้าในจักรวาลแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาอย่างต่อเนื่อง รวมถึงแสงที่ตามนุษย์มองเห็น แสงนี้เดินทางด้วยความเร็วประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที เมื่อเรากล่าวว่ากาแล็กซีอยู่ห่างจากโลก 13 พันล้านปีแสง หมายความว่าแสงจากกาแล็กซีนั้นใช้เวลาเดินทางถึง 13 พันล้านปีจึงจะเดินทางมาถึงเรา ดังนั้น กล้องโทรทรรศน์จึงไม่ได้มองเห็นปัจจุบัน แต่มองเห็นอดีตของจักรวาล

ดวงตาของมนุษย์มีความสามารถในการรับแสงที่จำกัดมาก ในขณะเดียวกัน กล้องโทรทรรศน์ก็ทำหน้าที่เป็นตัวรับแสงขนาดยักษ์ ความสามารถในการรับแสงของกล้องโทรทรรศน์จะแปรผันตามกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางของกระจกหลัก ยกตัวอย่างเช่น กล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เมตร มีความสามารถในการรับแสงมากกว่ากล้องโทรทรรศน์ขนาด 1 เมตร ถึง 4 เท่า

กล้องโทรทรรศน์ซึ่งตั้งอยู่บนยอดเขาเมานาเคอา (ฮาวาย) มีกระจกเงาขนาด 10 เมตร ที่สามารถเก็บแสงได้มากกว่าดวงตามนุษย์ถึง 600,000 เท่า ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถสังเกตการณ์กาแล็กซีที่อยู่ห่างออกไปมากกว่า 13 พันล้านปีแสงได้

หอสังเกตการณ์เวรา ซี. รูบิน เป็นหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่ล้ำหน้าที่สุด ในโลก (ที่มา: หอสังเกตการณ์รูบิน)

หอดูดาวเวรา ซี. รูบิน เป็นหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่ทันสมัยที่สุดในโลก สร้างขึ้นบนยอดเขาเซร์โร ปาชอน ในประเทศชิลี หอดูดาวเวรา ซี. รูบิน จะเห็น "แสงแรก" ในวันที่ 23 มิถุนายน พ.ศ. 2568 ซึ่งเป็นเวลาที่กล้องโทรทรรศน์เริ่มทำงานและบันทึกภาพแรกจากอวกาศ

ในเวลาสังเกตการณ์กว่าเจ็ดชั่วโมง รูบินได้ถ่ายภาพได้ 678 ภาพ เผยให้เห็นรายละเอียดของเนบิวลาไตรฟิด เนบิวลาลากูน และกาแล็กซีอันไกลโพ้นอีกหลายพันกาแล็กซี ในเวลาเดียวกัน กล้องโทรทรรศน์ยังค้นพบดาวเคราะห์น้อยดวงใหม่กว่า 2,000 ดวง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการติดตามวัตถุต่างๆ ในระบบสุริยะ

Rubin ได้เข้าสู่ช่วงการสำรวจ 10 ปี - การสำรวจมรดกของอวกาศและเวลา (LSST) - เพื่อสร้าง "ภาพยนตร์จักรวาล" เกี่ยวกับวิวัฒนาการของกาแล็กซี ดวงดาว และดาวเคราะห์

กระจุกดาราจักรโคมาอยู่ห่างจากโลกกว่า 300 ล้านปีแสง ซึ่งเป็นหลักฐานว่าเทคโนโลยีที่ช่วยเหลือมนุษยชาติได้ถูกค้นพบในรูปแบบที่ไม่เคยมีมาก่อน (ที่มา: หอสังเกตการณ์รูบิน)

เมื่อเทคโนโลยีช่วยให้มนุษยชาติมองเห็นสิ่งที่มองไม่เห็น

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ซึ่งเปิดตัวในปี พ.ศ. 2564 ถือเป็นเครื่องมือที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบัน กระจกหลักของเวบบ์มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6.5 เมตร มีพื้นที่รวมแสงมากกว่า 25 ตารางเมตร

เนื่องจากการขยายตัวของเอกภพ แสงจากกาแล็กซีอันไกลโพ้นจึงถูกยืดออกไปสู่ความยาวคลื่นอินฟราเรด ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “เรดชิฟต์” กล้องโทรทรรศน์เว็บบ์ถูกออกแบบมาเพื่อตรวจจับแสงนี้ ทำให้เรา “มองย้อนกลับไป” สู่เอกภพในยุคแรกเริ่มได้

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2568 เวบบ์ได้ถ่ายภาพฮับเบิลดีพฟิลด์ ซึ่งเป็นบริเวณท้องฟ้าเล็กๆ ที่ครอบคลุมพื้นที่เพียง 1 ใน 12.7 ล้านของท้องฟ้า แต่ประกอบด้วยกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลมากกว่า 2,500 แห่ง โดยบางแห่งก่อตัวขึ้นเพียง 300–400 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง

กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ (ที่มา: NASA)

กำลังแยกของกล้องโทรทรรศน์ขึ้นอยู่กับรูรับแสง ตามเกณฑ์ของเรย์ลี ความละเอียดเชิงมุมจะแปรผกผันกับเส้นผ่านศูนย์กลางกระจก กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่มีรูรับแสง 2.4 เมตร มีความละเอียด 0.05 วินาทีอาร์ก ซึ่งเพียงพอที่จะแยกแยะดาวฤกษ์แต่ละดวงในดาราจักรแอนดรอเมดาที่อยู่ห่างออกไป 2.5 ล้านปีแสง

กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่พิเศษยุโรป (European Extremely Large Telescope: ELT) ซึ่งกำลังก่อสร้างในชิลี จะมีกระจกหลักขนาด 39.3 เมตร เมื่อสร้างเสร็จ ELT จะมีความละเอียดสูงถึง 0.001 วินาทีอาร์ก ช่วยให้สามารถสังเกตการณ์พื้นผิวของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้โดยตรง

กล้องโทรทรรศน์ไม่ได้ทะลุทะลวงอวกาศ แต่ทำหน้าที่บันทึกและถอดรหัสโฟตอนโบราณที่เดินทางผ่านมาหลายพันล้านปีแสง ด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ มนุษยชาติกำลังค่อยๆ ขยายขอบเขตการสังเกตการณ์จักรวาล ค้นพบ ความลึกลับของต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของกาแล็กซี ดวงดาว และดาวเคราะห์

นายกวาง

ที่มา: https://vtcnews.vn/giai-ma-bi-an-cach-kinh-thien-van-nhin-thay-qua-khu-vu-tru-ar972298.html