กล้องดิจิทัลที่ใหญ่ที่สุดในโลก - ความก้าวหน้าทางดาราศาสตร์

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

หอสังเกตการณ์ Vera Rubin กำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างบนยอด Cerro Pachón ในประเทศชิลี (ภาพ: SLAC)

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

ทุกๆ สามคืน กล้องโทรทรรศน์จะถ่ายภาพท้องฟ้าทั้งหมดที่มองเห็นได้ สร้างภาพจำนวนหลายพันภาพที่ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถติดตามสิ่งใดก็ตามที่เคลื่อนไหวหรือการเปลี่ยนแปลงความสว่างได้ หอสังเกตการณ์เวรา รูบิน คาดว่า จะค้นพบ ดวงดาวราว 17,000 ล้านดวงและกาแล็กซี 20,000 ล้านแห่งที่มนุษย์บนโลกไม่เคยเห็นมาก่อน

แคลร์ ฮิกส์ นักดาราศาสตร์จากหอสังเกตการณ์กล่าวว่า "ภารกิจรูบินจะมีสิ่งต่างๆ มากมาย" “เรากำลังสำรวจท้องฟ้าในรูปแบบที่ไม่เคยทำมาก่อน ทำให้เราสามารถตอบคำถามที่เราไม่เคยคิดว่าเป็นไปได้”

กล้องโทรทรรศน์จะสำรวจท้องฟ้ายามค่ำคืนเป็นเวลา 10 ปีพอดี โดยถ่ายภาพ 1,000 ภาพทุกคืน “ในอีก 10 ปีข้างหน้า เราจะพูดถึงสาขาใหม่ๆ ของวิทยาศาสตร์ ประเภทของวัตถุใหม่ๆ การค้นพบใหม่ๆ เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมาก” ฮิกส์กล่าวเสริม

ภายในกล้องโทรทรรศน์รูบินมีกล้องที่ใหญ่ที่สุดในโลก ขนาดเท่ากับรถยนต์คันเล็ก หนัก 3,000 กิโลกรัม และมีความละเอียด 3,200 ล้านพิกเซล (ภาพ: SLAC)

สวิตซ์พร้อมที่จะเปิดแล้ว

การก่อสร้างเริ่มขึ้นในปี 2558 และกล้องโทรทรรศน์ได้รับการตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันผู้บุกเบิก เวรา รูบิน ซึ่งเสียชีวิตในปี 2559 รูบินเป็นคนแรกที่ยืนยันการมีอยู่ของสสารมืด ซึ่งเป็นสสารลึกลับที่ประกอบเป็นส่วนใหญ่ของสสารในจักรวาลแต่ไม่เคยมีใครสังเกตเห็นมาก่อน

แม้ว่า Vera Rubin จะเป็นหอดสังเกตการณ์แห่งชาติของสหรัฐอเมริกา แต่ก็ตั้งอยู่ในเทือกเขาแอนดิสของชิลี ฮิกส์กล่าวว่า “สำหรับกล้องโทรทรรศน์แบบออปติก คุณต้องอยู่ในตำแหน่งที่สูง มืด และแห้ง” โดยหมายถึงปัญหาเรื่องมลภาวะแสงและความชื้นในอากาศ ซึ่งลดความไวของเครื่องมือลง “คุณภาพของท้องฟ้ายามค่ำคืนในชิลีนั้นยอดเยี่ยมมาก ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงมีกล้องโทรทรรศน์มากมายที่นี่”

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

กระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8.4 เมตร (ภาพ: SLAC)

ถอดรหัสปริศนาจักรวาลอันยาวนาน

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

กล้องของ Rubin สามารถถ่ายภาพได้ทุก ๆ 30 วินาที และสร้างข้อมูล 20 เทราไบต์ใน 24 ชั่วโมง เมื่อเสร็จสิ้นการสำรวจจะสร้างข้อมูลดิบมากกว่า 60 ล้านกิกะไบต์

อย่างไรก็ตาม ใช้เวลาเพียง 60 วินาทีในการถ่ายโอนภาพถ่ายแต่ละภาพจากชิลีไปยังห้องปฏิบัติการวิจัยในรัฐแคลิฟอร์เนีย (สหรัฐอเมริกา) ซึ่งปัญญาประดิษฐ์และอัลกอริทึมจะวิเคราะห์ภาพก่อนโดยมองหาการเปลี่ยนแปลงหรือวัตถุที่เคลื่อนไหว และสร้างการแจ้งเตือนหากตรวจพบบางสิ่งบางอย่าง

“เราคาดว่าจะเห็นการแจ้งเตือนจากกล้องโทรทรรศน์ประมาณ 10 ล้านครั้งต่อคืน” ฮิกส์กล่าว “การเตือนภัยคือสิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปบนท้องฟ้าและรวมถึงสถานการณ์ทางวิทยาศาสตร์มากมาย เช่น วัตถุท้องฟ้าในระบบสุริยะ ดาวเคราะห์น้อย และซูเปอร์โนวา เราคาดการณ์ว่ามีดวงดาวนับล้านดวงในระบบสุริยะและกาแล็กซีนับพันล้านแห่ง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการเรียนรู้ของเครื่องจักรจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง”

ฮิกส์กล่าวว่าข้อมูลดังกล่าวจะถูกเปิดเผยให้กับกลุ่มนักดาราศาสตร์ที่ได้รับคัดเลือกทุกปี และหลังจากนั้นสองปี ชุดข้อมูลแต่ละชุดจะถูกเปิดเผยต่อสาธารณะเพื่อให้ชุมชนวิทยาศาสตร์ทั่วโลกได้ทำการศึกษา

มีสี่สาขาการวิจัยหลักที่นักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาอยู่ ได้แก่ การจัดทำรายการระบบสุริยะ ซึ่งรวมถึงการค้นพบวัตถุท้องฟ้าใหม่หลายดวงและบางทีอาจมีดาวเคราะห์ที่ซ่อนอยู่ที่เรียกว่าดาวเคราะห์ดวงที่เก้า การทำแผนที่กาแล็กซี่ของโลกทั้งหมด สำรวจวัตถุประเภทพิเศษที่เรียกว่า "วัตถุชั่วคราว" ซึ่งสามารถเปลี่ยนตำแหน่งหรือความสว่างได้ตามกาลเวลา และเข้าใจธรรมชาติของสสารมืด

คาดว่ากล้องโทรทรรศน์ของหอสังเกตการณ์รูบินจะสามารถถอดรหัสความลึกลับอันล้ำลึกของจักรวาลได้ (ภาพ: SLAC)

ชุมชนดาราศาสตร์รู้สึกตื่นเต้นมากเกี่ยวกับหอสังเกตการณ์ Vera Rubin เดวิด ไคเซอร์ ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (สหรัฐอเมริกา) กล่าวว่ากล้องโทรทรรศน์นี้จะช่วยชี้แจงคำถามที่ค้างคามานานเกี่ยวกับสสารมืดและพลังงานมืด ซึ่งเป็นแนวคิดที่ลึกลับที่สุด 2 ประการในจักรวาล

ปริศนาจักรวาลที่ยาวนานอีกประการหนึ่งที่กล้องโทรทรรศน์รูบินสามารถไขได้ก็คือการตามล่าหาดาวเคราะห์ดวงที่เก้า Konstantin Batygin ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย กล่าวว่ากล้องโทรทรรศน์นี้มีโอกาสจริงในการตรวจจับดาวเคราะห์ดวงที่เก้าโดยตรง แม้ว่าจะไม่สามารถสังเกตดาวเคราะห์ได้โดยตรง แต่แผนที่โดยละเอียดของสถาปัตยกรรมพลวัตของระบบสุริยะ โดยเฉพาะการกระจายตัวของวงโคจรของวัตถุขนาดเล็ก ก็สามารถให้การทดสอบที่สำคัญสำหรับสมมติฐานดาวเคราะห์ดวงที่เก้าได้

Priyamvada Natarajan ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเยล กล่าวพร้อมชื่นชมกล้องโทรทรรศน์ Rubin ว่า “โอกาสนี้ถือเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นและจะช่วยปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์อวกาศอย่างแน่นอน”

ฮวา หยู่ (ที่มา: CNN)

แหล่งที่มา