ภาพรวมของนักดาราศาสตร์ (ตอนที่ 1)

Share

[ภาพรวมของนักดาราศาสตร์ (ตอนที่ 1)]

บทนำ

“ดาราศาสตร์” เป็นสาขาหนึ่งทางวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาวัตถุท้องฟ้าในหลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ (ดาวบริวาร ดาวหาง ดาวเคราะห์น้อย) ดาวเคราะห์ทั้งในและนอกระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ กาแล็กซี ไปจนถึงเอกภพ ซึ่ง “นักดาราศาสตร์” เป็นอาชีพที่ศึกษาเกี่ยวกับดาราศาสตร์โดยตรงที่สังคมรู้จักกันดีอยู่แล้ว

รูปที่ 1 หลายคนมักมอง “ภาพพจน์” ของอาชีพนักดาราศาสตร์ว่าเป็นอาชีพที่ได้ส่องกล้องดูดาวยามค่ำคืนบ่อยๆ แต่ความจริงแล้วจะเป็นอย่างนั้นหรือไม่? [ภาพจากภาพยนตร์ญี่ปุ่นเรื่อง Tenchi: The Samurai Astronomer]

 

นักดาราศาสตร์สมัยโบราณในช่วงก่อนการนำกล้องโทรทรรศน์มาใช้ศึกษาทางดาราศาสตร์ และช่วงที่การประยุกต์ใช้กล้องโทรทรรศน์เพิ่งเริ่มจะแพร่หลาย  ทำได้เพียงวัดตำแหน่งของวัตถุท้องฟ้าเพื่อทำแผนที่ดาวและปฏิทิน ศึกษากฏเกณฑ์ทางฟิสิกส์บางอย่าง (เช่น กฏการโคจรของดาวเคราะห์) วัดขนาดของโลก และบันทึกปรากฏการณ์ท้องฟ้าต่างๆ อย่างสุริยุปราคา จันทรุปราคา หรือการระเบิดของดาวฤกษ์มวลมาก (Supernova) 

 

รูปที่ 2 ภาพวาดแสดงไทโค บรา (Tycho Brahe) นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก (ผู้ชายที่นั่งอยู่กลางภาพ) กับเครื่องวัดมุม (Quadrant) รัศมีเกือบ 2 เมตร สร้างติดไว้กับผนังของหอดูดาวอูรานีบอร์ (Uraniborg) ให้ระนาบของเครื่องวัดมุมชี้ในแนวทิศเหนือ-ใต้ ผู้ช่วยของไทโค (ทางขวาของภาพ) จะมองดาวเป้าหมายผ่านตัวเล็งที่เลื่อนไปบนรางโค้งของเครื่องวัดมุมได้ และช่องที่เจาะไว้บนผนังด้านตรงข้าม (ทางซ้ายบนของภาพ) เพื่อวัดมุมเงยของดาวมุมเงยของดาวขณะผ่านเส้นเมอริเดียน (จังหวะที่ดาวมีมุมเงยเหนือขอบฟ้ามากที่สุด) สำหรับระบุพิกัดของดาวต่างๆต่อไป

ผู้ช่วยคนที่ 2 (ทางขวาล่างของภาพ) จะอ่านเวลาจากนาฬิกา และผู้ช่วยคนที่ 3 (ทางซ้ายล่างของภาพ) จะบันทึกผลการวัดมุมเงยของดาวเป้าหมาย ภาพวาดนี้อยู่ในตำรา Astronomiae instauratae mechanica ที่ไทโคเรียบเรียงในปี ค.ศ.1598

หอดูดาวอูรานีบอร์ ถูกสร้างขึ้นบนเกาะเวน (Ven/Hven) ในช่องแคบเออเรซุนด์ ระหว่างสวีเดนกับเดนมาร์ก ในช่วง ค.ศ.1576-1580 ก่อนใช้งานจนกระทั่งถูกทิ้งร้าง เมื่อไทโคย้ายออกจากเดนมาร์กใน ปี ค.ศ.1597 และถูกรื้อลงในปี ค.ศ.1601 หลังไทโคเสียชีวิต ปัจจุบันนี้พื้นที่ที่เคยเป็นหอดูดาวอยู่ในเขตของประเทศสวีเดน

 

รูปที่ 3 ภาพวาดแสดงฌ็อง ปีการ์ (Jean Picard) นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศสและผู้ช่วย ใช้เครื่องวัดมุม (Quadrant) มาวัดมุมเงยของดาวขณะที่ผ่านเส้นเมอริเดียน เพื่อหาตำแหน่ง 2 ตำแหน่งบนเส้นลองจิจูดเดียวกัน ที่ผู้สังเกตพบว่าดาวดวงเดียวกันมีมุมเงยขณะผ่านเส้นเมอริเดียนต่างกัน 1 องศา ซึ่งแสดงว่าตำแหน่งคู่ดังกล่าวมีพิกัดละติจูดต่างกัน 1 องศา จากนั้นปีการ์ได้นำระยะห่างระหว่างตำแหน่งทั้งสอง มาหาขนาดของโลกในปี ค.ศ.1669-1670 [ที่มาของภาพ: Encyclopædia Britannica, Inc.]

 

รูปที่ 4 ชิบุกาวะ ฮารุมิ นักดาราศาสตร์หลวง (ตำแหน่ง “เท็มมงกาตะ” (天文方)) คนแรกในรัฐบาลโชกุนโทกุงาวะ มีชีวิตอยู่ในช่วงปี ค.ศ.1639-1715 ขณะกำลังวาดแผนที่ดาว ซึ่งนักดาราศาสตร์หลวงของญี่ปุ่นในสมัยเอโดะ จะมีหน้าที่จัดทำปฏิทิน แผนที่ดาว คำนวณการเกิดสุริยุปราคา-จันทรุปราคา และการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์เพื่อปรับปรุงปฏิทินให้แม่นยำขึ้น [ภาพจากภาพยนตร์ญี่ปุ่นเรื่อง Tenchi: The Samurai Astronomer]

 

หลังจากกล้องโทรทรรศน์ได้ถูกเริ่มประยุกต์ใช้ในการสังเกตการณ์เพื่อศึกษาวิจัยทางดาราศาสตร์ นักดาราศาสตร์ก็ได้เริ่มพัฒนากล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์อื่นๆให้มีคุณภาพดีขึ้น มีรูปแบบหลากหลายมากขึ้น ส่งผลให้การทำงานของนักดาราศาสตร์ขยายขอบเขตมากขึ้น (จากเดิมที่วัดตำแหน่งพิกัดดาว ทำแผนที่ดาวและปฏิทิน บันทึกปรากฏการณ์ท้องฟ้า) จนสามารถทำการสังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้าผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นอื่นๆ นอกจากแสงที่ตามองเห็น เช่น คลื่นวิทยุ หรือรังสีต่างๆ และได้ผลการสังเกตการณ์ที่ดีขึ้น (กำลังขยายและคุณภาพของภาพถ่ายดีขึ้น)

 

ขณะที่ยุคอวกาศได้เริ่มต้นขึ้น ด้วยการส่งดาวเทียมดวงแรกขึ้นสู่อวกาศสำเร็จในปี ค.ศ.1957 นักดาราศาสตร์ที่ศึกษาวัตถุต่างๆในระบบสุริยะได้อาศัยยานอวกาศหุ่นยนต์ช่วยศึกษาระบบสุริยะมากขึ้น นอกจากนี้ นักดาราศาสตร์ได้เริ่มนำคอมพิวเตอร์เข้ามาใช้ในการวิจัยทางดาราศาสตร์ จนคอมพิวเตอร์ถือว่าเป็นสิ่งจำเป็นต่อการทำงานของนักดาราศาสตร์ในปัจจุบันไปแล้ว

 

รูปที่ 5 ภาพวาดแสดงกาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลี ผู้เริ่มประยุกต์ใช้กล้องโทรทรรศน์กับการศึกษาทางดาราศาสตร์ ในภาพวาดนี้จินตนาการว่ากาลิเลโอกำลังแสดงผลการสังเกตการณ์จากกล้องโทรทรรศน์ ที่ค้นพบว่าพื้นผิวดวงจันทร์นั้นขรุขระเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาต และดาวพฤหัสบดีมีดาวบริวารโคจรอยู่ 4 ดวงแก่บาทหลวงคาทอลิก [Credit ภาพ: Jean-Leon Huens, National Geographic]

 

รูปที่ 6 แผนภาพแสดงตัวอย่างกล้องโทรทรรศน์ตั้งแต่สมัยก่อนมาจนถึงปัจจุบัน ซึ่งส่งผลต่อการทำงานของนักดาราศาสตร์ที่สังเกตการณ์ผ่านกล้องโทรทรรศน์ในแต่ละสมัย (เรียงจากซ้ายมาขวา)

- กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง ที่ออกแบบให้มีลักษณะ “ไร้ลำกล้อง” โดยคริสตียาน เฮยเคินส์ (Christiaan Huygens) นักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ ในปี ค.ศ.1684

- กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ภาคพื้นดิน ที่ถูกพัฒนากลไกที่ฐานกล้องให้ตามการขึ้นตกของดาวได้ดีขึ้น ในช่วงคริสตศตวรรษที่ 19-20

- วงล้อฟิลเตอร์ (Filter wheel) ประกอบด้วยแผ่นกรองแสง (filter) สีต่างๆ ติดตั้งอยู่ระหว่างกล้องโทรทรรศน์กับกล้องถ่ายภาพ แผ่นกรองแสงสีต่างๆดังกล่าวเริ่มถูกนำมาประยุกต์ใช้กับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ในช่วงต้นคริสตศตวรรษที่ 20 เพื่อให้เห็นรายละเอียดต่างๆบนพื้นผิวดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และดาวหางได้ดีขึ้น รวมไปถึงใช้ในการวัดค่าดัชนีสีของดาวฤกษ์ประเภทต่างๆ

- กล้องโทรทรรศน์วิทยุ (Radio telescope) เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้สังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้า โดยรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นวิทยุ แทนที่จะเป็นแสงในช่วงที่ตามองเห็นแบบกล้องโทรทรรศน์ทั่วไป นักดาราศาสตร์เริ่มใช้งานกล้องโทรทรรศน์วิทยุในช่วงต้นคริสตศตวรรษที่ 20

- กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HST) เป็นกล้องโทรทรรศน์ตัวสำคัญที่ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศ เพื่อลดผลกระทบจากบรรยากาศของโลกที่ทำให้ภาพดาวไม่คมชัด เริ่มใช้งานในปี ค.ศ.1990 ซึ่งกล้องโทรทรรศน์ที่อยู่ในอวกาศสามารถรับรังสีต่างๆที่ถูกบรรยากาศโลกดูดกลืนจนมาไม่ถึงพื้นโลก เช่น รังสีแกมมา รังสีเอกซ์ รังสี UV หรือรังสีอินฟราเรด จนมีการส่งกล้องโทรทรรศน์ที่สังเกตการณ์ผ่านรังสีเหล่านี้อีกหลายตัวขึ้นสู่อวกาศ

- นักดาราศาสตร์ในปัจจุบันเริ่มมีโครงการสร้างหอดูดาวภาคพื้นดินที่มีกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก เช่น กล้องโทรทรรศน์ ELT ที่มีขนาดหน้ากล้อง 39.3 เมตรที่ชิลี หรือกล้องโทรทรรศน์ขนาดหน้ากล้อง 30 เมตร (TMT) ที่ฮาวาย ซึ่งการสร้างกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากเหล่านี้กระตุ้นให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีทางวิศวกรรมและทัศนูปกรณ์ และงบประมาณหลายโครงการเกินกว่าที่งบด้านดาราศาสตร์ของประเทศเดียวจะเพียงพอ ส่งผลให้เกิดการร่วมทุนและความร่วมมือระหว่างประเทศ

[ที่มาของภาพ: http://www.strw.leidenuniv.nl/400years/ ]

 

  

รูปที่ 7 ภาพวาดจินตนาการแสดงยานกัสซีนี (Cassini) ของสหรัฐฯ ขณะปล่อยยานเฮยเคินส์ (Huygens) ขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) ไปลงจอดบนดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ เมื่อปี ค.ศ.2004 

 

ยานกัสซีนี-เฮยเคินส์เป็นหนึ่งในยานสำรวจระบบสุริยะ ซึ่งมีความสำคัญต่อการวิจัยของนักดาราศาสตร์ หลังจากที่ยุคอวกาศได้เริ่มต้นขึ้น จากเดิมที่นักดาราศาสตร์ศึกษาในเชิงทฤษฎี หรือสังเกตการณ์วัตถุในระบบสุริยะผ่านกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน ก็มียานเหล่านี้ช่วยเก็บข้อมูลเกี่ยวกับดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์แคระ และวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ เช่น การถ่ายภาพและทำแผนที่ การศึกษาบรรยากาศ-สนามแม่เหล็ก-ระบบวงแหวนของดาวเคราะห์ การวิเคราะห์ตัวอย่างดินและหินจากดวงจันทร์และดาวอังคาร

 

----------------------------------------------------------------------------

เรียบเรียงโดย

 

พิสิฏฐ นิธิยานันท์

เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์

ศูนย์บริการวิชาการและสื่อสารทางดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)