บทความดาราศาสตร์
ชวนทำความรู้จัก ดร. สมาพร ติญญนนท์
เบื้องหลังเส้นทางสู่อาชีพนักดาราศาสตร์ผู้ศึกษาการสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์
ดร. สมาพร ติญญนนท์ หรือ “ดร. แก้ว” เป็นนักดาราศาสตร์ด้านจักรวาลวิทยาและฟิสิกส์ดาราศาสตร์พลังงานสูง ประจำสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (NARIT) ผู้หลงใหลในเรื่องราวการสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์ โดยมุ่งศึกษาดาวฤกษ์มวลมากที่จบชีวิตลงด้วยการระเบิดเป็น “ซูเปอร์โนวา” ผ่านการติดตามการเปลี่ยนแปลงของแสงที่ปลดปล่อยออกมา ตั้งแต่ช่วงหลังการระเบิดใหม่ ๆ จนถึงหลายปีให้หลัง เพื่อแกะรอยว่าดาวฤกษ์มวลมากมีวิวัฒนาการและสิ้นสุดลงอย่างไร
นอกจากการวิจัยแล้ว ดร. แก้ว ยังเป็นผู้จัดการโครงการพัฒนาเครื่องสเปกโตรกราฟอัตโนมัติแบบสองแขนสำหรับศึกษาปรากฏการณ์ดาราศาสตร์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (Dual-beam Automatic Rapid Transient Spectrograph: DARTS) ซึ่งจะเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการศึกษาซูเปอร์โนวาและปรากฏการณ์ดาราศาสตร์อื่น ๆ ปัจจุบัน DARTS กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาโดย NARIT เพื่อนำไปติดตั้งกับกล้องโทรทรรศน์ Automated Planet Finder (APF) ขนาด 2.4 เมตร ณ หอดูดาวลิก สหรัฐอเมริกา และมีแผนพัฒนาอุปกรณ์ต้นแบบตัวที่สองสำหรับติดตั้งกับกล้องโทรทรรศน์แห่งชาติขนาด 2.4 เมตร ของประเทศไทยในอนาคตด้วยเช่นกัน
และนี่คือเรื่องราวของ ดร. แก้ว ที่ได้รับการถ่ายทอดผ่านบทสัมภาษณ์บนเว็บไซต์ของ University of California Observatories โดย Kaia Glickman ที่เล่าถึงการเดินทางของศิษย์เก่าของหอดูดาวลิก (Lick Observatory) ในสหรัฐอเมริกา สู่การกลับมาพัฒนางานวิจัยและเทคโนโลยีดาราศาสตร์ในประเทศไทย พร้อมผลักดันความร่วมมือระหว่างหอดูดาวลิกกับ NARIT ในโครงการ DARTS
จุดเริ่มต้นจากเด็กที่หลงใหลในหนังสือและฝนดาวตก
“ผมรักการอ่านหนังสือมาโดยตลอด เพราะพ่อแม่ของผมเป็นบรรณารักษ์ทั้งคู่ ตอนเด็ก ๆ พ่อจะยืมสารานุกรมเล่มใหญ่ ๆ มาให้อ่านที่บ้าน และผมก็สนใจส่วนที่เกี่ยวกับดาราศาสตร์เป็นพิเศษ เมื่อตอนวันเกิดอายุครบ 10 ขวบ พ่อกับแม่ก็พาผมไปดูฝนดาวตกลีโอนิดส์ ซึ่งเป็นครั้งแรกที่ได้นอนดึกหลังสามทุ่ม แล้วก็ได้เห็นดาวตกสว่างแบบลูกไฟจำนวนมาก ผมเพิ่งได้กลับบ้านไปทำความสะอาดบ้านสมัยเด็กแล้วเจอแผ่นพับกำหนดการจากงานฝนดาวตกวันนั้นเมื่อไม่นานมานี้เอง เป็นความทรงจำที่ดีมากครับ”
จากนักเรียนโอลิมปิกดาราศาสตร์ สู่เส้นทางนักวิจัยระดับนานาชาติ
“ตอน ม.ปลาย ผมเข้าร่วมการแข่งขันดาราศาสตร์โอลิมปิก และได้รับคัดเลือกเป็นตัวแทนประเทศไทยไปแข่งขันที่ประเทศอินโดนีเซียเมื่อปี ค.ศ. 2008 ผมได้รับรางวัลเหรียญทองจากการแข่งขันครั้งนั้น ทำให้ได้รับทุนการศึกษาเพื่อศึกษาต่อในระดับมหาวิทยาลัยที่สหรัฐอเมริกา เมื่อมองย้อนกลับไป ผลการแข่งขันครั้งนั้นเหมือนจะบอกใบ้เส้นทางงานวิจัยในอนาคตของผม เพราะแม้จะได้รับเหรียญทอง แต่คะแนนภาคทฤษฎีของผมไม่ได้โดดเด่นเลย สิ่งที่ทำให้ผมทำคะแนนได้ดีมาก ๆ คือภาคสังเกตการณ์ เพราะผมสนุกกับการสังเกตการณ์และการใช้พวกเครื่องมืออุปกรณ์ต่าง ๆ มาตั้งแต่แรก โดยเฉพาะกล้องโทรทรรศน์ และรายละเอียดทางเทคนิคเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่เกี่ยวข้องทั้งหมด
หลังจากย้ายไปสหรัฐฯ นักเรียนทุนทุกคนต้องไปเรียนระดับมัธยมปลายเพิ่มเติมอีกหนึ่งปีเพื่อเตรียมสอบ SAT สำหรับสมัครเข้ามหาวิทยาลัย ทีนี้พื้นที่ที่ได้ไปอยู่คือทางตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐฯ ซึ่งสภาพอากาศหนาวเย็น และหลังจากผมเจอพายุหิมะไปสองครั้ง ผมก็ตัดสินใจเลือกสมัครเข้ามหาวิทยาลัยไหนก็ได้ที่ไม่มีหิมะ สุดท้ายก็ได้เข้าศึกษาปริญญาตรีที่วิทยาลัยฮาร์วีย์ มัดด์ (Harvey Mudd College) ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ที่นี่มีโครงการวิจัยภาคฤดูร้อนร่วมกับหอดูดาวคาร์เนกี (Carnegie Observatories) ที่เมืองพาซาดีนา ผมเลยได้มีโอกาสทำงานกับ ดร. มันซี คาสลิวัล (Mansi Kasliwal) ผู้เชี่ยวชาญด้านซูเปอร์โนวาและการชนกันของดาวนิวตรอน เมื่อเธอได้รับตำแหน่งอาจารย์ที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (Caltech) ผมก็ตามไปเรียนปริญญาโทและปริญญาเอกที่นั่นด้วย หลังจากเรียนจบผมก็ไปเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาครูซ (UCSC) เป็นเวลาสองปีครึ่ง”
ดร. แก้ว ทำงานวิจัยอะไรที่หอดูดาวลิก
“ซูเปอร์โนวา! ผมสนใจวิวัฒนาการของดาวฤกษ์มวลมาก ว่าทำไมมันถึงสูญเสียมวล ปล่อยมวลสารจำนวนมากออกมารอบตัว ก่อนจะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา ต้องขอบคุณโครงการสำรวจท้องฟ้าทั่วทุกมุมโลกที่ทำหน้าที่ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของท้องฟ้าอย่างต่อเนื่อง และค้นพบวัตถุลักษณะนี้เป็นจำนวนมากในปัจจุบัน สำหรับที่ UCSC กลุ่มวิจัยของเราเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Young Supernova Experiment ซึ่งมุ่งเน้นการศึกษาซูเปอร์โนวาอายุน้อย โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ Pan-STARRS ที่ฮาวาย เก็บข้อมูลซูเปอร์โนวาหลังเกิดการระเบิดในทันที เพราะเมื่อคลื่นกระแทกจากการระเบิดขยายวงกว้างออกไป ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมและลักษณะของดาวฤกษ์ต้นกำเนิดก็จะถูกทำลายมากขึ้น ดังนั้น ยิ่งสังเกตการระเบิดได้เร็วเท่าไหร่ก็จะยิ่งดี เมื่อเราเจอซูเปอร์โนวาใหม่ เราก็จะแจ้งกล้องโทรทรรศน์เครือข่ายทั้งหมดให้ช่วยกันเก็บข้อมูลเพื่อวัดแสงจากการระเบิด รวมถึงกล้องโทรทรรศน์เชน (Shane Telescope) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 เมตร ของหอดูดาวลิก
งานวิจัยของผมเน้นการศึกษาสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงหลายเดือน จนถึงหลายปีหลังการระเบิด ในช่วงเวลานี้ มวลสารที่ซูเปอร์โนวาพ่นออกจะค่อย ๆ ขยายตัว เย็นลง จนเริ่มก่อตัวเป็นโมเลกุลและฝุ่นละอองในอวกาศ งานหลัก ๆ ของผมที่ UCSC คือการสังเกตการณ์ซูเปอร์โนวาในหลายช่วงความยาวคลื่น ตั้งแต่แสงที่ตามองเห็นไปจนถึงอินฟราเรด เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของวัตถุเหล่านี้อย่างละเอียด และใช้ข้อมูลดังกล่าวย้อนกลับไปทำความเข้าใจว่าดาวฤกษ์ต้นกำเนิดนั้นเป็นแบบใด”
ภาพ : Lick Observatory
กลับประเทศไทย พร้อมพัฒนาอุปกรณ์สังเกตการณ์ดาราศาสตร์ฝีมือคนไทย
“หลังจากทำงานวิจัยในสหรัฐอเมริกา ผมได้เดินทางกลับมาปฏิบัติงานที่ NARIT ในปี ค.ศ. 2023 ตามข้อผูกพันของทุนการศึกษาที่ได้รับจากรัฐบาล ซึ่งกำหนดให้ผู้รับทุนต้องกลับมาทำงานในประเทศไทย ผมพบว่าประเทศไทยค่อนข้างสนับสนุนการศึกษาวิจัยด้านดาราศาสตร์ อาจเป็นเพราะภาครัฐเริ่มเล็งเห็นว่าการลงทุนด้านดาราศาสตร์คือการสร้างองค์ความรู้ สร้างนวัตกรรม และสามารถต่อยอดสู่การพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงใหม่ ๆ NARIT จึงเป็นหนึ่งในหน่วยงานด้านวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการสนับสนุนงบประมาณมากที่สุดแห่งหนึ่งของประเทศไทย ซึ่งส่งผลให้ดาราศาสตร์ไทยได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่องเช่นเดียวกัน
งบประมาณและศักยภาพด้านเทคโนโลยีของ NARIT ทำให้ผมกลับมานึกถึงโครงการออกแบบและพัฒนาเครื่องมือสเปกโตรกราฟ DARTS (Dual-beam Automatic Rapid Transient Spectrograph) เป็นสเปกโตรกราฟอัตโนมัติแบบสองแขนสำหรับศึกษาปรากฏการณ์ดาราศาสตร์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ที่เคยริเริ่มและดำเนินการไปแล้วบางส่วนขณะอยู่ที่ UCSC แต่ยังไม่สามารถเดินหน้าต่อได้เนื่องจากข้อจำกัดด้านงบประมาณ เมื่อกลับมาในประเทศไทย ผมเห็นโอกาสสำคัญ เพราะเรามีทั้งศักยภาพด้านการผลิตอุปกรณ์และงบประมาณสนับสนุน แม้จำนวนโครงการด้านเครื่องมือดาราศาสตร์ยังไม่มากนัก จึงเป็นจังหวะที่เหมาะสมในการพัฒนาเครื่องมือดังกล่าวให้เกิดขึ้นจริง โดยต่อยอดจากการออกแบบบางส่วนที่เริ่มไว้ที่หอดูดาวลิก และทำงานร่วมกับทีมวิศวกรที่มีประสบการณ์ เพื่อผลักดันให้ประเทศไทยมีอุปกรณ์สังเกตการณ์ดาราศาสตร์ของตนเองที่สามารถใช้งานในระดับสากลได้”
DARTS คืออะไร
“DARTS เป็นสเปกโตรกราฟทำงานคล้ายปริซึมที่ติดตั้งหน้ากล้องถ่ายภาพ ทำหน้าที่กระจายแสงออกเป็นช่วงความยาวคลื่น หรือที่เราเห็นเป็นแสงสีรุ้ง เมื่อเราค้นพบซูเปอร์โนวาใหม่ ในระยะแรกมักปรากฏเป็นเพียงจุดแสงเล็ก ๆ ในกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกล แต่หากนำแสงจากวัตถุเหล่านี้เข้าสู่สเปกโตรกราฟ เราจะสามารถเห็นเส้นสเปกตรัมที่เกิดจากการเปล่งแสงของธาตุต่าง ๆ ซึ่งช่วยให้ระบุองค์ประกอบของดาวที่ระเบิดและสภาพแวดล้อมรอบข้างได้
นอกจากนี้ สเปกโตรกราฟยังสามารถวัดความเร็วของสสารได้ผ่านปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ โดยสสารที่เคลื่อนที่เข้าหาเราจะทำให้เส้นสเปกตรัมเลื่อนไปทางสีน้ำเงิน (blueshift) ขณะที่สสารที่เคลื่อนออกจะเลื่อนไปทางสีแดง (redshift) การกระจายตัวของเส้นสเปกตรัมยังประเมินความเร็วและพลังงานของการระเบิดได้อีกด้วย
DARTS ถูกพัฒนาให้เป็นสเปกโตรกราฟแบบหุ่นยนต์ เนื่องจากเป้าหมายสำคัญคือสังเกตการณ์วัตถุชั่วคราวให้ได้อย่างรวดเร็วที่สุด พร้อมทั้งยังคงให้ข้อมูลที่มีคุณภาพสูง เพื่อนำไปใช้ในการจำแนกและศึกษาฟิสิกส์ของซูเปอร์โนวาได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งปัจจุบันการสังเกตการณ์ซูเปอร์โนวายังต้องอาศัยการทำงานด้วยมือในการจำแนกประเภทและเก็บข้อมูล ทำให้ต้องใช้เวลาและทรัพยากรจำนวนมาก ขณะที่สเปกโตรกราฟอัตโนมัติในปัจจุบันมักต้องแลกด้วยความเร็วกับคุณภาพข้อมูล”
ภาพ : DARTS
ภาพ : K-mirror rotator หนึ่งในชิ้นส่วนของ DARTS กำลังถูกพัฒนาขึ้นที่ NARIT
ความร่วมมือที่สร้างองค์ความรู้และพัฒนากำลังคน
“สำหรับผม โครงการ DARTS เป็นเวทีสำคัญที่ทำให้วิศวกรและนักวิจัยของไทยได้เรียนรู้จากผู้เชี่ยวชาญของหอดูดาวลิก ซึ่งมีประสบการณ์ด้านการพัฒนาเครื่องมือดาราศาสตร์ยาวนานกว่าศตวรรษ จากการลงมือสร้างอุปกรณ์จริง ถ่ายทอดองค์ความรู้ที่หาไม่ได้จากตำราหรือห้องเรียน นับเป็นอีกก้าวสำคัญในการยกระดับศักยภาพและขีดความสามารถการพัฒนาอุปกรณ์สังเกตการณ์ดาราศาสตร์ของประเทศไทยสู่ระดับนานาชาติ”
ข้อมูลโดย : ดร. สมาพร ติญญนนท์ และ Kaia Glickman
อ้างอิง: บทความ “Kaew Tinyanont: Studying dying stars from Lick Observatory to Thailand” โดย Kaia Glickman เผยแพร่ทางเว็บไซต์ทางการของ University of California Observatories เมื่อวันที่ 25 มิถุนายน 2569
https://www.ucobservatories.org/kaew-tinyanont-studying-dying-stars-from-lick-observatory-to-thailand/
https://www.facebook.com/share/p/1EBduVR5Nz/