ปิดตำนานกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ (Spitzer Space Telescope)
ตรวจพบกระจุกของสสารมืดหายาก โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล แล้วพบว่ามันมีขนาดเล็กที่สุดตั้งแต่เคยพบมา (dark matter clumps)
ตรวจพบกระจุกของสสารมืดหายาก โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล แล้วพบว่ามันมีขนาดเล็กที่สุดตั้งแต่เคยพบมา (dark matter clumps)
มกราคม 23, 2020
นาซ่าเคปเลอร์ เป็นพยานต่อการค้นพบระบบดาว “แวมไพร์” ที่เกิดซุปเปอร์ระเบิดออกมาจาก “โนวาแคระ” (Dwarf nova)
นาซ่าเคปเลอร์ เป็นพยานต่อการค้นพบระบบดาว “แวมไพร์” ที่เกิดซุปเปอร์ระเบิดออกมาจาก “โนวาแคระ” (Dwarf nova)
มกราคม 31, 2020

สปิตเซอร์ ถือเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศ 1 ใน 4 ของโครงการสำรวจอวกาศที่ชื่อ Great Observatories program อันประกอบไปด้วย กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope), กล้องโทรทรรศน์อวกาศคอมป์ตัน (Compton Gamma Ray Observatory), กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา (Chandra X-ray Observatory) และ กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ (Spitzer Space Telescope) ซึ่งปัจจุบันเหลือเพียงแค่กล้องฮับเบิล กับกล้องจันทราเท่านั้นที่ยังคงดำเนินภารกิจต่ออย่างปกติ ในขณะที่กล้องคอมป์ตันนั้นได้สิ้นสุดภารกิจไปนานแล้วตั้งแต่ปี ค.ศ. 2000 และเร็วๆนี้ กล้องอวกาศสปิตเซอร์ก็มีแผนยุติหน้าที่ภายในวันที่ 30 มกราคม ปี 2020

นี่ก็ 16 ปีมาแล้ว นับตั้งแต่กล้องสปิตเซอร์ได้ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศครั้งแรกในปี 2003 ซึ่งมันก็ได้เผยให้เห็นถึงสิ่งที่ซ่อนเร้นอยู่มากมาย อันนำไปสู่การค้นพบสิ่งใหม่ๆ และขยายขอบเขตความเข้าใจของเราออกไปจนเกือบถึงขอบของจักรวาล

“สปิตเซอร์ สอนให้เรารู้ว่าแสงอินฟราเรดนั้นสำคัญแค่ไหนต่อการทำความเข้าใจจักรวาลของเรา ไม่ว่าจะเป็นเพื่อนบ้านจักรวาลของเรา และกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลที่สุด”

“ความก้าวหน้าในทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์หลายๆด้านนั้น เป็นผลมาจากการมีอยู่ของความไม่ธรรมดาของกล้องสปิตเซอร์ ” กล่าวโดย พอล เฮิร์ตซ์ (Paul Hertz) ผู้อำนวยการด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากสำนักงานใหญ่ขององค์การนาซ่า

สปิตเซอร์ถูกออกแบบมาเพื่อทำการศึกษาองค์ประกอบของจักรวาลต่างๆได้แก่ the cold, the old และ the dusty ซึ่งทั้ง 3 สิ่งนี้จะสามารถสังเกตเห็นได้ดีภายใต้แสงอินฟราเรด

อินฟราเรดนั้นจะอ้างอิงถึง ความยาวคลื่นบนสเปกตรัมอินฟาเรด ที่มีขนาดความยาวประมาณ 700 นาโนเมตร (ซึ่งเป็นช่วงความยาวคลื่นที่ตาของมนุษย์มองไม่เห็น)  ไปจนถึงความยาวคลื่นประมาณ 1 มิลลิเมตร (ซึ่งเป็นขนาดประมาณหัวเข็มหมุด)

ความแตกต่างในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดดังกล่าว ได้เปิดเผยให้เห็นถึงคุณสมบัติของจักรวาลใหม่ๆอย่างที่ไม่เคยพบเห็นมาก่อน ยกตัวอย่างเช่น สปิตเซอร์สามารถมองเห็นในสิ่งที่เย็นเกินกว่าช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้ (visible light) จะมองเห็น รวมถึงดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ, ดาวแคระสีน้ำตาล และสสารเย็นต่างๆ (cold matter) ที่พบเห็นได้อยู่ภายในอวกาศระหว่างดวงดาว (Interstellar)

สำหรับ “the old” สปิตเซอร์ได้ศึกษากาแล็กซีต่างๆที่อยู่ห่างไกลที่สุด โดยแสงบางส่วนกว่าจะเดินทางมาถึงเรา มันต้องใช้เวลานานนับหลายพันล้านปี ซึ่งแสงเหล่านี้เป็นประโยชน์อย่างมากต่อการศึกษาวัตถุต่างๆในทางดาราศาสตร์

ในความเป็นจริง การทำงานร่วมกันระหว่าง กล้องสปิตเซอร์ และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (ซึ่งเป็นกล้องหลักในการสำรวจจักรวาลภายใต้แสงที่มองเห็นได้) จะยิ่งช่วยศึกษากาแล็กซี่ที่อยู่ห่างไกลได้มากยิ่งขึ้น 

โดยแสงที่เราเห็นจากกาแล็กซี่ที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้ มันคือแสงจากอดีตเมื่อ 13,400 ล้านปีที่แล้ว ซึ่งถือกำเนิดมาได้เพียง 300,000 – 400,000 ปี หลังจากเกิดบิ๊กแบง หรือคิดเป็นเพียง 5% ของอายุจักรวาลในปัจจุบัน

เหนือสิ่งอื่นใด จากการสำรวจของกล้องโทรทรรศน์อวกาศทั้งสองพบว่าในยุคเริ่มแรกของจักรวาลนั้นเป็นช่วงที่มีฝุ่นและแก๊สหนาทึบมาก

แต่สำหรับการศึกษากาแล็กซี่ที่อยู่ใกล้กับเรานั้น สปิตเซอร์ จะมีส่วนช่วยสำคัญในการทำความเข้าใจว่า กาแล็กซี่นั้นก่อตัวขึ้นมาได้อย่างไร รวมถึงการศึกษาวิวัฒนาการของมันในช่วงชีวิตของจักรวาล

นอกจากนี้ สปิตเซอร์ยังมีสายตาที่เฉียบคม ที่สามารถส่องทะลุไปยังกลุ่มเมฆต่างๆภายในกาแล็กซีได้ ซึ่งเป็นสถานที่ๆดาวฤกษ์ และดาวเคราะห์กำลังก่อตัวขึ้นมา ด้วยเทคนิคที่เรียกว่า สเปกโทรสโกปี (spectroscopy) หรือการศึกษาปฏิกิริยาระหว่างการแผ่รังสีกับสสารในรูปของฟังก์ชันความยาวคลื่น ด้วยวิธีนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของฝุ่นได้ เพื่อศึกษาหาส่วนผสมของดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ภายในนั้น

ในปี 2005 ภายหลังจากที่ยานอวกาศ Deep Impact ได้พุ่งเข้าชนใส่ดาวหาง ‘เทมเพล 1’(Tempel 1) เสร็จสิ้น กล้องโทรทรรศน์ก็ได้ทำการวิเคราะห์เศษฝุ่นที่ปลิวกระเด็นออกมาจากดาวหาง จนพบว่าวัสดุเหล่านี้นั้นมีอายุมานานพอๆกับระบบสุริยะในช่วงแรก ยิ่งไปกว่านั้น กล้องสปิตเซอร์ยังได้ตรวจพบองค์ประกอบของอนุภาคฝุ่นขนาดเล็กในวงแหวนรอบดาวเสาร์ ที่ยังไม่เคยพบเจอมาก่อน เพราะไม่สามารถมองเห็นภายใต้แสงที่มองเห็นได้

นอกจากนี้ ช่วงความยาวคลื่นอินฟาเรดบางช่วง ยังสามารถเจาะทะลุทะลวงไปยังชั้นฝุ่นอันหนาทึบ ที่กล้องโทรทรรศน์ทั่วไปไม่อาจมองเห็นได้ ด้วยความสามารถนี้เอง จึงทำให้เราสามารถมองเห็นพื้นที่ในบริเวณที่ไม่เคยเห็นมาก่อนได้

“มันน่าทึ่งมากเมื่อคุณได้เห็นทุกสิ่งทุกอย่างที่สปิตเซอร์ได้ทำมาในตลอดช่วงชีวิตของมัน ไม่ว่าจะเป็นในเรื่องของการตรวจหาดาวเคราะห์น้อยในระบบสุริยะที่มีขนาดตั้งแต่ไม่ใหญ่เกินรถลีมูซีน ไปจนถึงการเรียนรู้เกี่ยวกับกาแลคซีอันไกลโพ้นบางแห่งที่เรารู้จัก” กล่าวโดย ‘ไมเคิล เวอร์เนอร์’ (Michael Werner) นักวิทยาศาสตร์จากโครงการสปิตเซอร์

ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญๆบางเรื่อง นั้นต้องยกเครดิตให้กับกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ด้วย เช่นในเรื่องของการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ (ซึ่งอันที่จริงแล้วไม่ใช่ภารกิจหลักแต่เดิมเลย)

โดยทีมงานจะใช้เทคนิคที่เรียกว่า transit method นั่นก็คือการสังเกตค่าแสงดาวฤกษ์ที่ลดลง ครั้งเมื่อมีวัตถุขนาดใหญ่อย่างเช่นดาวเคราะห์เคลื่อนที่ผ่านหน้า โดยผลงานที่เด่นที่สุดก็คือการช่วยยืนยันดาวเคราะห์นอกระบบภายในระบบดาว TRAPPIST-1 รวมถึงการค้นพบดาวเคราะห์คล้ายโลกอื่นๆอีก 5 ดวง โดยสปิตเซอร์จะใช้ความสามารถในการจำแนกแสงเช่นเดียวกับกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ แต่พิเศษกว่านั้นก็คือ มันสามารถตรวจจับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบได้ด้วย รวมถึงความสามารถในการตรวจวัดความแปรปรวนของอุณหภูมิ และลมในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ

การตรวจจับแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรด

หนึ่งในจุดแข็งสำคัญของสปิตเซอร์ก็คือการตอบสนอง และการตรวจจับแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดที่จางมากๆได้อย่างรวดเร็ว โดยโลกก็เป็นแหล่งกำเนิดรังสีอินฟาเรดที่สำคัญเช่นกัน ดังนั้นการพยายามมองหาแหล่งแสงอินฟาเรดจากพื้นโลก ก็ไม่ต่างอะไรกันกับการพยายามมองดูดาวฤกษ์ในขณะที่พระอาทิตย์ขึ้น

นี้จึงเป็นสาเหตุว่าทำไม กล้องสปิตเซอร์จึงถูกออกแบบมาให้สำรวจจักรวาล อยู่ในวงโคจรท้ายโลก (Earth-trailing orbit) นั่นก็เพราะเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนที่มาจากดาวเคราะห์ของเราเอง ที่สามารถบดบังต่อการทำงานของเซ็นเซอร์ตรวจจับอินฟราเรดบนกล้องสปิตเซอร์ได้

อีกทั้งความแตกต่างของความยาวคลื่นอินฟราเรด ยังได้เปิดเผยให้เห็นถึงมุมมองของจักรวาลใหม่ๆเพิ่มเติมขึ้นอีก แม้ว่ากล้องโทรทัศน์ภาคพื้นดินบางแห่ง จะสามารถตรวจจับคลื่นแสงอินฟราเรดได้ แต่สปิตเซอร์จะมีความไวต่อแสงมากกว่ากล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลก นี่จึงทำให้มันสามารถมองหาแหล่งแสงที่เจือจางของกาแล็กซี่ที่อยู่ห่างไกลมากๆได้

ในขณะที่ตัวยานอวกาศสปิตเซอร์เอง ก็สามารถสร้างอินฟราเรดจากความร้อนได้เช่นกัน ดังนั้นมันจึงถูกออกแบบมาให้มีการรักษาความเย็นเอาไว้ โดยอุณหภูมิขณะปฏิบัติภารกิจจะถูกทำให้เย็นกว่า -267 องศาเซลเซียส

และในปี 2009 แหล่งหล่อเย็นจากฮีเลียมได้หมดประสิทธิภาพไป อันเป็นการสิ้นสุดภารกิจที่เรียกว่า “cold mission” มานับตั้งแต่นั้น แต่เนื่องจากสปิตเซอร์นั้นอยู่ใกล้โลกอยู่ นี่จริงส่งผลทำให้มันอุ่นขึ้น โดยอุณหภูมิขณะปฎิบัติภารกิจหลังจากนี้จะอยู่ที่ราวๆ -244 องศาเซลเซียส หลังจากนั้นมันจึงได้ถูกยืดภารกิจให้ทำงานต่อไปอีก 11 ปี ในภารกิจที่เรียกว่า “warm mission” ซึ่งเป็นระยะเวลาปฏิบัติภารกิจยาวนานกว่าเป็น 2 เท่าของ “cold mission” 

ที่จริงแล้วภารกิจดั้งเดิมของสปิตเซอร์นั้น ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ทำงานยาวนานต่อเนื่องกว่า 16 ปีเช่นนี้ (ภารกิจหลักมีระยะเวลาอยู่ที่ 5 ปี 8 เดือน 19 วัน นับตั้งแต่กล้องโทรทรรศน์ได้ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 25 สิงหาคมปี 2003) อย่างไรก็ตาม ภายหลังจากการยืดอายุขัยให้กับมัน มันก็ได้ให้ผลลัพธ์ในทางวิทยาศาสตร์ออกมาอย่างมาก ในขณะเดียวกันนักวิทยาศาสตร์ก็ต้องพบกับความท้าทาย ในเรื่องของระยะห่างของยานอวกาศ ที่ไกลจากโลกมากขึ้นเรื่อยๆ

“มันไม่ได้อยู่ในแผนปฏิบัติงานของสปิตเซอร์เลย ที่ห่างไกลจากโลกมากขึ้นเรื่อยๆเช่นนี้ ดังนั้นทีมงานจึงต้องทำการปรับแต่งค่ากันปีต่อปีเลยทีเดียว เพื่อให้ยานอวกาศยังคงปฏิบัติการอยู่ต่อได้”

“แต่ผมคิดว่าการเอาชนะความท้าทายดังกล่าวได้ มันทำให้หลายคนรู้สึกภูมิใจในภารกิจมาก ซึ่งผลลัพธ์ในภารกิจนี้จะยังคงอยู่ตลอดไป” โจเซฟ ฮันท์ (Joseph Hunt) ผู้จัดการโครงการสปิตเซอร์กล่าวปิดท้าย

และในวันที่ 30 มกราคม 2020 วิศวกรจะทำการปลดประจำการยานอวกาศสปิตเซอร์ลง ไปพร้อมๆกับหยุดปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ทุกๆอย่าง

ซึ่งแผนปลดประจำการในครั้งนี้ ได้เคยถูกพิจารณาขึ้นในระหว่างปี 2016 มาแล้ว โดยแต่เดิมมีแผนจะปลดประจำการในปี 2018 ซึ่งเป็นปีเดียวกันกับที่มีกำหนดการปล่อยตัวกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (ที่จะมาทำหน้าที่แทน)

แต่เนื่องจากการปล่อยตัวกล้อง เจมส์เวบบ์ ได้ถูกเลื่อนออกไป เป็น 5 ปี ดังนั้นภารกิจสำรวจอวกาศต่างๆ จึงได้ถูกขยายเพิ่มเติมไปให้กับกล้องอวกาศสปิตเซอร์ด้วย เพื่อปูทางไปสู่การทำงานของกล้องเจมส์เวบบ์ถัดไป (กล้องเจมส์เวบบ์มีกำหนดปล่อยตัวในวันที่ 30 มีนาคมปี 2021)

แหล่งอ้างอิง

  1. NASA Celebrates the Legacy of the Spitzer Space Telescope
Sci Ways
Sci Ways
นักเดินทางข้ามกาลเวลา
Facebook
กลับสู่บนสุด