หลังจากที่ได้รับชมภาพอันน่าทึ่งจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์พร้อมผลงานอันโดดเด่นกันมาแล้ว นาซาก็ไม่ปล่อยให้คนชื่นชอบภาพดาราศาสตร์ต้องเหงาสายตา รวบรวมคอลเล็กชันภาพอวกาศสีละมุนจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรามาให้ชมกันอีกเซต แต่เพื่อให้เข้าใจถึงความแตกต่างของภาพที่มาจาก 2 กล้อง ฯ นี้ เราจึงขออธิบายเกี่ยวกับการเก็บข้อมูลด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศกันสักเล็กน้อย
กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ‘ดวงตาพิเศษ’ เพื่อล้วงความลับจักรวาล
เพื่อสอดส่องค้นลึกเข้าไปในห้วงอวกาศ หน่วยงานด้านดาราศาสตร์ทั่วโลกจึงสร้างกล้องโทรทรรศน์ต่าง ๆ มาช่วยเป็น “ดวงตา” แทนดวงตาของมนุษย์ ปกติแล้ว มนุษย์จะมองเห็นได้แค่ช่วงคลื่นแสงที่ตาเห็นเท่านั้น ดวงตาหรือกล้องโทรทรรศน์ที่ว่านั้นมีระดับการมองเห็นที่เกินกว่านั้น มันสามารถตรวจจับแสงทุกประเภท ขึ้นอยู่กับการออกแบบการใช้งานของกล้อง เราสามารถตรวจจับได้ตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีแกมมา การใช้ข้อมูลจาก ‘ช่วงคลื่นที่หลากหลาย (Multiwavelength)’ นี้ช่วยให้เราเข้าใจวัตถุในอวกาศ ตลอดจนวิวัฒนาการของเอกภพยิ่งขึ้น
ช่วงคลื่นที่หลากหลายเกิดจาก ‘รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า หรือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic radiation)’ พลังงานที่รังสีแผ่ออกมาจากคลื่นขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างจุดสูงสุดของคลื่นหรือความยาวคลื่น โดยทั่วไป ยิ่งความยาวคลื่นสั้นพลังงานของรังสีก็จะยิ่งสูง รังสีแกมมามีความยาวคลื่นน้อยกว่า 10 ล้านล้านส่วนเมตร (ขนาดประมาณนิวเคลียสของอะตอม) รังสีแกมมาจึงมีพลังงานสูงมาก ในทางกลับกัน รังสีอื่นมีความยาวคลื่นมากกว่านั้น ก็จะยิ่งมีพลังงานต่ำลง อย่างแสงที่มองเห็นได้ด้วยตามนุษย์นั้น มีความยาวคลื่นประมาณขนาดของเล็กกว่าเซลล์แบคทีเรียหน่อย (ใหญ่ขึ้นมาอีกนิดนึง) ในขณะที่คลื่นวิทยุอาจมีความยาวคลื่นได้ถึงมากกว่า 100 เมตรเสียอีก
ความยาวของรังสีแต่ละประเภทแสดงอยู่ในรูปของเส้นที่ลากลงมายังแถบสีฟ้าที่บอกค่าความยาวคลื่นด้านล่าง
ส่วนแถมสีครีมล่างสุดแสดงค่าพลังงานของแต่ละช่วงคลื่น
Credit: Chandra.harvard.edu
ดังนั้น ขอบเขตที่เรามองเห็นได้นั้นจึงเรียกได้ว่าน้อยยิ่งกว่าน้อย หากเราสามารถตรวจจับคลื่นเหล่านี้ได้หลายช่วงก็จะทำให้เรายิ่ง ‘เห็น’ สิ่งต่างๆ ได้มากขึ้น บรรดากล้องโทรทรรศน์ทั้งหลายจึงถูกพัฒนาขึ้นมาด้วยแนวคิดที่ว่านี้
อย่างกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) จะเน้นที่การสังเกตการณ์คลื่นแสงในช่วงที่ตามนุษย์มองเห็น (Visible Light) กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ (Spitzer Space Telescope) จะตรวจจับรังสีอินฟราเรด (Infrared) สำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา (Chandra X-ray Observatory) นั้น เป็นกล้องที่ใช้สังเกตการณ์คลื่นในช่วงรังสีเอกซ์ หรือ เอกซ์เรย์ (X-ray) ดังนั้นเมื่อนำข้อมูลจากกล้องต่างชนิดกันมาประมวลเป็นภาพ ทำให้ได้ภาพและสีสันที่มีลักษณะแตกต่างกันไป
Credir: NASA/CXC & J.Vaughan
สำหรับการใช้งานกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา นักดาราศาสตร์ได้นำไปใช้รวบรวมข้อมูลของวัตถุประเภทต่าง ๆ หลากหลาย ทั้งกาแล็กซี เศษซากของซูเปอร์โนวา ดวงดาว และเนบิวลาดาวเคราะห์ โดยภาพที่เรารวบรวมมาให้ชมกันนี้ไม่ได้ใช้เพียงของข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราเท่านั้น แต่ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศอื่นมาช่วยทำให้ภาพสมบูรณ์ยิ่งขึ้นด้วย
ภาพสวยสีละมุนของนานาวัตถุท้องฟ้า
M82
Messier 82 หรือ M82 เป็นกาแล็กซีที่มีตำแหน่งการวางตัวทำมุมหันขอบเข้าหาโลก สิ่งนี้ทำให้นักดาราศาสตร์และกล้องโทรทรรศน์ สร้างภาพที่น่าสนใจขึ้น มันสามารถบอกเล่าว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อกาแล็กซีนี้อยู่ภายใต้ช่วงก่อตัวของดาวฤกษ์ รังสีเอกซ์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราที่ปรากฏเป็นสีน้ำเงินและสีชมพู แสดงให้เห็นก๊าซที่ไหลออกมาที่มีความยาวประมาณ 20,000 ปีแสง และได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าสิบล้านองศาจากการระเบิดของซูเปอร์โนวาซ้ำ ๆ ส่วนข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ที่ปรากฏให้เห็นเป็นสีแดงและสีส้มในภาพนี้แสดงให้เห็นโครงสร้างของกาแล็กซีในช่วงคลื่นที่ตามนุษย์มองเห็น
Abell 2744
กระจุกกาแล็กซีเป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในเอกภพที่เกาะกลุ่มเข้าด้วยกันโดยแรงโน้มถ่วง (ตรงตามชื่อเลยคือเป็นกระจุกที่รวมกันของหลาย ๆ กาแล็กซีนั่นเอง) พวกมันประกอบด้วยก๊าซร้อนยวดยิ่งจำนวนมหาศาลมีอุณหภูมิหลายสิบล้านองศา ซึ่งเรืองแสงได้ในรังสีเอกซ์ และสามารถสังเกตเห็นได้จากระยะห่างหลายล้านปีแสงระหว่างกาแล็กซี ภาพของกระจุกกาแล็กซี Abell 2744 นี้ ใช้การรวมระหว่างรังสีเอกซ์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา ซึ่งแสดงให้เห็นเป็นรังสีสีฟ้าที่แผ่กระจาย และแสงที่มองเห็นได้ด้วยตาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล จะปรากฏเป็นสีแดง สีเขียวและสีฟ้า
(ชมความงามของดวงดาวต่อ คลิกหน้า 2 ที่ด้านล่างเลย)
Supernova 1987A (SN 1987A)
เมื่อวันที่ 24 กุมภาพันธ์ 2530 นักดาราศาสตร์ในซีกโลกใต้ได้พบวัตถุท้องฟ้าใหม่ ในบริเวณใกล้เคียงกาแล็กซีที่เรียกว่า ‘เมฆแมกเจลแลนใหญ่ (Large Magellanic Cloud)’ สิ่งนี้คือการระเบิดของซูเปอร์โนวาที่สว่างที่สุดครั้งหนึ่งในรอบหลายศตวรรษ และในไม่ช้าก็รู้จักกันในชื่อซูเปอร์โนวา 1987A (SN 87A) ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราที่เป็นสีน้ำเงิน แสดงตำแหน่งของคลื่นกระแทกของซูเปอร์โนวาซึ่งคล้ายกับคลื่นโซนิคบูม (Sonic boom) จากเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง ที่มีปฏิสัมพันธ์กับมวลหรือวัตถุโดยรอบ กินพื้นที่ประมาณสี่ปีแสงจากจุดระเบิดตั้งต้น ส่วนข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ปรากฏเป็นสีส้มและสีแดง แสดงสิ่งที่หลงเหลือจากปฏิกิริยาโต้ตอบต่อเหตุการณ์นี้ในรูปของวงแหวน
Eta Carinae
ดาวดวงใดในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราจะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาเป็นรายต่อไป? นักดาราศาสตร์เองก็ไม่แน่ใจนัก แต่เป็นที่คาดการณ์กันว่า หนึ่งในนั้นน่าจะมี ‘อีตา คารินา (Eta Carinae)’ อยู่ด้วย อีตา คารินา ซึ่งประกอบด้วยดาวฤกษ์มวลมาก 2 ดวงที่โคจรใกล้กันมาก ในภาพนี้มีข้อมูล 3 ประเภทรวมกันอยู่ ได้แก่ ข้อมูลแสงจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งปรากฏเป็นสีขาว รังสีอัลตราไวโอเลตจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเช่นกัน โดยมันปรากฏเป็นสีฟ้าอ่อน และรังสีเอกซ์ที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา จะเป็นแสงสีม่วง การระเบิดของดาวดวงนี้ก่อนหน้านี้ ส่งผลให้เกิดวงแหวนร้อนจัด ของรังสีเอกซ์ที่พวยพุ่งออกมาจากก๊าซ มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2.3 ปีแสงล้อมรอบดาวทั้งสอง
Cartwheel Galaxy
กาแล็กซีนี้มีลักษณะคล้ายตาของวัว ซึ่งดูแล้วพอเหมาะพอเจาะพอดี เพราะลักษณะของมันส่วนหนึ่งเกิดจากกาแล็กซีขนาดเล็กพาดผ่านตรงกลางของวัตถุนี้ จนเกิดเป็นภาพที่ดูเหมือนเป็น ‘ลูกตา’ ขึ้น การชนกันอย่างรุนแรงก่อให้เกิดคลื่นกระแทกแผ่ออกไปทั่วกาแล็กซี ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของดาวจำนวนมาก รังสีเอกซ์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา ที่เป็นสีม่วง แสดงให้เห็นก๊าซร้อนที่ถูกกาแล็กซี Cartwheel ดึงลากออกไปถึงกว่า 150,000 ปีแสง เนื่องจากการชนกัน ส่วนแสงที่มองเห็นได้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ปรากฏเป็นสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน แสดงให้เห็นว่าการชนกันนี้อาจทำให้เกิดการก่อตัวของดาวที่บริเวณใดได้บ้าง
Helix Nebula
โดยปกติแล้วเมื่อดาวฤกษ์หมดเชื้อเพลิงลง มันจะขยายตัว ชั้นนอกของมันจะพองออกไปเรื่อย ๆ จากนั้นแกนกลางของดาวก็จะหดตัวลง เราเรียกระยะที่เกิดปรากฏการณ์นี้ว่า “เนบิวลาดาวเคราะห์” ซึ่งนักดาราศาสตร์คาดว่า ดวงอาทิตย์ของเราจะประสบเหตุการณ์เช่นนี้ในอีกประมาณ 5 พันล้านปีข้างหน้า การส่องดูดาวฤกษ์รุ่นพี่ เพื่อศึกษาทำความเข้าใจปรากฏการณ์นี้จึงเป็นเหมือนการทำนายสิ่งที่จะเกิดกับดวงอาทิตย์ของเราต่อไป
เนบิวลาเฮลิกซ์คือตัวอย่างของรุ่นพี่ที่ว่า สำหรับภาพเนบิวลาเฮลิกซ์นี้กินพื้นที่ในอวกาศทั้งสิ้นประมาณสี่ปีแสง เกิดจากการประมวลภาพด้วยข้อมูลของช่วงแสงที่หลากหลาย ทั้งข้อมูลอินฟราเรดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ที่ให้สีเขียวและสีแดง แสงที่มองเห็นด้วยตาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ที่แสดงออกมาเป็นสีส้มและสีน้ำเงิน ส่วนอัลตราไวโอเลตได้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ GALEX ทำให้เกิดเป็นสีฟ้า และข้อมูลรังสีเอกซ์จากโทรทรรศน์อวกาศจันทรานั้นจะปรากฏเป็นสีขาว ภาพที่ได้จึงสวยงามน่าตื่นตะลึงขนาดนี้ และถ้าหากสังเกตดี ๆ เราจะเห็นจุดสีขาวตรงกลางเนบิวลา นั่นคือดาวแคระขาวที่เคยเป็นแก่นกลางของดาวฤกษ์นั่นเอง
ด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำขึ้นทุกที คาดว่าเราคงจะได้เห็นภาพงาม ๆ จากอวกาศแบบนี้เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ รอติดตามชมกันเรื่อย ๆ นะคะ
อ้างอิง
พิสูจน์อักษร : สุชยา เกษจำรัส