ในตอนที่แล้ว เราได้รู้ว่านักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากๆ กันอย่างไร จึงได้ค้นพบสิ่งที่ไม่เคยเห็นกันมาก่อนเลย
ตอนนี้ จะเป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในช่วงทศวรรษ 1970–1980 ซึ่งเป็นช่วงแห่งการปฏิวัติความรู้ทางดาราศาสตร์
รถยนต์รุ่นใหม่ทันสมัยกว่ารุ่นเก่าอย่างไร กล้องโทรทรรศน์ก็เป็นเช่นเดียวกัน
มันต้องเยี่ยมยอดกว่ากล้องบรรพบุรุษอย่าง กล้องเฮล ที่มีขนาด 5 เมตรแน่นอน ที่เห็นชัดเจนข้อหนึ่งคือ ใช้พื้นที่ติดตั้งน้อยลง
กล้องรุ่นเก่ามีฐานติดตั้งแบบ อีเควทอเรียล (Equatorial) โดยแกนหนึ่งของกล้องจะอยู่ในแนวขนานกับแกนหมุนของโลก เพื่อติดตามท้องฟ้าที่หมุนไปตลอดเวลาได้ กล้องจะหมุนรอบแกนตัวเองด้วยความเร็วเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเอง
แต่ในกล้องรุ่นก้าวหน้าปัจจุบัน แกนทั้งในแนวตั้งและแนวราบอยู่ร่วมกัน (Altazimuth) ฐานติดตั้งแบบนี้ กล้องโทรทรรศน์จึงเหมือนเป็นกระบอกปืนใหญ่ เมื่อเลือกค่าของมุมเงยคือมุมในแนวตั้งได้แล้ว ก็จะรู้ตำแหน่งของเป้าหมาย
ส่วนในเรื่องการเคลื่อนที่ตามท้องฟ้า กล้องจะหมุนปรับแกนทั้งสองไปตลอดเวลาและมีความเร็วต่างกัน ที่สำคัญก็คือกล้องจะถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ เมื่อใช้พื้นที่น้อย ค่าก่อสร้างก็ถูกลง
ยิ่งกว่านั้น การมีโดมของหอดูดาวเล็กลง จะประหยัดค่าใช้จ่ายอื่นๆ ได้อีกมาก และประสิทธิภาพของกล้องสูงกว่าเดิม
ตัวอย่าง กล้องคู่แฝดเค็ก (Keck) ที่ฮาวาย มีกระจกขนาดถึง 10 เมตร ใหญ่เป็น 2 เท่าของกล้องเฮล แต่ติดตั้งในโดมหอดูดาวที่มีพื้นที่น้อยกว่ากล้องเฮล ที่ยอดเขา พาโลมาร์ เสียอีก
กระจกของกล้องก็มีพัฒนาการเรื่อยมา จากกระจกที่หนาและหนักมาก ปัจจุบันก็ทำให้บางและเบาลง
กระจกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายเมตรที่จะนำไปสร้างกล้องขนาดยักษ์ สามารถผลิตให้บางน้อยกว่า 20 เซนติเมตรเสียอีกและต้องติดตั้งเข้ากับโครงสร้างพิเศษ เพื่อไม่ให้กระจกที่บางมากๆ นี้แตกออก
ต้องใช้คอมพิวเตอร์และผู้ชำนาญการ มาช่วยกันวางกระจกให้อยู่ในตำแหน่งที่ดีที่สุด
ระบบนี้เป็นแบบสามารถปรับกระจกได้ คือปรับให้มาอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง เพราะกระจกอาจเลื่อนจากตำแหน่งเดิมไปเนื่องจากแรงโน้มถ่วง ลม หรืออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ตอนนี้เรามีกระจกที่เบาและบางมาก
ดังนั้นการติดตั้งโครงสร้างทั้งหมดรวมทั้งฐานกล้องจึงทำได้ง่ายมาก และราคาถูกกว่าด้วย
ปัจจุบันมีกล้องเทคโนโลยีใหม่ขนาด 3.6 เมตร สร้างโดยนักดาราศาสตร์ยุโรปในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ใช้เทคโนโลยีหลายอย่างเป็นครั้งแรก และจะเป็นต้นแบบเพื่อการสร้างกล้องต่อไป และแม้จะมีเทคโนโลยีก้าวหน้ามาก
แต่กล้องก็ยังติดตั้งในโดมแบบเดิมได้เทคโนโลยีใหม่ๆ ของกล้องโทรทรรศน์ ถือเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่มากจากนี้ไป กล้องขนาดใหญ่ 6 เมตร ถือเป็นเรื่องปกติธรรมดา
หอดูดาว มัวนา คี อยู่ที่จุดสูงสุดของมหาสมุทรแปซิฟิก อยู่สูง 4,200 เมตรจากระดับน้ำทะเล บนชายหาดของฮาวาย นักท่องเที่ยวเพลิดเพลินกับแสงแดดและเกลียวคลื่น
แต่ที่สูงขึ้นไปใกล้กันนั้น นักดาราศาสตร์กำลังหนาวเหน็บ ปฏิบัติงานอยู่บนยอดเขาสูง เพื่อเปิดเผยความลึกลับของเอกภพ
กล้องเค็ก เป็นกล้องใหญ่ที่สุดในโลก กระจกมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เมตร และบางมาก เรียงกันเหมือนกระเบื้องพื้นห้องน้ำ ประกอบด้วยส่วนย่อยที่เป็นกระจกรูปหกเหลี่ยม 36 ชิ้น แต่ละส่วนควบคุมความเที่ยงตรงได้ในระดับนาโนเมตร
ยักษ์ใหญ่ที่แท้จริงนี้ กำลังเฝ้าสังเกตสวรรค์เบื้องบน เพื่อข้อมูลที่สำคัญทางวิทยาศาสตร์ เมื่อฟ้ามืดบนยอดเขา มัวนา คี กล้องโทรทรรศน์ เค็ก จะรับและรวมแสงจากที่ไกลแสนไกลในจักรวาล กล้องคู่แฝดนี้จะรวบรวมแสงที่มีประสิทธิภาพสูงกว่ากล้องในอดีต
แล้วสังเกตอะไรบ้างในแต่ละคืน
กาแล็กซีคู่หนึ่งกำลังชนกัน ไกลออกไปพันล้านปีแสง
ดาวฤกษ์กำลังตายดับ วาระสุดท้ายก่อนกลายเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ หรืออาจพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ที่มีโอกาสจะมีสิ่งมีชีวิต
บนยอดเขา เซอร์โร พารานัล ในทะเลทราย อะตาคามา ในชิลี ดินแดนแห้งแล้งที่สุดบนโลก เราเห็นเครื่องมือดาราศาสตร์ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยสร้างกันมาบนโลก
ระบบกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของยุโรป หรือ VLT ประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์ 4 กล้อง แต่ละกล้องมีกระจกขนาด 8.2 เมตร ชื่อ Antu. Kueyen. Melipal. Yepun เป็นชื่อพื้นเมืองที่หมายถึง ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ กลุ่มดาวกางเขนใต้ และดาวศุกร์
กระจกขนาดใหญ่นี้ผลิตในเยอรมัน ขัดผิวในฝรั่งเศส ขนส่งทางเรือไปชิลี แล้วค่อยๆ นำข้ามทะเลทรายไปอย่างระมัดระวัง
เมื่อดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้า กล้องก็เริ่มทำงาน เปิดรับแสงดาวเข้าสู่กระจกกล้องในระบบทั้งหมด ความรู้ใหม่ๆ ก็ถูกค้นพบ
แสงเลเซอร์ที่ส่องขึ้นไปบนฟ้าที่มืด เป็นการไปสร้างแสงดาวประดิษฐ์ขึ้นมาในบรรยากาศ ณ จุดสูงเหนือศีรษะเราประมาณ 90 กิโลเมตร
เครื่องตรวจจับช่วงคลื่นจะตรวจว่า แสงนี้ผิดเพี้ยนไปมากน้อยอย่างไร ที่เกิดจากบรรยากาศของโลกรบกวน
คอมพิวเตอร์จะสั่งให้กระจกปรับตัวเองทันที เพื่อรวบรวมแสงที่ผิดเพี้ยนนั้นให้เข้ามาในกล้องด้วย เหมือนกับทำให้ดาวไม่กะพริบแสงนั่นเอง
เรียกว่าการปรับค่าทางแสง (adaptive optics) เป็นเทคนิคพิเศษสุดทางดาราศาสตร์ยุคนี้ ถ้าไม่มีวิธีการนี้ ภาพเอกภพที่ได้มาจะพร่ามัวเพราะชั้นบรรยากาศ แต่เทคนิคนี้จะทำให้ภาพคมชัดมาก
อุปกรณ์มหัศจรรย์อีกอย่างหนึ่ง ใช้เทคนิคการแทรกสอดของคลื่นแสง (interferometry)
หลักการคือ เมื่อแสงที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์ที่แยกกันอยู่ 2 กล้อง และต้องนำมารวมกันเป็นจุดๆ เดียว ต้องรักษาสัดส่วนคลื่นแสงของ 2 กล้องให้เหมือนเดิม
เมื่อปรับได้ละเอียดและเที่ยงตรงมากพอ ผลก็คือ แต่ละกล้องได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของกล้องโทรทรรศน์เพียงกล้องเดียว ที่มีกระจกใหญ่เท่าระยะห่างของกล้องทั้งสอง
เทคนิคนี้ทำให้กล้องมองเห็นเหมือนตานกอินทรี จึงช่วยให้กล้องขนาดเล็กอีกมากมาย ยกระดับการรับภาพที่มีรายละเอียดเทียบเท่ากล้องขนาดใหญ่
กล้องคู่แฝด เค็ก บนยอดเขา มัวนา คี ก็ใช้เทคนิคการแทรกสอดของคลื่นแสงนี้ด้วย ในกรณีของระบบกล้อง VLT กล้องทั้งสี่สามารถทำงานร่วมกันได้ และยังมีกล้องเสริมขนาดเล็กกว่าอีกหลายกล้อง ซึ่งพร้อมร่วมทำงานเมื่อต้องการภาพที่คมชัดมากขึ้น
กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ยังมีอีกหลายแห่งบนโลก เช่น กล้องซูบารุ และ เจมินีเหนือ ที่อยู่บนยอดเขา มัวนา คี กล้องเจมินีใต้ และ แมกเจลแลน ในชิลี กล้องโทรทรรศน์แบบสองตาขนาดใหญ่ในแอริโซนาแสถานที่ตั้ง ต้องปฏิบัติงานได้ดีที่สุด คือที่สูง แห้ง ฟ้าแจ่มใสและมืด
มีส่วนรับภาพใหญ่พอ ๆ กับสระว่ายน้ำ
มีอุปกรณ์ปรับค่าทางแสง (adaptive optics) ช่วยปรับภาพพร่ามัวที่เกิดจากชั้นบรรยากาศ และแยกแยะรายละเอียดของภาพขนาดใหญ่มากๆ ได้ด้วย ต้องขอขอบคุณ เทคนิคการแทรกสอดของคลื่นแสง
เพราะมีแรงโน้มถ่วงจากหลุมดำมวลมหาศาล พวกเรามาไกลมากจากวันเริ่มต้นของกาลิเลโอ
แปลและเรียบเรียงโดย
อาจารย์สิทธิชัย จันทรศิลปิน
