นักดาราศาสตร์รู้ว่า ดาวเคราะห์แคระพลูโตโคจรรอบดวงอาทิตย์ที่ระยะห่าง 5,900 ล้านกิโลเมตร ซึ่งแสงต้องใช้เวลานาน 5 ชั่วโมง จึงจะเดินทางถึงพลูโต และถ้าไม่คำนึงถึงสิ่งที่ปรากฏในนวนิยายหรือภาพยนตร์วิทยาศาสตร์ นี่คือ ระยะทางไกลที่สุดที่มนุษย์อนาคตจะเดินทางถึง แต่ก็ใช้เวลาอีกนาน กระนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถสำรวจอวกาศที่อยู่นอกสุริยจักรวาลได้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ และอุปกรณ์ตรวจจับรังสีต่างๆ จากอวกาศ เช่น รังสีเอ็กซ์ รังสีแกมม่า รังสีคอสมิก รวมถึงนิวตริโนด้วย จึงทำให้รู้ธรรมชาติของดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุด (Alpha Centauri) ว่าอยู่ห่างจากโลก 4.25 ปีแสง วัดขนาดของกาแล็กซี่ทางช้างเผือกได้ว่ามีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 80,000 ปีแสง วัดระยะทางถึงกาแล็กซี่ Andromeda ได้ว่าอยู่ไกลออกไป 2 ล้านปีแสง และข้อมูลอื่นๆ อีกมากมาย ซึ่งองค์ความรู้เหล่านี้เป็นสิ่งที่ได้มาจากการใช้กล้องโทรทรรศน์ ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน และจะเพิ่มมากขึ้นอีกหลายพันเท่าในอนาคต
บทความนี้จะกล่าวถึงประวัติความเป็นมา และความสำเร็จของกล้องโทรทรรศน์ที่ได้อุบัติเมื่อ 400 ปีก่อน และทิศทางของการค้นคว้ากับความสนใจของนักดาราศาสตร์ในอนาคตอันใกล้นี้
ในระหว่างวันที่ 30 พฤศจิกายน ถึง 19 ธันวาคม ปี 1609 (รัชสมัยสมเด็จพระเอกาทศรถ) Galileo Galilei ใช้กล้องโทรทรรศน์ที่เขาสร้างเห็นภูเขา หุบเหวและที่ราบบนดวงจันทร์ จึงสเก็ตซ์ภาพที่เห็นลงในหนังสือชื่อ Starry Messenger ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1610 ที่เมือง Venice
อีกหนึ่งปีต่อมา Galileo ได้เห็น “ดาว” สี่ดวงที่เคลื่อนที่ได้ในบริเวณใกล้ผิวดาวพฤหัสบดี หลังจากที่ได้เฝ้าสังเกตเป็นเวลานาน Galileo ก็ตระหนักว่า “ดาว” ทั้งสี่คือดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดีการค้นพบนี้จึงทำลายความเชื่อเดิมที่ว่าดาวทุกดวงโคจรรอบโลก และGalileo ก็ได้เขียนรายงานต่อ Cosimo Medici ซึ่งเป็นผู้อุปถัมภ์ว่า ดาวเสาร์มิได้เป็นดาวโดดๆ หนึ่งดวง แต่ประกอบด้วยดาวสามดวงโคจรที่อยู่ใกล้กัน Galileo ไม่สามารถอธิบายสิ่งที่เห็นได้ จนกระทั่งปี 1659 (รัชสมัยสมเด็จพระนารายณ์มหาราช) Christiaan Huygens จึงเสนอเหตุผลสำหรับสิ่งที่ Galileo เห็นว่า ดาวเสาร์มีวงแหวนที่เป็นของแข็งล้อมรอบ
ในเดือนธันวาคมของปีเดียวกันนั้น Thomas Harriot ปราชญ์อังกฤษนับเป็นบุคคลแรกที่ได้เห็นจุดบนดวงอาทิตย์ ด้าน Galileo ก็ได้เห็นปรากฏการณ์ข้างขึ้นข้างแรมของดาวศุกร์ ซึ่งทำให้ Galileo รู้ทันทีว่า ดาวศุกร์โคจรรอบดวงอาทิตย์ มิใช่รอบโลก
ปี 1639 นักดาราศาสตร์ชื่อ Jeremiah Horrocks ซึ่งเป็นหนุ่มวัย 20 ปีได้เห็นดาวศุกร์โคจรตัดหน้าดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรก ปรากฏการณ์ศุกร์คราสนี้ทำให้ Harrocks ตั้งข้อสันนิษฐานว่า วงโคจรของดวงจันทร์รอบโลกมีลักษณะเป็นวงรี มิใช่วงกลม
ปี 1687 Isaac Newton เขียนตำรา “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” ซึ่งเป็นหนังสือวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ และยิ่งใหญ่มาก เพราะเป็นตำราที่ให้กำเนิดวิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์
ปี 1705 Edmund Halley เขียนหนังสือ “Synopsis of Cometary Astronomy” ซึ่งได้อธิบายลักษณะวงโคจรของดาวหาง Halley ว่าเป็นวงรีตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของ Newton
ปี 1781 William Herschel (รัชสมัยสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช) พบดาวเคราะห์ Uranus
ปี 1785 Herschel กับน้องสาวชื่อ Carolyn Herschel ใช้กล้องโทรทรรศน์สำรวจดาวฤกษ์ต่างๆ ในกาแล็กซี่ทางช้างเผือก และสามารถพิสูจน์ได้ว่า ทางช้างเผือกประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวนนับร้อยล้านดวงที่อยู่ใกล้กัน และมีลักษณะเป็นจานกลมที่ใจกลางโป่งนูน
วันที่ 23 กันยายน ปี 1846 นักดาราศาสตร์ชื่อ Urban Le Verrier เห็นดาวเคราะห์ Neptune เป็นคนแรกโดยใช้กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันในการคำนวณหาตำแหน่งของ Neptune
ปี 1877 นักดาราศาสตร์ชาวอิตาเลียนชื่อ Giovanni Schiaparelli รายงานการเห็น “คลอง” บนดาวอังคาร และ Percival Lowell นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันได้เสริมจินตนาการต่อว่า “คลอง” ที่เห็นนั้นแสดงว่า บนดาวอังคารมีมนุษย์
ปี 1908 สตรีชื่อ Henrietta Swan Leavitt พบว่า นักดาราศาสตร์สามารถใช้ดาวแปรแสง Cepheid เป็นเทียนมาตรฐานในการวัดระยะทางจากดาวดวงนั้นถึงโลกได้
ปี 1919 Arthur Eddington เดินทางด้วยเรือไปที่เกาะ Principia ซึ่งตั้งอยู่นอกฝั่งของทวีปแอฟริกาเพื่อสังเกตปรากฏการณ์สุริยุปราคาเต็มดวง และพบว่า ดาวที่มีมวลมหาศาล เช่น ดวงอาทิตย์สามารถบิดรูปทรงของอวกาศในบริเวณใกล้เคียงให้โค้งได้ ดังนั้น แสงจากดาวฤกษ์ที่ส่งมายังโลกเวลาผ่านใกล้ขอบของดวงอาทิตย์ จะเบี่ยงเบนทิศตามที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ได้พยากรณ์ไว้ทุกประการ การค้นพบนี้ทำให้ทุกคนรู้ว่าทฤษฎีของ Einstein อธิบายปรากฏการณ์แรงโน้มถ่วงได้ดีกว่าทฤษฎีของ Newton
ปี 1929 Edwin Hubble พบว่า กาแล็กซี่ต่างๆ กำลังเคลื่อนที่หนีจากโลก ซึ่งแสดงว่าเอกภพกำลังขยายตัว
ปี 1930 Clyde Tombaugh พบดาวเคราะห์แคระ Pluto โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่หอสังเกตการณ์ Lowell ในเมือง Flagstaff รัฐ Arizona
ปี 1952 Karl Jansky สร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ซึ่งรับสัญญาณคลื่นวิทยุ (มิใช่คลื่นแสง) จากอวกาศ และพบว่าบริเวณใจกลางของทางช้างเผือกส่งคลื่นวิทยุที่มีความเข้มสูงมาก
ปี 1951 James van Allen พบแถบรังสี Van Allen ซึ่งประกอบด้วยประจุไฟฟ้าจำนวนมากเหนือบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลก
ปี 1963 Maarten Schmidt ชาวอเมริกันพบ quasar ดวงแรก ซึ่งเป็นดาวที่ปล่อยพลังงานออกมาได้มากกว่าดาวฤกษ์ทั้งหมดในกาแล็กซี่ทางช้างเผือกประมาณแสนเท่า และนักดาราศาสตร์พบว่า quasar มักอยู่ที่ศูนย์กลางของกาแล็กซี่ ซึ่งตามปรกติจะมีหลุมดำขนาดใหญ่อยู่ และพลังงานมหาศาลที่ถูกปล่อยออกมานั้นเกิดจากการที่สสารรอบหลุมดำถูกหลุมดำดึงดูดอย่างรุนแรง ทำให้มวลที่ถูกดูดเข้าหลุมดำมีความเร่งสูง จนมวลนั้นแผ่รังสี
ปี 1964 Arno Penzias และ Robert Wilson พบรังสีไมโครเวฟภูมิหลังในอวกาศ ซึ่งเป็นรังสีที่หลงเหลือหลังการระเบิด Big Bang ปัจจุบันอุณหภูมิของรังสีมีค่าประมาณ 3 องศาสัมบูรณ์
ปี 1967 Jocelyn Bell เห็นดาว pulsar ที่ปล่อยสัญญาณออกมาเป็นจังหวะๆ อย่างสม่ำเสมอ สัญญาณนี้เกิดจากการหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่ไฮโดรเจนในดาวได้ถูกเผาผลาญไปจนหมดสิ้น
ปี 1968 ดาวเทียมสืบราชการลับในโครงการ Vela ได้เห็นการระเบิดปล่อยรังสีแกมมา (gamma ray burst) เป็นครั้งแรก นี่เป็นเหตุการณ์ที่ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ระเบิดตัวเองเมื่อ ถึงวาระสิ้นสุดของชีวิต
ปี 1971 นักดาราศาสตร์เห็นหลุมดำหลุมแรกในหมู่ดาวหงส์Cygnus X-1
ปี 1972 NASA ปล่อยยานอวกาศ Pioneer 10 และ Pioneer 11 ให้โคจรผ่านดาวเคราะห์ต่างๆ ในสุริยจักรวาล
ปี 1973 ยานอวกาศทั้งสองถ่ายภาพจุดแดงใหญ่ (Great Red Spot) บนดาวพฤหัสบดีได้
ปี 1974 Joseph Taylor และ Russell Hulse พบดาวพัลซาร์คู่ที่โคจรรอบจุดศูนย์กลางมวลของพัลซาร์ทั้งสอง เพราะความเร็วในการโคจรมีค่าประมาณ 1 ใน 10 ของความเร็วแสง และดาว pulsar ทั้งคู่อยู่ใกล้กันมาก คือ อยู่ไกลกันไม่เกินเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ การมีความเร็วสูงมากและมีความเร่งมากเช่นนี้ทำให้ดาวทั้งคู่แผ่รังสีคลื่นโน้มถ่วง (gravitational wave) การวิเคราะห์คลื่นดังกล่าวโดยนักดาราศาสตร์ทั้งสองได้ยืนยันความถูกต้องของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein
ปี 1977 NASA ปล่อยยาน Voyager 1 และ 2 ไปสำรวจดาวเคราะห์วงนอกของระบบสุริยะ เช่น ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ Uranus และ Neptune
ปี 1988 นักดาราศาสตร์แคนาดาพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงแรก ซึ่งกำลังโคจรรอบดาวฤกษ์ชื่อ Gleise 581
ปี 1990 ยานอวกาศ Magellan ใช้เรดาร์ทำแผนที่ผิวดาวศุกร์ และพบว่า ผิวดาวมีการเปลี่ยนแปลง เพราะบนดาวมีการระเบิดของภูเขาไฟ ดังนั้น ดาวศุกร์จึงเป็นดาวที่ยังมีชีวิตเหมือนโลก
ปี 1992 นักดาราศาสตร์โปแลนด์ชื่อ Aleksander Wolszczan และ Dale Frail พบดาวเคราะห์ 3 ดวงที่โคจรรอบดาว pulsar PSR 31257+12และดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ห่างจากโลกประมาณ 980 ปีแสง
ปี 1994 โดยอาศัยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble คนทั้งโลกสามารถเห็นดาวหาง Shoemaker – Levy 9 กำลังพุ่งชนดาวพฤหัสบดี
ปี 1995 กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble ถ่ายภาพเนบิวลา ชื่อ Eagle ได้ และเห็นพวยแก๊สพุ่งเป็นลำขนาดมโหฬารขึ้นไปในอวกาศ ซึ่งแสดงให้เห็นขั้นตอนการถือกำเนิดของดาวฤกษ์
ปี 1995 ในวันที่ 7 ธันวาคม ยานอวกาศชื่อ Galileo เดินทางถึงดาวพฤหัสบดีเพื่อถ่ายภาพผิวของดาว และดวงจันทร์บริวาร ก่อนจะพุ่งชนดาว และยานได้พบว่า ลึกลงไปใต้ผิวของดวงจันทร์ Europa ซึ่งเป็นดาวบริวารดวงหนึ่งมีทะเล
ปี 1998 นักดาราศาสตร์ Saul Permutter, Brian Schmidt และ Adam Riess ได้สังเกตเห็นว่า ดาว supernova หลายดวงกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยความเร่งภายใต้อิทธิพลของพลังงานมืด
ปี 1999 กล้องโทรทรรศน์อวกาศชื่อ Chandra ถ่ายภาพหลุมดำที่อยู่ที่ใจกลางของทางช้างเผือกได้
ปี 2001 ยานอวกาศ Wilkinson Mirowave Anisotropy ที่ถูกส่งขึ้นอวกาศเพื่อสำรวจรังสีไมโครเวฟพื้นหลัง วัดอายุของเอกภพได้ 13,700 ล้านปี
ปี 2003 นักดาราศาสตร์เห็น Sloan Great Wall ซึ่งเป็นกำแพงจักรวาลที่ประกอบด้วยกาแล็กซี่มากมาย จึงเป็นเทหวัตถุที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพ กำแพงนี้ยาวประมาณ 1,370 ปีแสง และอยู่ห่างจากโลกประมาณ 1,000 ล้านปีแสง
ปี 2004 ยานอวกาศ Cassini ที่ถูกส่งไปโคจรรอบดาวเสาร์พบดวงจันทร์บริวารของดาวเสาร์ดวงใหม่ๆ หลายดวง และพบทะเลที่ไม่มีน้ำ แต่เป็นของเหลว hydrocarbon บนดวงจันทร์ชื่อ Titan
ปี 2005 กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Spitzer Space Telescope เห็นดาวฤกษ์ดวงแรกๆ ที่ถือกำเนิดในเอกภพ
ปี 2008 กล้องโทรทรรศน์ Keck ที่ฮาวาย และกล้องโทรทรรศน์ Hubble ถ่ายภาพดาวเคราะห์ดวงแรกที่โคจรรอบดาวฤกษ์ได้
วันที่ 6 มีนาคม ปี 2009 กล้องโทรทรรศน์ Kepler ถูกปล่อยขึ้นอวกาศ เพื่อสังเกตดาวฤกษ์ 150,000 ดวงในกลุ่มดาว Cygnus และ Lyra ผลการสังเกตทำให้พบดาวเคราะห์นอกสุริยจักรวาล 324 ดวง ข้อมูลนี้จึงชี้นำว่า เอกภาพอาจมีดาวเคราะห์ที่เหมือนโลก และอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ที่ระยะทางพอเหมาะจนสามารถมีน้ำบนดาวได้มากถึง 40,000 ล้านดวง
ปี 2011 ยานอวกาศ MESSENGER (จากคำเต็ม MEcury Surface, Space Environment, GEochemestry, and Ranging) เป็นยานอวกาศยานแรกที่โคจรรอบดาวพุธเพื่อถ่ายภาพผิวดาว
ในปีเดียวกันนี้ ยานอวกาศ Dawn ของ NASA เป็นยานแรกที่เดินทางผ่านดาวเคราะห์น้อย Vesta ที่ระยะใกล้ และอีก 4 ปีต่อมา (2015) ยานนี้จะเดินทางถึงดาวเคราะห์แคระที่มีขนาดใหญ่ที่สุด คือ Ceres
ปี 2012 กล้องโทรทรรศน์ Hubble Deep Field ขนาด 2.4 เมตร เห็นกาแล็กซีที่ถือกำเนิดเมื่อ 13.2 ล้านปีก่อน ส่วนยานอวกาศ Wilkinson Microwave Anisotropy Probe วัดอายุของเอกภพได้ 13,772 ± 55 ล้านปี และตัวเลขที่วัดได้ล่าสุดในปี 2015 คือ 13,798 ± 37 ล้านปี
เมื่อถึงวันที่ 20 กันยายน 2012 นักดาราศาสตร์ได้สังเกตเห็นโมเลกุลน้ำตาลในแก๊สที่อยู่ในบรรยากาศของดาวฤกษ์ที่มีลักษณะคล้ายดวงอาทิตย์มาก
ปี 2013 นักดาราศาสตร์ได้พบว่า หลุมดำปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมามากถึง 20% ของรังสีคอสมิกภูมิหลัง
เมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม ค.ศ.2013 กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble ได้เห็นดาวเคราะห์ HD 189733 b ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 63 ปีแสง ดาวมีสีฟ้าของโคบอลต์ ซึ่งอาจจะเป็น “ทะเล”
ปี 2014 นักดาราศาสตร์ได้พบว่า ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์ 67 ดวง ดาวเสาร์มี 62 ดวง ดาวยูเรนัสมี 27 ดวง ดาวเนปจูนมี 14 ดวง พลูโตมี 5 ดวง ดาวอังคารมี 2 ดวง และโลกมีดวงจันทร์ 1 ดวง
ในปีเดียวกัน ยานอวกาศ Rosetta ขององค์การอวกาศยุโรปได้พบว่า ดาวหาง 67P/Churyumov-Gersaimenko ปล่อยไอน้ำออกสู่บรรยากาศเหนือดาวหางได้ แม้จะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ถึง 560 ล้านกิโลเมตร
1 มกราคม ปี 2015 นักดาราศาสตร์ได้พบดาวเคราะห์นอกสุริยจักรวาลแล้ว 1,854 ดวง ที่กำลังโคจรรอบดาวฤกษ์ 1,863 ดวง
ปี 2018 NASA จะส่งกล้องโทรทรรศน์ James Webb ไปอยู่ในอวกาศที่ตำแหน่ง L2 ของระบบดวงอาทิตย์-โลก ซึ่งอยู่ห่างออกไป 1.5 ล้านกิโลเมตร กล้องนี้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6.5 เมตร ประกอบด้วยกระจก 6 เหลี่ยม 18 ชิ้นเรียงต่อกัน เพื่อตรวจวัดอัตราการขยายตัวด้วยความเร่งของเอกภพ หาสสารมืด และสำรวจดูบรรยากาศเหนือดาวเคราะห์นอกสุริยะจักรวาล
ปี 2019 กล้องโทรทรรศน์ Large Synoptic Survey เส้นผ่านศูนย์กลางยาว 10 เมตร จะเริ่มทำงานที่ Chile
ปี 2021 กล้องโทรทรรศน์ Giant Magellan ที่ Chile ขนาด 25.2 เมตร จะเริ่มเดินเครื่อง
ปี 2022 กล้องโทรทรรศน์ Thirty-Meter เส้นผ่านศูนย์กลาง 30 เมตร ที่ฮาวายจะเปิดทำงาน
ปี 2024 กล้องโทรทรรศน์ European Extremely Large เส้นผ่านศูนย์กลาง 42 เมตร ที่หมู่เกาะ Canary หรือ Morocco หรือ Argentina หรือ Chile จะเริ่มทำงาน นี่จะเป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุด ที่แพงที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมา
อ่านเพิ่มเติมจาก Optical Astronomy in Perspective โดย C.H.Lineweaver และคณะใน Science 303, 59, 2004
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
