พรที่นักวิทยาศาสตร์ขอจากดวงดาว

Written by SCIENCES, STORIES

วิวที่สวยงามของท้องฟ้าอันว่างเปล่า ? อะไรทำให้เราตัดสินใจว่ามันว่างเปล่า ท้องฟ้าที่ประกอบไปด้วยดาวนับร้อยนับพันดวง เป็นเพียงไม่ถึงหนึ่งในล้านของดาวบนท้องฟ้าทั้งหมด พวกมันส่องแสงและอยู่ตรงนั้นมานานหลายล้านปี น่าเสียดายยิ่งนักที่กลไกแห่งธรรมชาติอนุญาตให้เราเฝ้าสังเกตมันในกรอบเวลาอันแสนสั้น

อากาศเย็นยามค่ำคืนและลมเบา ๆ คอยพัดให้นักดูท้องฟ้ายามค่ำคืนรู้สึกหนาวและกลายเป็นความเหงาอย่างน่าประหลาด แต่ความจริงแล้ว มันเป็นเรื่องโชคดีต่างหากที่เราอยู่ในเครื่องปรับอากาศขนาดยักษ์ที่เรียกว่าชั้นบรรยกาศ สูงขึ้นไปกว่านั้น อุณหภูมิผันแปรไปอย่างบ้าคลั่งในอวกาศ สสารต่าง ๆ ถูกทำให้สั่นสะเทือนและหยุดนิ่งได้ในเวลาอันสั้น ๆ ธรรมชาติไม่ได้อนุญาตให้เราเฝ้ามองดวงดาวจากบนนั้น สิ่งที่เราทำได้ก็เพียงแค่เฝ้ามองดวงดาวบนผืนดินที่พวกเราถือกำเนิด แผ่นดินเดียวกับที่บรรพบุรุษของเราเฝ้ามองมานับพันนับหมื่นปี

Hubble Ultra Deep Field – เป็นภาพถ่ายของเอกภพที่อยู่ลึกที่สุด ประกอบด้วยกาแล็กซีประมาณ 10,000 กาแล็กซี ที่มา – HUBBLE ESA/NASA

หากแต่ท้องฟ้าที่เราเห็นวันนี้อาจจะแตกต่างจากท้องทะเลแห่งปริศนาที่บรรพบุรุษของเรามองขึ้นไปและขอให้ดวงดาวประธานพรให้แก่พวกเขา ทุกวันนี้เราก็เฝ้าขอพรจากดวงดาวเช่นกันหากแต่สิ่งที่พวกเราขออาจจะไม่ใช่ขอให้หายจากโรคภัยไข้เจ็บ หรือขอให้ดวงดาวดูแลดวงวิญญาณของญาติที่เสียชีวิตแทนพวกเขา แต่พวกเราในยุคนี้ได้ขอพรอันเป็นพรที่จะทำให้เราสามารถเข้าใจการทำงานของเอกภพ เข้าใจกลไกลของธรรมชาติ เพื่อให้เราสามารถดูแลกันเองได้ดีกว่าเช่นเคย

ในปี 1610 กาลิเลโอผู้ใคร่ครวญในความอยากรู้แหงนหน้ามองขึ้นไปบนท้องฟ้าก็เกิดความสงสัยว่าบนนั้นดาวที่ส่องเป็นประกายระยิบระยับเหล่านั้นคืออะไร มีหน้าตาเป็นอย่างไร เขาจึงเกิดความคิดที่อยากจะมีดวงตาดวงใหญ่ ๆ เพื่อที่จะได้ทำให้ตัวของเขาเองนั้นมองเห็นสิ่งที่คิดว่าอยู่ไกลออกไปได้ชัดเจนมากขึ้น โดยสิ่งที่เขารู้ในสมัยนั้นมีเพียงเลนส์ตาของมนุษย์นั้นเป็นเลนส์นูนดังนั้นถ้าเขาจะทำดวงตาดวงใหญ่ก็ย่อมต้องทำจากเลนส์นูนเช่นเดียวกันกับตาของเขา เนื่องด้วยเขาได้รับไอเดียเรื่องกล้องส่องทางไกลของ Hahns Lippershey  จึงได้ลองผิดลองถูกจนกลายมาเป็นกล้องโทรทรรศน์แบบกาลิเลียนที่เราได้รู้จักกัน แต่สำหรับเขาแล้วมันคือดวงตาที่ใหญ่ขึ้นเยอะเลย นั่นทำให้เรายกย่องให้เขาเป็น บิดาแห่งดาราศาสตร์สมัยใหม่ ผู้ใช้เครื่องมืออันน่าตื่นเต้นเพื่อสนองความใคร่รู้ต่อความลับของดวงดาว

กาลิโลโอ ขณะกำลังสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ที่มา – ancients-bg.com

เวลาผ่านไปเรายังคงรอรับพรเหล่านั้นด้วยเครื่องไม้เครื่องมืออันทันสมัย ไม่ว่าจะเป็นกล้องโทรทรรศน์ จานรับสัญญาณและคลื่นต่าง ๆ ตัวดักจับอนุภาคเพื่อตรวจวัดพลังงานจากมัน หรือแม้กระทั่งความพยายามในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงด้วยการออกแบบการทดลองที่ชาญฉลาดที่อาศัยหลักการแทรกสอดของแสงเพื่อตรวจวัดการยืดหดของกาลอวกาศ

ในเกาะเขตร้อนไม่ห่างจากแผ่นดินอเมริกา เปอร์โตริโกในทะเลแคลิเบียน เป็นที่ตั้งของจานขนาดใหญ่ จานนี้ใช้รับสัญญาณในคลื่นวิทยุความถี่ต่าง ๆ จากนอกโลก ขนาดกว่า 300 เมตรของมัน ทำให้มันครองตำแหน่งกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ใหญ่ที่สุดในโลกมาตั้งแต่ปี 1963 แต่ก็ถูกทำลายด้วยสถิติใหม่ของกล้องโทรทรรศน์วิทยุจากเมืองจีนที่มีขนาดถึง 500 เมตร แต่สำหรับกล้องที่เปอร์โตริโกแล้ว มันได้สร้างบันทึกต่าง ๆ ที่สำคัญไว้ในประวัติศาสตร์มากมาย รวมถึงหากใครที่เคยดูหนังเรื่อง Contact ที่สร้างมาจากนิยายของ Carl Sagan นักสื่อสารวิทยาศาสตร์ระดับโลกที่เก่งมาก ๆ คนหนึ่ง

อุปกรณ์รับสัญญาณบนกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Arecibo ที่มา – Tom Balonek, Colgate U

ในปี 1968 จานนี้ได้ตรวจพบพัลซาร์ปู  ที่หมุนทุก ๆ 33 มิลลิวินาที ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของซากมหานวดารา SN 1054 ทำให้โลกได้รับรู้การมีอยู่จริงของดาวนิวตรอน ซึ่งก่อนหน้านี้ยังไม่เคยถูกค้นพบมาก่อน สิ่งที่พัดออกมาคือแสงซินโครตอน จากการสังเกตการณ์ผ่านกล้องโทรทรรศน์วิทยุนี้แล้วเราสามารถตรวจจับได้ในตั้งแต่คลื่นวิทยุจนถึงรังสีแกมม่า หลังจากนั้นการค้นพบดาวนิวตรอนและพัลซาร์ก็ได้เกิดขึ้นเรื่อย ๆ ต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน พรจากดวงดาวได้เดินทางมายังโลกมนุษย์แล้ว

พัลซาร์ปู ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราในช่วงคลื่น X-Ray ที่มา – NASA/CXC/SAO/F

ในยามกลางคืนเราได้ยินเสียงจากดวงดาวในรูปแบบของคลื่นความถี่ต่าง ๆ ถูกนำมาร้อยเรียงกันเป็นเสียงดนตรีจากฟากฟ้าจากเครื่องดนตรีที่ห่างออกไปแสนไกลที่เราเรียกว่าพัลซาร์ วัตถุบนท้องฟ้าลึกที่สาดรังสีแกมม่าไปทั่วจักรวาล หรือแม้กระทั่งหลุมดำ วัตถุปริศนาที่เรามองไม่เห็นแต่ก็ยังพยายามศึกษามันจากการเคลื่อนที่ของวัตถุต่าง ๆ รอบ ๆ ตัวมันอย่างใจจดใจจ่อ แม้ไม่มีใครเคยเห็นแต่เราก็สามารถพิสูจน์ได้ว่ามันมีอยู่จริง ยังไม่รวมภาพถ่ายในคลื่นแสงต่าง ๆ นับร้อยนับพันใบที่ถ่ายภาพเนบิวล่า กาแล็กซี่ และซากมหานวดาราที่กระจายอยู่ทั่วท้องฟ้า ชื่อของมันอาจฟังดูเยือกเย็นแต่แต่ซากศพของดาวฤกษ์เหล่านี้คือกลุ่มแก๊สที่มีอุณหภูมิสูงนับสิบล้านเคลวิน

ท่ามกลางท้องฟ้าและแผ่นน้ำแข็งสีขาวในแอนตาร์ติกา ณ ดินแดนใต้สุดของโลกที่น้อยคนจะได้เดินทางไปถึง นักวิจัยจำนวนหนึ่งกำลังใช้งานกล้อง South Pole Telescope กล้องโทรทรรศน์ในช่วงคลื่นไมโครเวฟ ที่ถูกออกแบบมาให้เฝ้ามองท้องฟ้าในค่ำคืนที่มืดมิดแต่สว่างไปด้วยแสงจากดาวนับล้านบนดินแดนที่ไร้ผู้มาเยือน กล้องขนาด 10 เมตรนี้มีความได้เปรียบจากกล้องบริเวณอื่น ๆ ของโลก

South Pole Telescope ที่มา – National Science Foundation

บนชั้นน้ำแข็งที่สูงเหนือระดับน้ำทะเล 2.8 กิโลเมตรนี้ทำให้มันอยู่สูงขึ้นไปบนชั้นบรรยากาศ อากาศเบาบางในขณะที่อากาศเย็นของขั้วโลกใต้ก็ช่วยลดความชื้นในชั้นบรรยากาศทำให้เราสามารถสังเกตคลื่นในช่วงความยาวคลื่นระดับมิลลิเมตรได้อย่างสะดวกมากขึ้น ผลงานของมันคือการช่วยเราค้นหากลุ่มกระจุกกาแล็กซี่ (Galaxy Cluster) ซึ่งจากการใช้เทคนิค Sunyaev–Zel’dovich effect ซึ่งเป็นการ distortion ของคลื่นไมโครเวฟพื้นหลัง (CMB) ด้วยหลักการกระเจิงคอมป์ตัน (โฟตอนจาก CMB สูญเสียพลังงานหลังจากที่เดินทางผ่าน Intracluster medium สสารจำพวกพลาสม่าที่ฟุ้งกระจายในกระจุกกาแล็กซี่) ทำให้เราสามารถค้นพบกระจุกกาแล็กซี่ใหม่ ๆ ได้นับร้อย ๆ

ห่างไปไม่ไกลจากกล้อง SPT อีกหนึ่งการขอพรจากดวงดาวที่ล้ำที่สุดเท่าที่มนุษย์จะเคยคิดมาได้นั่นคือสิ่งที่เรียกว่า IceCube ด้วยการออกแบบการทดลองที่แยบยลเพื่อเผยโฉมหน้าของอนุภาคไม่มีประจุมวลน้อยนิดที่ชื่อว่านิวตริโน่ นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบให้ก้อนน้ำแข็งทั้งก้อนเป็นกำแพงให้นิวตริโน่พุ่งชน หลังจากที่นิวตริโน่ถูกชะลอความเร็วด้วยแผ่นน้ำแข็งมหึมาของขั้วโลกใต้นี้จะนำไปสู่ปรากฏการณ์การแผ่รังสีเชอเรนคอฟ ซึ่งเปรียบได้กับ Shockwave ของแสง เมื่อเกิดปรากฏการณ์นี้ขึ้นอุปกรณ์ตรวจจับที่ร้อยเรียงเป็นทางยาวบนสายดิ่ง 86 เส้น ดิ่งลงไปที่ความลึกใต้ผิวน้ำแข็งถึง 2.5 กิโลเมตร จำนวนเส้นละ 60 ตัว รวม 5,160 จะส่งสัญญาณเตือนว่าอนุภาคที่ชื่อนิวตริโน่ได้ถูกจับได้แล้ว เมื่อผ่านการคำนวณ เราจะสามารถบอกถึงพลังงานและมวลของมันได้อย่างแม่นยำ

สถานีตรวจจับนิวตริโน่ IceCube ที่มา – National Geographic

นี่เป็นเพียงตัวอย่างพิธีกรรมขอพรต่อดวงดาวที่ถูกยกมาเพื่อตอบคำถามว่ามนุษย์ของเรานั้นใคร่รู้มากแค่ไหน การทดลองที่ถูกออกแบบมาอย่างปราณีตและชาญฉลาดอื่น ๆ ทั่วโลกของนักวิทยาศาสตร์ผู้เก่งกล้าจะช่วยให้เราเข้าใจธรรมชาติและความเป็นมาเป็นไปของเอกภพได้อย่างชัดเจน กล้องโทรทรรศน์รุ่นใหม่ ๆ จะถูกสร้างขึ้น ยานอวกาศอีกหลายสิบลำอยู่ในระหว่างการก่อสร้าง และอีกนับร้อยลำที่อยู่ในแบบร่างรอคอยการสร้างสรรค์ขึ้นมาให้เป็นความจริง หรือแม้กระทั่งยานอวกาศอีกหลายลำที่อยู่ระหว่างเดินทางไปยังดินแดนที่ไม่มีใครค้นพบมาก่อน ยานโอซิริสเร็กซ์เพิ่งเริ่มต้นภารกิจในการนำหินจากดาวเคราะห์น้อยกลับมาให้มนุษย์ได้ชื่นชม นิวฮอไรซันส์ ยังคงเดินทางตามล่า MU69 วัตถุในแถบไคเปอร์เป้าหมายใหม่ของมัน ยานโวยาเจอร์ทั้งสองลำยังคงใช้พลังงานที่เหลืออยู่เพียงน้อยนิดต่อลมหายใจสุดท้ายของมันและส่งข้อมูลผ่านโครงข่ายสื่อสารทางไกลข้ามจักรวาล Deep Space Network หาเราอยู่เนือง ๆ และยานอวกาศอีกนับร้อยลำที่ทำหน้าที่อย่างไม่เหน็ดเหนื่อยกับภารกิจแสวงหาปัญญาอันยิ่งใหญ่ของมนุษยชาติ

ภาพวาดยานนิวฮอไรซันส์ขณะสำรวจวัตถุชื่อ MU69 ที่มา – NASA/Johns Hopkins University

จะเห็นว่ามุมมองของเราต่อท้องฟ้าได้เปลี่ยนไป จากดวงไฟอันเร่าร้อนยามกลางวันกลายเป็นกลุ่มแก๊สแรงดันมหาศาลที่เกิดปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นส่งมอบพลังงานไปในรูปแบบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพร้อมกับอนุภาคพลังงานสูงอีกจำนวนหนึ่ง และเราก็ได้ทราบว่าก้อนแก๊สนี้เป็นเพียงหนึ่งในล้านพันล้านหรือร้อยล้านก้อนนิวเคลียร์ฟิวชั่นทั้งหมดในเอกภพที่อยู่ห่างไกลออกไปมากจนแสงของมันริบหรี่ ท้องฟ้าที่มืดมิดนั้นกลับเต็มไปด้วยอนุภาคต่าง ๆ มากมายที่เดินทางพุ่งเข้าหาตัวเราหลายล้านอนุภาคต่อวินาทีโดยที่เราไม่รู้ตัวและมองผ่านมันไปราวกับธาตุอากาศ (เพราะแท้จริงแล้ว มันเล็กกว่าธาตุอากาศหลายล้านเท่าน่ะสิ)

เท้าของเรายังอยู่บนดิน แต่สายตาของเราจับจ้องไปที่ดวงดาว ที่มา – Pixabay

เท้าของพวกเรายังอยู่บนผืนดิน แต่สายตาของเราจับจ้องขึ้นไปบนวัตถุบท้องฟ้า ทุกวันนี้มนุษย์ยังคงขอพรแก่ท้องฟ้า แต่พรของเราวันนี้เป็นการนำความรู้ที่เราได้จากมันมาใช้อย่างชาญฉลาด สุดท้ายแล้ว ในเอกภพอันกว้างใหญ่องค์ความรู้และภูมิปัญญาเหล่านี้คงไม่สามารถนำไปส่งมอบให้ใครได้มันจึงถูกใช้เพื่อดูแลพวกเราด้วยกันเอง เพื่อให้เราได้ทำความเข้าใจกับธรรมชาติ ชีวิต และสร้างสรรค์เครื่องมือต่าง ๆ เพื่อมาดูแลเพื่อนร่วมโลกและรักษาเผ่าพันธุ์ของพวกเราไว้ให้ยังคงวงจรนี้ไปอีกนานเท่านาน

อ้างอิง

IceCube Observatory

South Pole Observatory

A Brief History of Astronomy

The Arecibo Observatory: Puerto Rico

Last modified: December 14, 2017

Pichsinee P., I love you forever.