จีนโชว์ผลงานกล้องโทรทรรศน์ตรวจจับพัลซาร์ โดย ดร.ไพจิตร วิบูลย์ธนสาร

เรื่องนี้ผมติดค้างท่านผู้อ่านมานาน จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ ผมเหลือบไปเห็นข่าวใหญ่ที่จีนโชว์ผลงานการตรวจจับพัลซาร์ของกล้องโทรทรรศน์ขนาดยักษ์ของตนเอง ก็เลยได้โอกาสมาพูดคุยกัน ...

การบินและอวกาศถือเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมเป้าหมายภายใต้นโยบาย Made in China 2025 ที่รัฐบาลจีนผลักดันการพัฒนาในช่วงเกือบทศวรรษที่ผ่านมา จนนำไปสู่นวัตกรรมที่จีนภาคภูมิใจ และจะสร้างประโยชน์แก่ชาวโลกอีกมากในอนาคต อาทิ สถานีอวกาศเทียนกง เครื่องบินพาณิชย์ C919 และโดรนขนาดใหญ่สำหรับการขนส่งสินค้าและผู้โดยสาร รวมทั้งกล้องโทรทรรศน์ขนาดยักษ์

กล้องโทรทรรศน์นี้มีชื่อย่อว่า “FAST” (Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope) เปิดตัวโครงการเมื่อปี 2016 และเริ่มดำเนินการอย่างเป็นทางการเมื่อต้นปี 2020  

FAST ตั้งอยู่ลึกเข้าไปพื้นที่ตอนในของเทือกเขา ราว 170 กิโลเมตรทางตอนใต้ของนครกุ้ยหยาง เมืองเอกของมณฑลกุ้ยโจว มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางถึง 500 เมตรหรือครึ่งกิโลเมตร ทำให้มีพื้นที่จานเท่ากับ 30 สนามฟุตบอลมาตรฐาน จึงนับเป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุจานเดียวที่ใหญ่ที่สุดในโลก และเชื่อกันว่ามีความไวในการตรวจจับสัญญาณมากที่สุดในโลกอีกด้วย 

ด้วยคุณสมบัติดังกล่าว ทำให้นักดาราศาสตร์ตั้งสมญานามของกล้องโทรทรรศน์นี้ว่าเป็น “Tianyan” หรือ “ดวงตาสวรรค์” 

ภายหลังการทำงานหนักอย่างต่อเนื่อง เมื่อกลางเดือนเมษายน 2024 หอดูดาวดาราศาสตร์แห่งชาติ (National Astronomical Observatories) ภายใต้สถาบันวิทยาศาสตร์จีน (Chinese Academy of Sciences) ได้เปิดเผยถึงผลงานของ FAST ว่าสามารถตรวจจับพัลซาร์ (Pulsars) มากกว่า 900 ตัว 

โดยในจำนวนนี้ มากกว่า 650 ตัวได้ผ่านการสํารวจ Galactic Plane Pulsar Snapshot (GPPS) ที่ตรวจสอบพร้อมกับ 4 จุดใกล้เคียงด้วยแล้ว

ฮั่น จินหลิน (Han Jinlin) นักวิทยาศาสตร์จาก NAOC กล่าวเสริมในเรื่องนี้ว่า พัลซาร์ที่ค้นพบประกอบด้วยพัลซาร์ไบนารี (Binary Pulsars) มากกว่า 120 ตัว พัลซาร์มิลลิวินาที (Millisecond Pulsars) มากกว่า 170 ตัว และพัลซาร์จางและไม่สม่ําเสมอ 80 ตัว

อนึ่ง พัลซาร์เป็นดาวนิวตรอน (Neutron Stars) หมุนเร็วที่มีต้นกําเนิดมาจากแกนระเบิดของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่กําลังจะตายผ่านการระเบิดของซุปเปอร์โนวา (Supernova) 

หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ พัลซาร์เป็นเศษดาวขนาดใหญ่ที่มีขนาดกะทัดรัดมาก ซึ่งในขณะที่หมุนเร็ว (บางครั้งหลายร้อยรอบต่อวินาที) จะปล่อยลําแสงของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถกวาดผ่านโลก เสมือน “ประภาคารจักรวาล” 

ผลการศึกษานี้มีความสําคัญต่อการทําความเข้าใจเศษซากความหนาแน่นและลักษณะการแผ่รังสีของดาวที่ตายแล้ว ซึ่งใช้ยืนยันการมีอยู่ของแรงโน้มถ่วงและหลุมดําในจักรวาล 

รวมทั้งยังอาจเป็นประโยชน์ต่อการให้พิกัดจักรวาลสําหรับการเดินทางระหว่างดวงดาวในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งการค้นพบพัลซาร์จางใหม่ๆ ในทางช้างเผือก (Milky Way) 

พูดถึงทางช้างเผือกแล้ว ผมขอออกนอกเรื่องหน่อย ผมเชื่อมั่นว่า หลายท่านที่ใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่ในชุมชนเมืองไม่ได้มีโอกาสเห็นมันมานานหลายปีแล้ว ขนาดผมเองที่ชอบดาราศาสตร์ ก็จำไม่ได้ว่าครั้งสุดท้ายที่ได้เห็นดวงดาวระยิบระยับเต็มท้องฟ้าเมื่อไหร่กัน จนกระทั่งเมื่อแวะไปเที่ยวเกาะใต้ของนิวซีแลนด์เมื่อไม่นานมานี้ 

ในทริปนั้น หลังลงจากการสัมผัสธารน้ำแข็งที่เม้าท์คุก (Mouth Cook) ผมกับคณะก็ตีรถต่อลงมาพักค้างคืนที่ทะเลสาบเทคาโป (Lake Tekapo) ซึ่งอยู่ย่านเขตอนุรักษ์ความมืดของท้องฟ้านานาชาติเออรากิแม็กเค็นซี่ (Aoraki Mackenzie International Dark Sky Reserve)

ค่ำคืนนั้น คณะของผมเลือกเดินเท้าจากร้านอาหารในตัวเมืองกลับที่พักที่ห่างออกไปราว 1 กิโลเมตร พอเดินห่างจากตัวเมืองออกไปสักหน่อย บ้านเรือนริมทางและเสาไฟฟ้าให้แสงสว่างก็ค่อยๆ หมดลง ความมืดเริ่มมาเยือนอย่างแท้จริง

เราต้องเปิดไฟฉายจากโทรศัพท์มือถือส่องทางเดินเพราะกลัวจะสะดุดพื้นทางเดินที่ไม่คุ้นชิน บรรยากาศเคร่งเครียดยิ่งขึ้นเมื่อคนในคณะนึกครึ้มใจและเริ่มเล่าเรื่องผีซะอีก แถมระหว่างทางดันมีคนเดินสวนมาชนิดได้ยินเสียงฝีเท้าก่อนเห็นตัวคน ตอนนั้นคณะเรานิ่งเงียบไประยะหนึ่ง

หลังจากเดินพ้นกันไปสักหน่อย ผมรู้สึกได้ว่าเราขยับมาเดินใกล้กันและส่งเสียงเรียกกันถี่ขึ้น ระยะทางดูไกลกว่าความเป็นจริงมาก เพราะมีเสียงบ่นว่า “ไหนว่าแค่หนึ่งกิโล” แต่เมื่อใกล้ที่พัก เราก็เห็นภาพแห่งความประทับใจเมื่อแหงนหน้าเห็นท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยดวงดาวและทางช้างเผือก

กลับมาคุยเรื่องกล้องโทรทรรศน์ FAST กันต่อดีกว่าครับ นับแต่เริ่มดำเนินโครงการ จีนทุ่มเทปรับปรุงประสิทธิภาพของ FAST ในทุกวิถีทาง 

เจียง เผิง (Jiang Peng) หัวหน้าวิศวกรของ FAST ให้ข้อมูลว่า ระยะเวลาสังเกตการณ์ของกล้องโทรทรรศน์ในปัจจุบันอยู่ที่ราว 5,300 ชั่วโมงต่อปี หรือกว่า 60% ของจำนวนชั่วโมงโดยรวมของปี ซึ่งเป็นการขยายขอบเขตการสํารวจจักรวาล และการค้นพบที่ตั้งของพัลซาร์จางและไม่สม่ำเสมอใหม่ๆ อีกมาก 

จีนยังพัฒนาความร่วมมือในโครงการกับนานาประเทศ อาทิ สหรัฐอเมริกา เยอรมนี และญี่ปุ่น ที่ส่งข้อเรียกร้องขอให้ใช้ FAST เฝ้าสังเกตการณ์การระเบิดของคลื่นวิทยุอย่างรวดเร็ว การสังเกตพัลซาร์ และการสํารวจไฮโดรเจนที่เป็นกลางรวมเป็นเวลาเกือบ 900 ชั่วโมง ซึ่งส่งผลให้ FAST กลายเป็นเครื่องมืออันทรงพลังหนึ่งของนักดาราศาสตร์ทั่วโลกในการค้นหาและเปิดเผยความลึกลับและวิวัฒนาการของจักรวาล 

โครงการนี้ยังเปิดโอกาสให้นักดาราศาสตร์ต่างชาติเข้าร่วมทํางานที่ NAOC ในตำแหน่งนักดาราศาสตร์พัลซาร์ รับผิดชอบการประมวลผลข้อมูลพัลซาร์และการเพิ่มประสิทธิภาพระบบความถี่ของเวลา

ทีมงานในโครงการล้วนมีคุณสมบัติพิเศษและความสามารถสูง อาทิ การจบปริญญาเอกด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์พัลซาร์จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ 

นอกจากนี้ โครงการ FAST ยังดึงดูดนักวิทยาศาสตร์ นักวิชาการ นักเรียนนักศึกษา และผู้สนใจจํานวนมาก ทั้งชาวจีนและชาวต่างชาติ ให้ไปเยี่ยมชมและศึกษาเรียนรู้สิ่งใหม่ๆ ในจักรวาล ซึ่งช่วยให้มุมมองใหม่แก่ชุมชนดาราศาสตร์ระหว่างประเทศ

ภายหลังการเยี่ยมชมโครงการ ทุกคนก็ล้วนประทับใจมากในขนาดและระดับเทคโนโลยีของกล้องโทรทรรศน์ รวมทั้งความมุ่งมั่นทุ่มเทและกระตือรือร้นของทีมงานในโครงการด้วยกันทั้งสิ้น

ประการสำคัญ นับแต่เริ่มโครงการ พัฒนาการด้านนวัตกรรมของจีนก็รุดหน้าไปอย่างรวดเร็ว หลายสิ่งต้องนำเข้ามาจากต่างประเทศในระยะแรกของโครงการ แต่ระยะหลัง จีนก็สามารถพัฒนาระบบและชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องได้ในราคาที่ถูกและมีคุณภาพดีกว่า

เห็นสัญญาณอย่างนี้แล้ว ดูท่าว่าจีนเตรียมจะโชว์ผลงานใหม่ กระโดดร่วมวงส่งออกนวัตกรรมด้านอวกาศสู่เวทีโลกในอนาคตอันใกล้ด้วยซะแล้ว ...