หลายคนบ่นกันว่าพวกสายวิทย์ยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เรียกก็ยาก จบมาก็หางานยาก เงินก็ไม่มีและจะเรียนไปทำไม
ถึงไม่มีตังซื้อข้าวกิน เราก็ยังมีดวงดาวบนท้องฟ้าไว้มองเพื่อความสวยงาม เพราะถึงอย่างไรสุดท้ายของเกมหมารุก ไม่ว่าผู้แพ้หรือชนะ ขุนหรือเบี้ย สุดท้ายก็จะมากองกันอยู่ในกล่องเดียวกัน และเกมที่ทุกคนกำลังเล่นอยู่นี้ก็คือเกมแห่งเทอโมไดนามิกที่เราไม่มีวันชนะ
แต่เวลาที่เรายังอยู่นี้มีเรื่องมากมายให้ศึกษา ค้นคว้า ธรรมชาติเต็มไปด้วยความมหัศจรรย์ และวิทยาศาสตร์ก็นับว่าเป็นกิจกรรมที่สนุกมากที่ได้ศึกษา สำรวจความลี้ลับของธรรมชาติ ใน Hubble volume นั้นมีอะไรมากมายให้เราได้ศึกษา
มนุษย์โฮโมซาเปียนซาเปียนแหงนหน้าไปมองท้องฟ้า ตั้งแต่หลายแสนปีที่แล้ว ทุกอารยธรรมมักจะมีตำนานเรื่องเล่าเกี่ยวกับดวงดาว การสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงดาวนับว่าซับซ้อนมาก เพราะเรามองบนโลกที่กำลังหมุนรอบตัวเอง และโลกก็ยังหมุนรอบดวงอาทิตย์ด้วย ในอดีตเรามองดวงดาวต่างๆด้วยตาเปล่า เพราะเทคโนโลยีต่างๆยังไม่พัฒนา
แต่ตอนนี้ ปี 2019 เทคโนโลยีพัฒนาไปมาก ต้องขอบคุณคนเก่าๆที่อยู่มาก่อนเรา ได้สร้างสิ่งต่างๆไว้ วันนี้เราจะมาดูกันว่านักวิทยาศาสตร์มอง ศึกษา ดวงดาวและเอกภพได้อย่างไร
1. คลื่นวิทยุ
เป็นคลื่นแสงที่มีความยาวคลื่นมากที่สุด คลื่นวิทยุถูกปล่อยมาจาก วัตถุหลายชนิดเช่น ดวงอาทิตย์ กาแล็กซี และเนบิวล่าเป็นต้น คลื่นวิทยุนั้นสามารถทะลุมายังพื้นผิวโลกได้ เราจึงเห็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุจำนวนมากตั้งอยู่บนพื้นโลก คลื่นวิทยุมีความยาวคลื่นที่มาก ฉะนั้นจะสังเกตได้ว่า จานรับสัญญาณจึงต้องใหญ่ และเพราะว่าความยาวคลื่นมาก ทำให้ความถี่มันน้อย มันจึงมีพลังงานน้อยกว่าคลื่นแสงที่เรามองเห็น นี่จึงเป็นอีกเหตุผลเพื่อใช้จานใหญ่เพื่อรวมสัญญาณ
2. แสงอินฟาเรด
แสงอินฟาเรดหรือ พลังงานความร้อน เช่นที่เรารู้สึกอุ่นจากดวงอาทิตย์ก็เพราะรังสีอินฟาเรดที่แผ่มาจากดวงาทิตย์นั่นเอง ทุกสิ่งในเอกภพแผ่รังสีเป้นบางส่วนของพลังงานของมันออกมาในรูปของ อินฟาเรด นั่นรวมถึงมนุษย์และสัตว์ด้วย อินฟาเรดถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ที่ชื่อวินเลียม เฮอเชลในปี ค.ศ. 1800 นักดาราศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์อินฟาเรดสำรวจสิ่งต่างๆบนท้องฟ้า
3. แสงที่มองเห็นได้หรือ visible light
นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นวัตถุในอวกาศที่ปล่อยแสงที่มองเห็นได้ออกมา หรือไม่ก็เป็นวัตถุที่ไม่ได้ปล่อยแสงออกมา แต่สะท้อนแสงที่มองเห็นได้มายังโลก เช่นดวงจันทร์เป็นต้น แสงที่มองเห็นได้ เมื่อสังเกตจากโลกมักมีปัญหาการบดบัง จากชั้นบรรยากาศและเมฆ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงนิยมสร้างกล้องไว้นอกโลก เช่นกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล โดยมันสามารถจับได้ทั้งคลื่นอินฟาเรด คลื่นอัลตราไวโอเลต รวมถึงแสงที่มองเห็นได้
ภาพ visible light จากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล ที่เราเห็นไม่ใช่ดวงดาวหนึ่งดวง แต่คือกาแลกซีทั้งอันที่มีดาวนับแสนล้านดวงในแต่ละอัน
4.แสงอัลตราไวโลเลต หรือแสงยูวี หรือแสงเหนือม่วง
แสงยูวีถูกปลดปล่อยจากดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ต่างๆ มายังโลก ซึ่งส่วนใหญ่แล้วมักจะถูกป้องกันโดยชั้นโอโซน การศึกษาแสงยูวีสามารถบอกเรื่องของ โครงสร้างและวิวัฒนาการของกาแลกซีแก่เรา
กล้องโทรทรรศน์ยูวี
5. เอกซเรย์
เอกซเรย์ถูกปล่อยโดยหลุมดำ ดาวนิวตรอน ระบบดาวคู่ เศษซากของซูปเปอร์โนวา รวมถึงดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ต่างๆ เอกซเรย์หรือรังสีเอกซ์จะถูกป้องกันโดยชั้นบรรยากาศของโลก
กล้องโทรทรรศน์เอกซเรย์ที่โด่งดังก็เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา หรือ กล้องรังสีเอกซ์จันทรา (
Chandra X-
ray Observatory) มันใช้กระจก 8 อันโฟกัสไปยังรังสีเอกซ์ส่องเข้ามา มันถูกตั้งชื่อตาม สุพรหมัณยัน จันทรเศขร นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลเชื้อสายอินเดีย
Chandra X-
ray Observatory
6. รังสีแกมม่า
คลื่นที่มีความยาวคลื่นสั้นมากที่สุดและก็มีพลังงานมากที่สุด รังสีแกมม่าในอวกาศมาจาก ดาวนิวตรอน พัลซาร์ การระเบิดของซุปเปอร์โนวา และพื้นที่บริเวณรอบหลุมดำ
กล้องโทรทรรศนรังสีแกมมาก็เช่น Fermi Gamma-ray Space Telescope
Fermi Gamma-ray Space Telescope
โอเคเราพอจะรู้กันคร่าวๆแล้วว่านักวิทยาศาสตร์มอง ดวงดาว เอกภพได้อย่างไร ยังมีอีกเรื่องหนึ่งที่น่าสนใจ เพราะเรารู้กันอยู่แล้วว่า เรามองเห็นคลื่นได้เฉพาะ visible light ที่เป็นสีอะไรก็ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของมัน ดังนั้นรูปต่างๆที่เราถ่ายได้จากอวกาศที่ไม่ได้มากจากกล้อง visible light คืออะไร คำตอบก็คือเราเรียกสิ่งนี้ว่า false-color imaging
คือตาของเราถูกวิวัฒนาการมาเพื่อให้มอง visible light ในช่วงที่แคบมากในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 400-700 นาโนเมตร เพื่อที่จะสร้าง false-color imaging นักวิทย์จะใช้คลื่น รังสีต่างๆ ที่เกินกว่าช่วง visible light มาสร้างเป็นรูปต่างๆ โดยใช้สีที่เรามองเห็นได้มาแทนรังสีเหล่านั้นแทน โดยสีที่เห็นเป็นสีต่างๆก็ขึ้นอยู่กับ intensity ของคลื่นเหล่านั้นนั่นเอง
ตัวอย่าง false-color imaging
เปรียบเทียบกันชัดๆ
ภาพนี้คือภาพ กาแลกซีแอนโดรเมดา ถ่ายโดย visible light
ภาพนี้คือภาพ กาแลกซีแอนโดรเมดา แต่เป็น false-color imaging ถ่ายในย่านคลื่นยูวี
ข้อดีของมันคือ วัตถุบางอย่างเราไม่สามารถมองเห็นด้วย visible light ได้ เราจึงต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ประเภทอื่นๆ หรือ ถึงแม้เราสามารถใช้กล้องที่ใช้ visible light เห็นได้แต่การใช้ false-color imaging อาจจะทำให้เราเห็นโครงสร้างอื่นๆเพิ่มเติมด้วย
วันนี้ก็ขอจบเนื้อหาเพียงแค่นี้ ขอบคุณครับ
เครดิต
-How Science Works: The Facts Visually Explained (How Things Work)
https://cseligman.com/text/pixnotes.htm
http://www.mcwetboy.com/mcwetlog/2010/04/falsecolour_astrophotography_explained.php
== นักวิทยาศาสตร์มอง ศึกษา ดวงดาวและเอกภพได้อย่างไร ==
หลายคนบ่นกันว่าพวกสายวิทย์ยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เรียกก็ยาก จบมาก็หางานยาก เงินก็ไม่มีและจะเรียนไปทำไม
ถึงไม่มีตังซื้อข้าวกิน เราก็ยังมีดวงดาวบนท้องฟ้าไว้มองเพื่อความสวยงาม เพราะถึงอย่างไรสุดท้ายของเกมหมารุก ไม่ว่าผู้แพ้หรือชนะ ขุนหรือเบี้ย สุดท้ายก็จะมากองกันอยู่ในกล่องเดียวกัน และเกมที่ทุกคนกำลังเล่นอยู่นี้ก็คือเกมแห่งเทอโมไดนามิกที่เราไม่มีวันชนะ
แต่เวลาที่เรายังอยู่นี้มีเรื่องมากมายให้ศึกษา ค้นคว้า ธรรมชาติเต็มไปด้วยความมหัศจรรย์ และวิทยาศาสตร์ก็นับว่าเป็นกิจกรรมที่สนุกมากที่ได้ศึกษา สำรวจความลี้ลับของธรรมชาติ ใน Hubble volume นั้นมีอะไรมากมายให้เราได้ศึกษา
มนุษย์โฮโมซาเปียนซาเปียนแหงนหน้าไปมองท้องฟ้า ตั้งแต่หลายแสนปีที่แล้ว ทุกอารยธรรมมักจะมีตำนานเรื่องเล่าเกี่ยวกับดวงดาว การสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงดาวนับว่าซับซ้อนมาก เพราะเรามองบนโลกที่กำลังหมุนรอบตัวเอง และโลกก็ยังหมุนรอบดวงอาทิตย์ด้วย ในอดีตเรามองดวงดาวต่างๆด้วยตาเปล่า เพราะเทคโนโลยีต่างๆยังไม่พัฒนา
แต่ตอนนี้ ปี 2019 เทคโนโลยีพัฒนาไปมาก ต้องขอบคุณคนเก่าๆที่อยู่มาก่อนเรา ได้สร้างสิ่งต่างๆไว้ วันนี้เราจะมาดูกันว่านักวิทยาศาสตร์มอง ศึกษา ดวงดาวและเอกภพได้อย่างไร
1. คลื่นวิทยุ
เป็นคลื่นแสงที่มีความยาวคลื่นมากที่สุด คลื่นวิทยุถูกปล่อยมาจาก วัตถุหลายชนิดเช่น ดวงอาทิตย์ กาแล็กซี และเนบิวล่าเป็นต้น คลื่นวิทยุนั้นสามารถทะลุมายังพื้นผิวโลกได้ เราจึงเห็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุจำนวนมากตั้งอยู่บนพื้นโลก คลื่นวิทยุมีความยาวคลื่นที่มาก ฉะนั้นจะสังเกตได้ว่า จานรับสัญญาณจึงต้องใหญ่ และเพราะว่าความยาวคลื่นมาก ทำให้ความถี่มันน้อย มันจึงมีพลังงานน้อยกว่าคลื่นแสงที่เรามองเห็น นี่จึงเป็นอีกเหตุผลเพื่อใช้จานใหญ่เพื่อรวมสัญญาณ
2. แสงอินฟาเรด
แสงอินฟาเรดหรือ พลังงานความร้อน เช่นที่เรารู้สึกอุ่นจากดวงอาทิตย์ก็เพราะรังสีอินฟาเรดที่แผ่มาจากดวงาทิตย์นั่นเอง ทุกสิ่งในเอกภพแผ่รังสีเป้นบางส่วนของพลังงานของมันออกมาในรูปของ อินฟาเรด นั่นรวมถึงมนุษย์และสัตว์ด้วย อินฟาเรดถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ที่ชื่อวินเลียม เฮอเชลในปี ค.ศ. 1800 นักดาราศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์อินฟาเรดสำรวจสิ่งต่างๆบนท้องฟ้า
3. แสงที่มองเห็นได้หรือ visible light
นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นวัตถุในอวกาศที่ปล่อยแสงที่มองเห็นได้ออกมา หรือไม่ก็เป็นวัตถุที่ไม่ได้ปล่อยแสงออกมา แต่สะท้อนแสงที่มองเห็นได้มายังโลก เช่นดวงจันทร์เป็นต้น แสงที่มองเห็นได้ เมื่อสังเกตจากโลกมักมีปัญหาการบดบัง จากชั้นบรรยากาศและเมฆ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงนิยมสร้างกล้องไว้นอกโลก เช่นกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล โดยมันสามารถจับได้ทั้งคลื่นอินฟาเรด คลื่นอัลตราไวโอเลต รวมถึงแสงที่มองเห็นได้
ภาพ visible light จากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล ที่เราเห็นไม่ใช่ดวงดาวหนึ่งดวง แต่คือกาแลกซีทั้งอันที่มีดาวนับแสนล้านดวงในแต่ละอัน
4.แสงอัลตราไวโลเลต หรือแสงยูวี หรือแสงเหนือม่วง
แสงยูวีถูกปลดปล่อยจากดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ต่างๆ มายังโลก ซึ่งส่วนใหญ่แล้วมักจะถูกป้องกันโดยชั้นโอโซน การศึกษาแสงยูวีสามารถบอกเรื่องของ โครงสร้างและวิวัฒนาการของกาแลกซีแก่เรา
กล้องโทรทรรศน์ยูวี
5. เอกซเรย์
เอกซเรย์ถูกปล่อยโดยหลุมดำ ดาวนิวตรอน ระบบดาวคู่ เศษซากของซูปเปอร์โนวา รวมถึงดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ต่างๆ เอกซเรย์หรือรังสีเอกซ์จะถูกป้องกันโดยชั้นบรรยากาศของโลก
กล้องโทรทรรศน์เอกซเรย์ที่โด่งดังก็เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา หรือ กล้องรังสีเอกซ์จันทรา (Chandra X-ray Observatory) มันใช้กระจก 8 อันโฟกัสไปยังรังสีเอกซ์ส่องเข้ามา มันถูกตั้งชื่อตาม สุพรหมัณยัน จันทรเศขร นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลเชื้อสายอินเดีย
6. รังสีแกมม่า
คลื่นที่มีความยาวคลื่นสั้นมากที่สุดและก็มีพลังงานมากที่สุด รังสีแกมม่าในอวกาศมาจาก ดาวนิวตรอน พัลซาร์ การระเบิดของซุปเปอร์โนวา และพื้นที่บริเวณรอบหลุมดำ
กล้องโทรทรรศนรังสีแกมมาก็เช่น Fermi Gamma-ray Space Telescope
Fermi Gamma-ray Space Telescope
โอเคเราพอจะรู้กันคร่าวๆแล้วว่านักวิทยาศาสตร์มอง ดวงดาว เอกภพได้อย่างไร ยังมีอีกเรื่องหนึ่งที่น่าสนใจ เพราะเรารู้กันอยู่แล้วว่า เรามองเห็นคลื่นได้เฉพาะ visible light ที่เป็นสีอะไรก็ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของมัน ดังนั้นรูปต่างๆที่เราถ่ายได้จากอวกาศที่ไม่ได้มากจากกล้อง visible light คืออะไร คำตอบก็คือเราเรียกสิ่งนี้ว่า false-color imaging
คือตาของเราถูกวิวัฒนาการมาเพื่อให้มอง visible light ในช่วงที่แคบมากในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 400-700 นาโนเมตร เพื่อที่จะสร้าง false-color imaging นักวิทย์จะใช้คลื่น รังสีต่างๆ ที่เกินกว่าช่วง visible light มาสร้างเป็นรูปต่างๆ โดยใช้สีที่เรามองเห็นได้มาแทนรังสีเหล่านั้นแทน โดยสีที่เห็นเป็นสีต่างๆก็ขึ้นอยู่กับ intensity ของคลื่นเหล่านั้นนั่นเอง
ตัวอย่าง false-color imaging
เปรียบเทียบกันชัดๆ
ภาพนี้คือภาพ กาแลกซีแอนโดรเมดา ถ่ายโดย visible light
ภาพนี้คือภาพ กาแลกซีแอนโดรเมดา แต่เป็น false-color imaging ถ่ายในย่านคลื่นยูวี
ข้อดีของมันคือ วัตถุบางอย่างเราไม่สามารถมองเห็นด้วย visible light ได้ เราจึงต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ประเภทอื่นๆ หรือ ถึงแม้เราสามารถใช้กล้องที่ใช้ visible light เห็นได้แต่การใช้ false-color imaging อาจจะทำให้เราเห็นโครงสร้างอื่นๆเพิ่มเติมด้วย
วันนี้ก็ขอจบเนื้อหาเพียงแค่นี้ ขอบคุณครับ
เครดิต
-How Science Works: The Facts Visually Explained (How Things Work)
https://cseligman.com/text/pixnotes.htm
http://www.mcwetboy.com/mcwetlog/2010/04/falsecolour_astrophotography_explained.php