ดร.สมาพร ติญญนนท์ นักวิจัยกลุ่มวิจัยจักรวาลวิทยาและฟิสิกส์ดาราศาสตร์พลังงานสูง สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (NARIT) นำทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติ ศึกษาสเปกตรัมในย่านอินฟราเรดของวัตถุที่มีการระเบิด (astronomical transient) รวมกว่า 50 วัตถุ ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาด 10 เมตร Keck Observatory บนยอดภูเขาไฟโมนาเคอา เกาะฮาวาย ภายใต้โครงการ Keck Infrared Transient Survey (KITS) เพื่อเก็บข้อมูลและปูทางสู่การศึกษาทำความเข้าใจ “เอกภพ” ในย่านคลื่นอินฟราเรดด้วยกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เว็บบ์ ในอนาคต

ปัจจุบัน เรามีกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (James Webb Space Telescope) ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทันสมัยที่สุด กำลังสังเกตการณ์อยู่ในช่วงคลื่นอินฟราเรด และในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าจะมีกล้องโทรทรรศน์อวกาศแนนซี เกรซ โรมัน (Nancy Grace Roman Space Telescope) ที่ศึกษาในช่วงคลื่นอินฟราเรดอีกกล้อง จึงถือเป็นช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อที่สำคัญต่อการค้นพบใหม่ ๆ และกำลังจะเข้าสู่ยุคแห่งการค้นพบสำคัญทางด้านอินฟราเรดอย่างแท้จริง รวมไปถึงวัตถุใหม่ ๆ อีกมากที่ยังรอคอยการค้นพบอยู่ในอนาคต

วัตถุกลุ่มใหญ่ ๆ ที่จะมีการค้นพบในอนาคต ได้แก่ วัตถุท้องฟ้าที่มีการระเบิด (astronomical transient) เช่น การระเบิดซูเปอร์โนวา (supernova) ดาวฤกษ์ที่ตกลงไปในหลุมดำ (tidal disruption event) การชนกันของดาวฤกษ์ (luminous red nova) และด้วยเทคโนโลยีตัวรับภาพที่ดีขึ้น มีระบบอัตโนมัติที่สามารถบันทึกภาพท้องฟ้าในทุกบริเวณได้ซ้ำ ๆ กัน ทุก ๆ 24 ชั่วโมง จึงค้นพบวัตถุเหล่านี้มากขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้งานวิจัยเกี่ยวกับวัตถุเหล่านี้พัฒนาไปอย่างรวดเร็วในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา

อย่างไรก็ตาม วัตถุเหล่านี้มักจะศึกษาโดยกล้องโทรทรรศน์ที่ทำงานในช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็น ซึ่งที่ผ่านมาเรายังทำความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์เหล่านี้ในย่านอินฟราเรดได้น้อยมาก และแท้จริงแล้วย่านอินฟราเรดนั้นกลับเป็นย่านความยาวคลื่นที่กุมความลับสำคัญที่จะช่วยให้เราเข้าใจวัตถุเหล่านี้ได้ดีกว่าในรูปแบบแสงที่ตามองเห็นไม่สามารถทำได้ ยกตัวอย่างเช่น ซูเปอร์โนวาประเภท Ia ที่มีแสงที่คงที่ และเหมาะแก่การหาระยะทางกว่าในย่านอินฟราเรด เส้นสเปกตรัมสำคัญโดยเฉพาะฮีเลียม แสงจากฝุ่นและโมเลกุลที่เกิดขึ้นภายใน ล้วนแล้วแต่สามารถสังเกตเห็นได้เฉพาะในช่วงอินฟราเรดเท่านั้น แต่เรากลับมีข้อมูลเกี่ยวกับสเปกตรัมของปรากฏการณ์เหล่านี้ในย่านอินฟราเรดที่น้อยมาก ซึ่งเป็นปัญหาอย่างมากต่อการปฏิบัติงานของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ และเป็นปัจจัยความไม่แน่นอนที่เกิดขึ้นในการวางแผนการปฏิบัติงานของกล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมันที่กำลังจะเกิดขึ้นในอนาคต

ภาพจาก : NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team

ด้วยเหตุนี้ จึงได้มีการจัดตั้งโครงการ Keck Infrared Transient Survey (KITS) เพื่อสังเกตการณ์และจัดทำแคตตาล็อกสเปกตรัมของวัตถุที่เกิดการลุกวาบต่าง ๆ ในย่านคลื่นอินฟราเรด โดยการสังเกตการณ์อย่างต่อเนื่องเพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้น และนำข้อมูลอันมหาศาลเหล่านี้ประมวลผลผ่านระบบคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูง “ชาละวันคลัสเตอร์” (Chalawan High Performance Computing Cluster) ของ NARIT และเปิดเผยข้อมูล เพื่อให้นักดาราศาสตร์ทั่วโลกสามารถนำไปใช้ได้อย่างทันท่วงที ในรูปแบบของ Data Release หนึ่งในผลงานตีพิมพ์ทางวิชาการ

สเปกตรัมจาก Keck Infrared Transient Survey นี้ได้ถูกทำไปใช้ในงานวิจัยแล้วหลายชิ้น เช่น งานวิจัยของ Davis et al. (2023) ที่แสดงให้เห็นว่าดาวระเบิดประเภทใหม่ที่ไม่มีเส้นสเปกตรัมของฮีเลียมในช่วงคลื่นที่ตามองเห็น แท้จริงแล้วมีฮีเลียมอยู่ในปริมาณน้อย ซึ่งแสดงสัญญาณเฉพาะในช่วงคลื่นอินฟราเรด ในทางกลับกัน Yadavalli et al. (2023) ใช้สเปกตรัมจาก KITS เพื่อแสดงให้เห็นมีว่าการปะทุของดาวแคระขาวชนิดที่แสดงเส้นแคลเซียมที่เด่นกว่าปกติ (Calcium-strong transient) บางดวงมาจากดาวแคระขาวมวลมากที่ไม่มีฮีเลียมเหลืออยู่เลย Padilla Gonzalez et al. (2023) ใช้ข้อมูลของซูเปอร์โนวาจากดาวแคระขาวดวงหนึ่งเพื่อแสดงว่ามีฮีเลียมคงเหลือจากการระเบิดหรือไม่ Siebert et al. (2023) และ Kwok et al. (2023) ได้นำข้อมูลชุดนี้ไปรวมกับสเปกตรัมจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ เพื่อศึกษาการระเบิดของดาวแคระขาว ซึ่งบ่งชี้ว่าซูเปอร์โนวาดวงนี้เกิดจากการชนกันอย่างรุนแรงระหว่างดาวแคระขาวสองดวง

จากผลงานนี้ แสดงให้เห็นศักยภาพนักวิจัยไทยในการศึกษาวิจัยดาราศาสตร์ ซึ่งมีความรู้ความสามารถ และได้รับการยอมรับในระดับนานาชาติให้เป็นแกนนำในโครงการศึกษาระดับนานาชาติร่วมกับนักวิจัยจากสถาบันอื่น ๆ ทั่วโลก และสร้างผลงานที่สามารถวางรากฐาน และนำไปอ้างอิงเป็นฐานข้อมูลสำคัญที่จะก่อให้เกิดการขยายองค์ความรู้ความเข้าใจในธรรมชาติของเอกภพ ซึ่งเป็นใจความสำคัญของโครงสร้างวิทยาศาสตร์พื้นฐาน (Basic Science) รวมถึงผลักดันให้เกิดการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับประเทศ

นอกจากการค้นพบที่จะวางรากฐานให้กับงานวิจัยอนาคตแล้ว ผลงานจากฐานข้อมูลชุดนี้ยังเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น เพราะในที่สุดแล้ว ข้อมูลทั้งหมดที่ได้มาจากผลงานการนำทีมโดยนักวิจัย NARIT ครั้งนี้จะถูกเผยแพร่สู่สาธารณะ ให้นักดาราศาสตร์ทั่วโลกสามารถเข้าถึงฐานข้อมูลดังกล่าวได้ ซึ่งจะก่อให้เกิดงานวิจัยอื่น ๆ ตามมากอีกเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ ยังเปิดโอกาสให้นักเรียน นิสิต นักศึกษา ที่สนใจสามารถนำข้อมูลไปใช้ศึกษาวิจัยทั้งในระดับโรงเรียน และในระดับอุดมศึกษาได้อีกทางหนึ่งด้วย

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

แหล่งข้อมูลอ้างอิง : NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

ไทยนำทีม ! “นักดาราศาสตร์” ทั่วโลก สร้างฐานข้อมูลสเปกตรัมในช่วงอินฟราเรด