กล้องโทรทรรศน์ VLT ยิงเลเซอร์ 4 ลำสู่ท้องฟ้า เล็งเป้า เนบิวลาแมงมุม เพื่อสร้างดาวเทียมและแก้ไขภาพเบลอ

ในช่วงปลายปี 2025 ที่ผ่านมา หอสังเกตการณ์ยุโรปทางซีกโลกใต้ (ESO) เผยภาพถ่ายสุดตระการตา ขณะที่กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (VLT) กำลังยิงลำแสงเลเซอร์ 4 ลำ ขึ้นสู่ท้องฟ้ายามค่ำคืน โดยมีเป้าหมายไปที่ เนบิวลาแมงมุม (Tarantula Nebula) โดยเป็นส่วนหนึ่งของการทดสอบระบบอัปเกรดทางดาราศาสตร์ครั้งสำคัญที่จะช่วยให้นักดาราศาสตร์มองเห็นจักรวาลได้ชัดเจนยิ่งขึ้น 

ปฏิบัติการสร้างดาวฤกษ์เทียมด้วยแสงเลเซอร์

ภาพที่ปรากฏแสดงให้เห็นลำแสงเลเซอร์สีส้มพุ่งออกจากกล้องโทรทรรศน์หลักทั้ง 4 ตัวของหอสังเกตการณ์พารานัล (Paranal Observatory) ในทะเลทรายอะตาคามา ประเทศชิลี แม้ในภาพจะดูเหมือนเลเซอร์พุ่งตรงไปยังเนบิวลาที่อยู่ห่างไกล แต่ในความเป็นจริง ลำแสงเหล่านี้ถูกโฟกัสไปที่ระดับความสูงเพียง 90 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก

การยิงเลเซอร์ครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อกระตุ้นอะตอมของโซเดียมในชั้นบรรยากาศชั้นบน ให้เรืองแสงขึ้นมาจนดูเหมือนดาวฤกษ์เทียม (Artificial Stars) หรือดาวนำแสง (Guide Stars) ดาวเทียมเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิงให้กับระบบ Adaptive Optics (AO) ของกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยตรวจวัดและแก้ไขความบิดเบี้ยวของแสงที่เกิดจากความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศโลก (Atmospheric turbulence) เป็นสาเหตุที่ทำให้ดาวกระพริบและภาพถ่ายทางดาราศาสตร์เบลอ

ก้าวสำคัญสู่ยุคใหม่ของ GRAVITY+

ปฏิบัติการครั้งนี้เป็นส่วนหนึ่งของกิจกรรมการทดสอบระบบ (Commissioning) สำหรับการอัปเกรดระบบ GRAVITY+ ของกล้องโทรทรรศน์ VLT Interferometer (VLTI)

โดยปกติแล้ว เทคนิคการใช้ดาวนำแสงเลเซอร์มักจะใช้กับกล้องเพียงตัวเดียว แต่ความสำเร็จครั้งนี้คือการติดตั้งและใช้งานเลเซอร์กับกล้องโทรทรรศน์หลักขนาด 8.2 เมตร ทั้ง 4 ตัวพร้อมกัน ซึ่งช่วยให้ระบบอินเตอร์เฟอโรเมตรี (Interferometry) หรือการทำงานร่วมกันของกล้องหลายตัว สามารถรวมแสงและสร้างภาพที่มีรายละเอียดสูงเทียบเท่ากับกล้องโทรทรรศน์ขนาดยักษ์เพียงตัวเดียวได้

เบื้องหลังการสร้าง "ดาวฤกษ์เทียม" และการรวมแสง

หลักการทำงานของระบบนี้เริ่มต้นด้วยการยิงลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นไปในชั้นบรรยากาศโลกที่ระดับความสูงประมาณ 90 กิโลเมตร ซึ่งเป็นชั้นที่มีอะตอมของโซเดียมหนาแน่น

แสงเลเซอร์จะกระตุ้นอะตอมเหล่านี้ให้เปล่งแสงออกมาเป็นจุดสว่างเลียนแบบดาวฤกษ์ หรือที่เรียกว่า ดาวฤกษ์เทียม (Artificial Stars) แสงจากดาวเทียมเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิงที่เสถียรให้กับระบบ Adaptive Optics (AO) ช่วยให้คอมพิวเตอร์สามารถคำนวณและตรวจจับความบิดเบี้ยวของแสงที่เกิดจากความปั่นป่วนของชั้นบรรยากาศโลกได้

หลังจากนั้นกระจกภายในกล้องโทรทรรศน์ที่สามารถบิดงอได้ (Deformable mirrors) จะปรับรูปร่างตัวเองหลายพันครั้งต่อวินาที เพื่อแก้ไขความบิดเบี้ยวนั้นแบบเรียลไทม์ กระบวนการนี้ทำให้ภาพที่รับได้มีความคมชัดสูงเสมือนถ่ายจากอวกาศ ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดก่อนที่จะนำแสงจากกล้องยักษ์ทั้ง 4 ตัวมารวมกันผ่านเทคนิคอินเตอร์เฟอโรเมตรี เพื่อจำลองประสิทธิภาพให้เทียบเท่ากับกล้องโทรทรรศน์ขนาดมหึมาเพียงตัวเดียว

ประโยชน์สำคัญของการอัปเกรดให้กล้องทั้ง 4 ตัวมีระบบดาวนำแสงเลเซอร์เป็นของตัวเอง คือ การขจัดข้อจำกัดเดิมที่ต้องพึ่งพาดาวฤกษ์สว่างตามธรรมชาติในการนำแสง ซึ่งมีอยู่จำกัดและกระจายตัวไม่ทั่วถึง ความสำเร็จนี้ช่วยขยายขอบเขตการสังเกตการณ์ให้ครอบคลุมท้องฟ้าซีกโลกใต้ได้เกือบทั้งหมด ทำให้ VLT Interferometer กลายเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในโลกสำหรับการสำรวจวัตถุที่แสงจางและอยู่ไกลโพ้น เช่น การถ่ายภาพดาวเคราะห์นอกระบบ การศึกษาดาวฤกษ์ในกาแล็กซีอื่น หรือการสังเกตการณ์สภาพแวดล้อมรอบหลุมดำที่ใจกลางทางช้างเผือกได้อย่างชัดเจนยิ่งขึ้น

ทำไมต้องเล็งไปที่เนบิวลาแมงมุม?

ทีมดาราศาสตร์เลือกเล็งเป้าหมายไปที่ เนบิวลาแมงมุม (Tarantula Nebula) หรือ 30 Doradus ซึ่งตั้งอยู่ในเมฆแมเจลแลนใหญ่ (Large Magellanic Cloud) ดาราจักรบริวารของทางช้างเผือก ห่างออกไปประมาณ 160,000 ปีแสง

สาเหตุที่เลือกเนบิวลาแห่งนี้ เพราะมันเป็นเหมือนเรือนเพาะชำดวงดาว (Cosmic nursery) ที่มีการก่อตัวของดาวฤกษ์ที่รุนแรงและคึกคักที่สุดแห่งหนึ่งในกลุ่มดาราจักร ภายในเนบิวลานี้เต็มไปด้วยดาวฤกษ์มวลมหาศาลและกระจุกดาวอายุน้อย เช่น NGC 2070 และ R136 ซึ่งปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา

การทดสอบกับเป้าหมายที่มีความซับซ้อนและเต็มไปด้วยรายละเอียดเช่นนี้ จึงเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการทดสอบความแม่นยำและประสิทธิภาพของระบบ GRAVITY+ ที่ได้รับการปรับปรุงใหม่

และด้วยเทคโนโลยีการแก้ไขความเบลอของบรรยากาศขั้นสูงนี้ จะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถไขปริศนาเกี่ยวกับการกำเนิดและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์มวลมาก รวมถึงศึกษาผลกระทบที่ดาวเหล่านี้มีต่อสภาพแวดล้อมระหว่างดวงดาวได้อย่างละเอียดลึกซึ้งยิ่งขึ้นในอนาคต