ทีมนักวิจัยนำโดยนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากสถาบันโพลีเทคนิคเรนส์ซีเลียร์ (Rensselaer Polytechnic Institute) ได้เสนอแนวคิดใหม่ในการสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีกระจกสะท้อนแสงเป็นทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้า ซึ่งอาจเป็นหนทางที่คุ้มค่าและมีประสิทธิภาพในการค้นหาดาวเคราะห์คล้ายโลกดวงใหม่ (Earth-like planets) นับเป็นก้าวสำคัญที่อาจเปลี่ยนโฉมหน้าการสำรวจอวกาศในอนาคต
ความท้าทายในการค้นหา “โลก 2.0”
“โลก 2.0” (Earth 2.0) เป็นคำที่นักวิทยาศาสตร์ใช้เรียกดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (exoplanet) ที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับโลกของเรามากที่สุด
การค้นหาดาวเคราะห์ที่คล้ายคลึงกับโลกและโคจรอยู่ในเขตเอื้ออาศัยได้ (habitable zone) ซึ่งเป็นระยะห่างที่เหมาะสมจากดาวฤกษ์เพื่อให้มีน้ำในสถานะของเหลวได้นั้น ถือเป็นหนึ่งในเป้าหมายสูงสุดของการสำรวจอวกาศ แต่ความท้าทายที่สำคัญคือการตรวจจับแสงที่จางมากของดาวเคราะห์ขนาดเล็กในขณะที่มันถูกบดบังด้วยแสงอันเจิดจ้าของดาวฤกษ์แม่ ซึ่งเปรียบเสมือนการพยายามมองเห็นหิ่งห้อยที่อยู่ข้างๆ สปอตไลต์ขนาดมหึมา
กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบันอย่าง เจมส์ เวบบ์ แม้จะสามารถมองเห็นกาแล็กซีอันไกลโพ้นและเนบิวลาที่กำเนิดดาวได้อย่างชัดเจน แต่สำหรับภารกิจการถ่ายภาพดาวเคราะห์โดยตรงในระบบสุริยะอื่นนั้นจำเป็นต้องใช้ความสามารถในการแยกภาพเชิงมุม (angular resolution) ที่สูงกว่ามาก การจะสร้างกล้องโทรทรรศน์ทรงกลมให้มีกำลังมากพอจะถ่ายภาพดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกจึงต้องใช้เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ถึง 20 เมตร ซึ่งเป็นขนาดที่แทบจะเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติและมีค่าใช้จ่ายสูงเกินไป
เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมนักวิจัยที่นำโดย ดร. ไฮดี นิวเบิร์ก (Heidi Newberg) ได้เสนอแนวคิดกล้องโทรทรรศน์สี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีขนาด 20 x 1 เมตร โดยการออกแบบนี้อาศัยหลักการทางฟิสิกส์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจจับดาวเคราะห์โดยเฉพาะ แทนที่จะสร้างกระจกวงกลมขนาดใหญ่เพื่อเพิ่มความคมชัดในทุกทิศทาง กล้องโทรทรรศน์สี่เหลี่ยมจะเน้นความคมชัดในทิศทางเดียว ซึ่งเพียงพอต่อการแยกแสงของดาวเคราะห์ออกจากแสงของดาวฤกษ์แม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
นอกจากนี้ กล้องโทรทรรศน์นี้ยังได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับแสงอินฟราเรดที่ความยาวคลื่น 10 ไมโครเมตรโดยเฉพาะ ซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่ดาวเคราะห์ที่มีน้ำในปริมาณมากจะเปล่งแสงออกมาอย่างชัดเจนที่สุดในปริภูมิ-เวลา (space-time) ซึ่งทำให้เป็นเครื่องมือในอุดมคติสำหรับการค้นหาดาวเคราะห์ที่มีคุณสมบัติคล้ายโลกอย่างแท้จริง
จากผลการศึกษาของทีมวิจัยพบว่า กล้องโทรทรรศน์สี่เหลี่ยมนี้สามารถทำภารกิจที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศขนาดใหญ่แบบดั้งเดิมทำไม่ได้ โดยคาดการณ์ว่ามันจะสามารถค้นพบดาวเคราะห์ที่มีแนวโน้มจะเป็น “โลก 2.0” ได้ถึงครึ่งหนึ่งของดาวเคราะห์คล้ายโลกทั้งหมดที่โคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ในระยะ 30 ปีแสง ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ประเมินว่ามีอยู่ประมาณ 30 ดวง และที่สำคัญคือ ภารกิจการค้นหานี้จะใช้ระยะเวลาไม่ถึงสามปีเท่านั้น
การค้นพบครั้งนี้เป็นการเปิดมุมมองใหม่ในการสำรวจอวกาศและอาจนำไปสู่การค้นพบ “โลก 2.0” ได้ในอนาคตอันใกล้ด้วยวิธีการที่คุ้มค่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าที่เคยเป็นมา ซึ่งจะช่วยสร้างฐานข้อมูลดาวเคราะห์ที่น่าสนใจสำหรับการศึกษาในเชิงลึกต่อไปในอนาคต
ข้อมูลอ้างอิง: Space. com
- Could a unique rectangular telescope be the key to finding Earth 2.0?
