399 วิทย์คิดไม่ถึง กล้องโทรทรรศน์

ทุกคนคงคุ้นกันดีว่ากล้องที่ใช้กันกว้างขวางมากที่สุดคือกล้องจุลทรรศน์ (microscope) ที่เอาไว้ส่องดูวัตถุหรือสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กจนมองไม่เห็น และกล้องโทรทรรศน์ (telescope) ที่เอาไว้ส่องสิ่งที่อยู่ไกลมาก ๆ เช่นดวงดาวหรือกาแล็กซีต่าง ๆ

บันทึกเก่าแก่ที่สุดเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ย้อนกลับไปได้ถึงการขอสิทธิบัตร ค.ศ. ๑๖๐๘ ในเนเธอร์แลนด์ของช่างทำแว่นตาชื่อ ฮันส์ ลิปเปอร์ชีย์ (Hans Lippershey) โดยเป็นกล้องที่ใช้เลนส์กระจกแบบหักเหแสง (refracting telescope) ปีต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอี ได้ยินเรื่องนี้เข้าก็เลยลองสร้างกล้องลักษณะนี้ขึ้นใช้ส่องดูวัตถุในอวกาศ จนทำให้กลายเป็นกล้องโทรทรรศน์ที่โด่งดังที่สุดในประวัติศาสตร์ด้วยสามสาเหตุ

ประการที่ ๑ คือ กาลิเลโอนำกล้องที่ประดิษฐ์ขึ้นไปแสดงในงานเลี้ยงของสถาบันอักกาเดเมียเดย์ลินเซย์ (Accademia dei Lincei) ในกรุงโรม ชื่อ “ลินเซย์” มาจากชื่อของลิงซ์ (lynx) สัตว์ที่มีสายตาแหลมคมและเป็นสัญลักษณ์ของความยอดเยี่ยมในการสังเกตซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ น่าเสียดายที่สถาบันถูกไฟไหม้ใน ค.ศ. ๑๖๓๐ แต่ต่อมาก็มีการรื้อฟื้นก่อสร้างสถาบันดังกล่าวขึ้นใหม่ในช่วงทศวรรษ ๑๘๗๐ และกลายเป็น “บัณฑิตยสถานแห่งชาติอิตาลี” มีขอบเขตการทำงานครอบคลุมทั้งทางด้านวิทยาศาสตร์และวรรณคดี

ความสำคัญอีกประการหนึ่งของกล้องกาลิเลโอก็คือ นักคณิตศาสตร์ชาวกรีกชื่อ โจวันนี เดมีซีอานี (Giovanni Demisiani) ได้เห็นกล้องของกาลิเลโอจึงคิดชื่อเรียกกล้องพวกนี้ว่า telescope คำว่า tele- คือ โทร- หรือ “ไกล” ส่วนscope (ศัพท์บัญญัติของไทยใช้ว่า “ทรรศน์”) มีความหมายว่า “ดูหรือมอง” โดยมาจากคำในภาษากรีกโบราณว่า skopein

ในหนังสือชื่อ Starry Messenger ของกาลิเลโอ เขาเรียกอุปกรณ์นี้ว่า เพอร์สปิซิลลัม (perspicillum)

ประการสุดท้าย กาลิเลโอใช้กล้องดังกล่าวและตัวอื่น ๆ ที่สร้างต่อมาภายหลังสังเกตการณ์สำคัญ ๆ ทั้งเกี่ยวกับพื้นผิวดวงจันทร์และจุดดำบนดวงอาทิตย์ เป็นต้น

หลังจากการกำเนิดขึ้นของกล้องแบบหักเหแสง ต่อมามีการค้นพบว่าเลนส์วัตถุ (เลนส์ที่ใช้รวมแสงจากวัตถุที่ต้องการสังเกต) อาจใช้กระจกแทนได้ ซึ่งหากใช้กระจกรูปโค้งแบบพาราโบลา คล้าย ๆ กับจานโค้งในกล้องโทรทรรศน์จำนวนมาก (ทรงจานดาวเทียม) ก็จะช่วยแก้ปัญหาเรื่องความผิดเพี้ยนของสีและภาพได้ด้วย อีกทั้งกล้องแบบหักเหแสงยังมีข้อจำกัดคือมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่สุดได้ไม่เกิน ๑ เมตรเท่านั้น

เมื่อเวลาผ่านไปก็มีคนคิดค้นกล้องโทรทรรศน์อีกแบบหนึ่ง เรียกว่ากล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (reflecting telescope) ผู้ที่นำมาใช้งานอย่างจริงจังเป็นคนแรกคือ ไอแซก นิวตัน ทำให้กล้องได้ชื่อเรียกตามตัวไปด้วยว่า กล้องสะท้อนแสงแบบนิวตัน (Newtonian reflector)

ปัจจุบันมีกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า ๑๐ เมตร และกำลังมีผู้สร้างกล้องที่มีขนาด ๓๐-๔๐ เมตรอยู่อีกด้วย

ที่กล่าวมาทั้งสองแบบเป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้สังเกตการณ์และถ่ายภาพในช่วงคลื่นแสงที่ “มองด้วยตาเห็นได้” แต่ดูเหมือนช่วงคลื่นดังกล่าวจะให้มุมมองแคบเกินไปสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในยุคปัจจุบัน จึงมีการคิดค้นกล้องโทรทรรศน์แบบต่าง ๆ ที่ใช้ช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแถบอื่นที่ตามนุษย์มองไม่เห็น เช่น รังสีแกมมา เอกซ์ อัลตราไวโอเลต อินฟราเรด คลื่นวิทยุ เป็นต้น

ดังในภาพประกอบจะเห็นเนบิวลาปูในช่วงคลื่นที่แตกต่างกันถึงหกแบบ

กล้องโทรทรรศน์แต่ละชนิดจะจับภาพหรือสัญญาณในช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแตกต่างกัน หลายช่วงคลื่นก็ตรวจจับบนโลกได้ยาก หรือผิดเพี้ยน เนื่องจากถูกรบกวนด้วยชั้นบรรยากาศ จึงต้องมีการนำกล้องโทรทรรศน์รุ่นใหม่ ๆ ไปติดไว้กับดาวเทียมในวงโคจร

การที่สัญญาณที่รับอาจไม่ใช่ “แสง” นี่เอง บางครั้งภาพเกี่ยวกับอวกาศที่เราเห็นจึงมาจากการ “แต่งสีเทียม” ให้กับสัญญาณภาพ (ที่เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์อีกที