สัญญาณเมเซอร์แรกของกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) เผยทีมวิศวกรศูนย์ปฏิบัติการดาราศาสตร์วิทยุ และนักวิจัยสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ ร่วมกันทดสอบระบบการทำงานกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติในโหมดสังเกตการณ์สเปกตรัม และประสบความสำเร็จในการรับสัญญาณแรกของ “เมเซอร์” จากบริเวณก่อกำเนิดดาวฤกษ์มวลมาก Westerhout 49 North (W49N) ด้วยอุปกรณ์รับสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุย่านแอล (L-band) เมื่อวันที่ 25 ตุลาคม 2565 ที่ผ่านมา หลังจากก่อนหน้านี้รับสัญญาณจากทางช้างเผือกและพัลซาร์ได้สำเร็จ

เมเซอร์ (MASER: Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) คือ ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ พบในวัตถุอวกาศ เช่น แก๊สรอบดาวหาง ชั้นบรรยากาศดาวฤกษ์ กลุ่มแก๊สก่อกำเนิดดาวฤกษ์ ฯลฯ เกิดจากอนุภาคหรือโมเลกุลถูกกระตุ้น (excited state) ทำให้ปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความเข้มสูงออกมาพร้อม ๆ กันและเหนี่ยวนำให้อนุภาคอื่นเกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องเป็นลูกโซ่ ถ้าผลลัพธ์ออกมาเป็นคลื่นแสงที่ตามองเห็น เรียกว่า Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) แต่ถ้าผลลัพธ์เป็นคลื่นไมโครเวฟจะเรียกว่า Maser

ดร.​ โคอิชิโร่ ซุกิยามะ นักวิจัยด้านการกำเนิดของดาวฤกษ์มวลมาก กลุ่มวิจัยดาราศาสตร์วิทยุ สดร. ศึกษาวิวัฒนาการของดาวฤกษ์มวลมากโดยการสังเกตเมเซอร์ กล่าวว่า สัญญาณแรกของเมเซอร์ในครั้งนี้ มาจากการทดสอบอุปกรณ์รับสัญญาณย่านแอล (L-Band) ที่ระดับความถี่ 1.0-1.8 กิกะเฮิร์ตซ์ ใช้สังเกตเมเซอร์ประเภทไฮดรอกซิล (OH) ในช่วงความถี่ 1.665 กิกะเฮิร์ตซ์และ 1.667 กิกะเฮิร์ตซ์ บริเวณเกิดดาวฤกษ์มวลมาก W49N ด้วยวิธีการสแกนแบบแรสเตอร์ (Raster scan) ซึ่งจะค่อย ๆ ขยับจานรับสัญญาณด้วยอัตราเร็วคงที่ไปตามแนวระนาบและแนวตั้งฉาก (ตามลำดับตัวเลขในภาพประกอบ) โดยแต่ละการสังเกตการณ์จะเว้นช่องว่างเป็นระยะ 600 ฟิลิบดา (arcsec) ครอบคลุมพื้นที่สังเกตการณ์เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส วิธีการสังเกตการณ์เช่นนี้ สามารถใช้ศึกษาวัตถุท้องฟ้าได้หลากหลายชนิด เช่น กลุ่มแก๊สในอวกาศ พัลซาร์ กาแล็กซี เป็นต้น

สำหรับ W49N เป็นบริเวณก่อกำเนิดดาวฤกษ์มวลมากที่นักดาราศาสตร์รู้จักกันดี เนื่องจากมีความสว่างที่สุด (สว่างกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 40 ล้านเท่า) และเป็นส่วนหนึ่งของ W49A ที่เป็นกลุ่มแก๊สก่อกำเนิดดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ ห่างจากโลกประมาณ 36,220 ปีแสง  มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราถึง 2 แสนเท่า และมีดาวฤกษ์มวลมากอายุน้อยที่กำลังเติบโตอยู่จำนวนมาก จึงถือเป็นห้องปฏิบัติการของนักดาราศาสตร์สำหรับศึกษาวิวัฒนาการและลักษณะทางกายภาพของดาวฤกษ์มวลมากที่กำลังก่อตัวในบริเวณดังกล่าว นอกจากนี้ การศึกษาดาวฤกษ์มวลมากที่มีขนาดตั้งแต่ 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ขึ้นไป ยังช่วยให้เข้าใจถึงวิวัฒนาการของกาแล็กซีและเอกภพมากยิ่งขึ้น เนื่องจากมีความสว่างมากและมีการสังเคราะห์ธาตุหนัก เช่น เหล็ก เป็นต้น

นายอภิชาต เหล็กงาม ผู้อำนวยการศูนย์ปฏิบัติการหอดูดาวแห่งชาติและวิศวกรรม  กล่าวว่า ความสำเร็จในครั้งนี้นับว่าเป็นอีกหนึ่งขั้นตอนสำคัญที่พิสูจน์ถึงศักยภาพในการศึกษาวิจัยและสังเกตการณ์ของกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ สำหรับอุปกรณ์รับสัญญาณที่ สดร. กำลังติดตั้งตัวต่อไป คือ อุปกรณ์รับสัญญาณย่านเค ( K-band)  ที่ระดับความถี่ 18.0-26.5 กิกะเฮิร์ตซ์ หากแล้วเสร็จจะสามารถสังเกตเมเซอร์น้ำ (H₂O) ในความถี่ 22.235 GHz ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมเซอร์น้ำในบริเวณเกิดดาวฤกษ์มวลมาก W49N เมื่อสามารถสังเกตทั้งเมเซอร์ไฮโดรเจนไฮดรอกซิลกับเมเซอร์น้ำได้ จะทำให้เข้าใจถึงวิวัฒนาการของดาวฤกษ์มวลมากในบริเวณนั้นได้มากขึ้น

ดร. วิภู รุโจปการ รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ กล่าวว่า กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 เมตร นอกจากจะเป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุแบบจานเดี่ยวที่ทันสมัยที่สุดในภูมิภาคเอเชีย และมีประสิทธิภาพสูงสุดในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ในขณะนี้แล้ว ยังมีแผนที่จะร่วมเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุนานาชาติ เพื่อร่วมเป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุแทรกสอดระยะไกล หรือเรียกว่า VLBI (Very Long Baseline Interferometry) ในกลุ่มประเทศต่าง ๆ ที่จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานเสมือนเป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ ให้มีศักยภาพในการศึกษาวิจัย และค้นพบองค์ความรู้ใหม่ ๆ ได้ในอนาคต