ฉันเป็นนักดาราศาสตร์ที่มีรัศมีต่ำกว่ามิลลิเมตรคนแรกของโลก ข้อความนี้มีแนวโน้มที่จะสร้างความรำคาญให้กับเพื่อนร่วมงานของฉัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่ใช้เครื่องตรวจจับขนาดต่ำกว่ามิลลิเมตรเพื่อใส่กล้องโทรทรรศน์ออปติกและอินฟราเรดที่ยืมมาเป็นเวลาหนึ่งทศวรรษก่อนที่ฉันจะมีส่วนร่วมในภาคสนามเสียด้วยซ้ำ แต่มันเป็นความจริงในแง่ที่ว่าฉันเป็นคนแรกที่สังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เคลิร์ก
แม็กซ์เวลล์ (JCMT)
ในวันที่เปิดทำการบนยอดเขาเมานาเคอาในฮาวายเมื่อ 25 ปีที่แล้ว JCMT เป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาดมิลลิเมตรย่อยโดยเฉพาะตัวแรกของโลก แม้ว่าวันแรกนั้นมันจะยังไม่แสดงพฤติกรรม แต่ก็มีแนวโน้มที่จะเบี่ยงเบนไปจากทุกที่ที่ฉันชี้ไป นอกจากนี้ยังมีปัญหาพื้นฐานอีกมากมายที่นักดาราศาสตร์
ระดับมิลลิเมตรต่ำกว่านั้นต้องเผชิญ นั่นคือไม่มีกล้องที่มีความลึกระดับมิลลิเมตรเลยแม้แต่น้อย ทั้งหมดที่ฉันมีคือเครื่องตรวจจับเพียงเครื่องเดียวที่สามารถวัดความแรงของการแผ่รังสีระดับต่ำกว่ามิลลิเมตรได้ในทิศทางที่แม่นยำที่ JCMT ชี้ไปเท่านั้น ซึ่งในวันนั้นไม่แม่นยำมากนัก ดังนั้น เพื่อให้ได้ภาพท้องฟ้า
ที่มีขนาดต่ำกว่ามิลลิเมตร ฉันต้องเล็งกล้องโทรทรรศน์ไปในทิศทางหนึ่งและวัดความแรงของรังสีในทิศทางนั้น ก่อนที่จะหมุนกล้องโทรทรรศน์เล็กน้อยและวัดความแรงของรังสีในทิศทางใหม่ และดังนั้น และอื่น ๆ วาดภาพตามตัวเลข ถ้าคุณต้องการ ประมาณ 10 ปีต่อมา ในที่สุดเราก็ได้กล้อง
ที่มีความละเอียดต่ำกว่ามิลลิเมตร แต่มีเพียง 37 พิกเซลเท่านั้น นั่นยังทำให้เราตามหลังนักดาราศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับแสงที่ตามองเห็น ซึ่งถึงอย่างนั้น หนึ่งล้านพิกเซลก็เป็นเรื่องปกติ แน่นอนว่าเทคโนโลยีได้ก้าวไปไกลถึงขนาดที่โทรศัพท์มือถือส่วนใหญ่ในปัจจุบันมีกล้องที่สามารถบันทึกได้
หลายเมกะพิกเซล เมื่อวันที่ 14 พฤษภาคม พ.ศ. 2552 ในที่สุดนักดาราศาสตร์ที่มีความลึกน้อยกว่ามิลลิเมตรก็สามารถติดต่อกับเพื่อนร่วมงานด้านทัศนศาสตร์ได้ เมื่อ จากองค์การอวกาศยุโรป หอสังเกตการณ์อวกาศระเบิดออกจากเฟรนช์เกียนาในอเมริกาใต้ หอดูดาวแห่งนี้
ตั้งชื่อตาม
เซอร์ วิลเลียม เฮอร์เชล นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน ผู้ค้นพบรังสีอินฟราเรดและดาวเคราะห์ยูเรนัส โดยได้รับความช่วยเหลือจากแคโรไลน์ น้องสาวของเขาโอกาสที่ยอดเยี่ยมแถบคลื่นย่อยมิลลิเมตร ซึ่งประกอบด้วยการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความยาวคลื่นระหว่าง 100 ไมโครเมตรถึง 1 มิลลิเมตร
เป็นแถบคลื่นสุดท้ายที่จะเปิดสำหรับดาราศาสตร์ มันเป็นพรมแดนแม่เหล็กไฟฟ้าขั้นสุดท้าย ถ้าคุณต้องการ เหตุผลหนึ่งที่นักดาราศาสตร์ขนาดต่ำกว่ามิลลิเมตรยังตามหลังนักดาราศาสตร์เชิงแสงซึ่งเคยถ่ายภาพท้องฟ้าในยุควิกตอเรียมาก่อน นับเป็นความลำบากใจของความร่ำรวย แทบทุกอย่าง
ปล่อยรังสีในระดับต่ำกว่ามิลลิเมตร ในขณะที่วัตถุที่ร้อนจัดเท่านั้นที่ปล่อยแสงออปติกออกมา ดังนั้น นักดาราศาสตร์เชิงแสงจึงทำเรื่องง่ายๆ ได้ นั่นคือการหลีกเลี่ยงวัตถุชิ้นเดียวที่ขวางทาง ซึ่งก็คือดวงอาทิตย์ พวกเขาเพียงแค่ต้องทำงานในเวลากลางคืน อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ที่มีระดับต่ำกว่ามิลลิเมตร
ต้องรับมือกับความจริงที่ว่าทุกสิ่งรอบตัวเราปล่อยโฟตอนที่ท่วมท้นไปด้วยโฟตอนที่ต่ำกว่ามิลลิเมตร ดังนั้นวิธีเดียวที่จะตรวจจับสัญญาณจางๆ จากท้องฟ้าโดยที่ไม่ถูกรังสีขนาดไม่ถึงมิลลิเมตรจากตัวกล้องมากเกินไปก็คือทำให้กล้องเย็นลงจนต่ำกว่าศูนย์สัมบูรณ์น้อยกว่าหนึ่งองศา ซึ่งจะช่วยลดการแผ่รังสี
จากกล้องให้อยู่ในระดับจิ๋วๆ . ตัวอย่างเช่น กล้องบน ถูกทำให้เย็นลงถึง 0.3 K โดยใช้ฮีเลียมเหลวจำนวนมาก ปัญหาอีกประการหนึ่งสำหรับดาราศาสตร์ขนาดต่ำกว่ามิลลิเมตรคือไอน้ำในชั้นบรรยากาศดูดซับรังสีชนิดนี้ ซึ่งหมายความว่าเทคนิคนี้สามารถทำได้จากยอดภูเขาสูงในช่วงความยาวคลื่น
เพียงไม่กี่ช่วงคลื่นที่ปราศจากการดูดกลืนน้ำเท่านั้น นั่นคือเหตุผลที่ในยุคก่อน JCMT นักดาราศาสตร์ต้องแสดงความกล้าหาญ ขนส่งอุปกรณ์แช่แข็งที่ยุ่งยากไปยังสถานที่ห่างไกลและไม่เอื้ออำนวย เช่น ยอดเขาเมานาเคอา ซึ่งอยู่สูงจากระดับน้ำทะเลมากกว่า 4,000 เมตร ซึ่งมีเงื่อนไข
แห้งอย่างเหมาะสม และเมื่อไปถึงที่นั่น นักดาราศาสตร์ที่มีรัศมีต่ำกว่ามิลลิเมตรมีเวลาเพียงสั้นๆ ในการทำให้ชุดอุปกรณ์ติดสลักทำงานก่อนที่นักดาราศาสตร์ทั่วไปจะเข้ามารับช่วงต่อ แก้ปัญหาเรื่องความชื้นโดยสิ้นเชิงด้วยการตั้งอยู่ในอวกาศ ความจริงแล้ว มีกระจกขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยส่งขึ้นสู่อวกาศ
โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3.5 เมตร ซึ่งใหญ่กว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลด้วยซ้ำ แต่ในขณะที่กล้องฮับเบิลโคจรรอบโลกทุกๆ 90 นาที โดยอยู่ห่างจากพื้นผิวเพียง 560 กม. เฮอร์เชลอยู่ที่จุดลากรองจ์อันที่สอง L2 ซึ่งอยู่ห่างจากเราประมาณ 1.6 ล้านกิโลเมตร เป็นหนึ่งในห้าจุดที่วัตถุขนาดเล็ก
(เฮอร์เชล)
สามารถอยู่นิ่งได้เมื่อเทียบกับวัตถุขนาดใหญ่กว่าสองวัตถุใดๆ ในกรณีนี้คือโลกและดวงอาทิตย์ L2 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ เนื่องจากอยู่ไกลจากโลกของเรามาก ซึ่งเป็นสัญญาณรังสีต่ำกว่ามิลลิเมตร
ภาพที่ฉันชื่นชอบภาพหนึ่งเผยให้เห็นว่าเหตุใดนักดาราศาสตร์จึงต้องกังวลกับการทำงาน
กับความถี่แม่เหล็กไฟฟ้านอกแถบแสงแบบดั้งเดิม (รูปที่ 1) มันแสดงให้เห็นดาราจักรแอนดรอมิดา ซึ่งเป็นหนึ่งในสองดาราจักรใหญ่ในกลุ่มดาราจักรท้องถิ่น แน่นอนว่าของเราเป็นอีกดาราจักรหนึ่ง แอนโดรเมดามองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่ถ้าคุณดูด้วยกล้องโทรทรรศน์ออปติคัลขนาดเล็ก
คุณก็สามารถมองเห็นดาวฤกษ์สีแดงแก่ๆ ดวงโตสีแดงที่สว่างสดใสล้อมรอบด้วยจานของดาวฤกษ์สีน้ำเงินอายุน้อยกว่ามาก ในทางตรงกันข้าม ในภาพ ส่วนที่นูนหายไปแล้วเนื่องจากดาวฤกษ์แทบจะไม่ปล่อยรังสีออกมาในระดับต่ำกว่ามิลลิเมตรเลย รังสีที่เฮอร์เชลตรวจพบในภาพนี้มาจากเม็ดฝุ่นระหว่างดวงดาวเล็กๆ ที่อยู่ในจานชั้นนอก แต่ไม่ใช่ในส่วนที่นูนออกมา
