Book Let Radio telescope - narit.or.th · PDF fileLet Radio Telescope TcfkqVgngueqrg
Transcript of Book Let Radio telescope - narit.or.th · PDF fileLet Radio Telescope TcfkqVgngueqrg
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
1
Radio Telescope
NATIONAL ASTRONOMICAL RESEACH INSTITUTE OF THAILAND (PUBLIC ORGANIZATION)
สถาบนวจยดาราศาสตรแหงชาต (องคการมหาชน)
สำนกงานประสานงาน กรงเทพฯ สถาบนวจยดาราศาสตรแหงชาต (องคการมหาชน)
หอดดาวเฉลมพระเกยรต 7 รอบ พระชนมพรรษา ฉะเชงเทรา
หอดดาวเฉลมพระเกยรต 7 รอบ พระชนมพรรษา นครราชสมา
หอดดาวเฉลมพระเกยรต 7 รอบ พระชนมพรรษา สงขลา
อทยานดาราศาสตรสรรธร เลขท 260 หม 4 ต.ดอนแกว อ.แมรม จ.เชยงใหม 50180
โทรศพท : 0-5312-1268-9 โทรสาร : 0-5312-1250
ชน 2 สำนกงานปลดกระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย อาคารพระจอมเกลา กระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย
ถนนพระรามท 6 เขตราชเทว กรงเทพฯ 10400 โทรศพท : 0-2354-6652 โทรสาร : 0-2354-7013
เลขท 999 หม 3 ต.วงเยน อ.แปลงยาว จ.ฉะเชงเทรา 24190 โทรศพท : 0-3858-9396 โทรสาร : 0-3858-9395
เลขท 111 ถ.มหาวทยาลย ต.สรนาร อ.เมอง จ.นครราชสมา 30000 โทรศพท : 0-4421-6254 โทรสาร : 0-4421-6255
เลขท 79/4 หม 4 ต.เขารปชาง อ.เมอง จ.สงขลา 900000 โทรศพท : 0-7430-0868 โทรสาร : 0-7430-0867
สถาบนวจยดาราศาสตรแหงชาต (องคการมหาชน)
เรยบเรยงโดย : ศนยบรการวชาการและสอสารทางดาราศาสตรพมพครงท : 1สงหาคม 2560
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
2 Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
วทย�ศ�สตรของกลองโทรทรรศนวทย
คลนวทยคออะไร? และเกยวของอยางไรกบดาราศาสตร?
คลนวทย (Radio Wave) คอ คลนแมเหลกไฟฟาทมความยาวยาวคลนตงแตไมก
มลลเมตรจนถงหลกรอยเมตรโดยคลนแมเหลกไฟฟาคอสนามแมเหลกและสนามไฟฟาทสนไหว
และเคลอนทไปในลกษณะของคลนดวยความเรวเทากบแสง
ในป ค.ศ. 1888 ไฮนรช เฮรตซ (Heinrich Hertz) นกฟสกสชาวเยอรมนทำาการทดลอง
สรางเครองรบสงคลนวทยทความยาวคลนอยในระดบเซนตเมตรซงยาวกวาความยาวคลนของ
รงสอนฟราเรดไดเปนครงแรก การคนพบคลนวทยทำาใหนกฟสกสตนเตนจนกอใหเกดการทดลอง
มากมายทนำามาสการประยกตเปนเทคโนโลยการสงสญญาณแบบไรสายทกลายมาเปนวทย
โทรทศน และโทรศพทในปจจบน
อยางไรกตาม ในยคทไฮนรช เฮรตซ เพงคนพบคลนวทยนน ไมมใครตระหนกเลยวาวตถ
ทองฟามากมายกมการปลดปลอยคลนวทยออกมาดวยเนองจากในชวงเวลานนนกดาราศาสตร
สงเกตวตถตางๆในเอกภพดวยแสงทตามองเหนเพยงอยางเดยว แตในป ค.ศ. 1931 คารล แจนสก
(Karl Jansky) วศวกรชาวอเมรกนทำาการทดลองทเปนเหมอนการเปดดวงตาดวงใหมใหกบวงการ
ดาราศาสตรและการศกษาเอกภพ
คารล แจนสก (Karl Jansky) ทำางานเปนวศวกรดานวทยใหกบเบลแลบส (Bell Labs)
ซงเปนศนยวจยชนนำาของโลกทสรางเทคโนโลยสำาคญๆใหกบโลกมากมาย เขาไดรบมอบหมายให
ศกษาคลนวทยทเกดจากจากฝนฟาคะนองเพอนำาความรมาออกแบบเสารบสงสญญาณทสามารถ
ลดสญญาณรบกวนจากฝนฟาคะนองในขณะทมการสงสญญาณคลนวทยเพอการสอสาร
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
3 Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
แจนสกสรางอปกรณขนาดใหญมลกษณะเปนโครงเสาทวางอยบนลอรถยนตเกาๆซงจะ
หมนเปนวงกลมเพอทำาหนาทรบสญญาณวทย โดยจะหมนครบรอบทกๆ 20 นาท อปกรณดงกลาว
ถกปรบใหรบสญญาณวทยทมความยาวคลน 14.6 เมตรแลวนำาสญญาณทไดมาบนทกไว
ผลปรากฏวาเขาพบสญญาณรบกวนจากฝนฟาคะนองทงทอยใกลและไกลออกไป แตม
บางสวนทเขาไมทราบแหลงทมา เขาสงเกตวาแหลงกำาเนดคลนวทยลกลบนมความเปลยนแปลงทละ
นอยและจะเปลยนแปลงจนมลกษณะเหมอนเดมในระยะเวลาเกอบ 24 ชวโมง ชวงเวลาดงกลาวตรง
กบระยะเวลาทโลกหมนรอบตวเอง ทำาใหเขาคาดการณวาคลนวทยลกลบนอาจมาจากนอกโลก
เมอเขาทำาการศกษาเพมขนกไดขอสรปวาแหลงกำาเนดคลนวทยลกลบนคอ กาแลกซทาง
ชางเผอกทพาดผานทองฟาและตพมพการคนพบนในป ค.ศ. 1933 ความสำาเรจนทำาใหเขาตองการ
ศกษาคลนวทยจากทางชางเผอกใหละเอยดกวาเดมจงเขยนโครงการเพอขอทนสรางจานรบสญญาณ
ขนาด 30 เมตรกบเบลแลบส แตทางเบลแลบสปฏเสธเพราะรสกวาความรในเรองนไมสำาคญกบการ
พฒนาระบบสอสารเทาใดนก ทนาเศรากวานนคอ คารล แจนสก ถกมอบหมายใหทำางานอนทไม
เกยวของกบดาราศาสตรอก
ปจจบน คารล แจนสก ไดรบการยอมรบวาเปนนกวทยาศาสตรคนแรกทบกเบกสาขา
ใหมของดาราศาสตรดานคลนวทย
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
4
นกวทยาศาสตรแบงคลนวทยออกเปนชวงความถตางๆเรยกวา แบนด (Band) โดยการ
แบงแบนดออกเปนชวงความยาวคลนตางๆแสดงไวดงตารางขางลาง
คลนวทยเกดจากอะไร?
คลนวทยในธรรมชาตเกดไดจากกระบวนการหลกๆ 2 อยาง คอ
1. การแผรงสเนองจากอณหภม (Thermal radiation)
โดยทฤษฎการแผรงสของวตถดำา (Blackbody radiation) ระบวาสสารตางๆในเอกภพ
ลวนมการปลดปลอยคลนแมเหลกไฟฟาเนองจากอณหภมของตวมน
คลนวทยแบงออกเปนกชวง?
Range of
Band Wavelengths (cm) Frequency (GHz)
L 30-15 1-2
S 15-7.5 2-4
C 7.5-3.75 4-8
X 3.75-2.4 8-12
K 2.4-0.75 12-40
Q 0.9-0.6 33-50
W 0.4-0.27 75-110
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
5
จากกราฟจะเหนไดวาความเขมของคลนวทยจะลดลงตามความถดงนนหากนกดาราศาสตร
พบวาคลนวทยทตรวจจบไดมความเขมลดลงตามความถดงกราฟกจะสามารถคาดการณไดวา
คลนวทยนนเกดจากอณหภมของวตถนนๆ ซงจะนำาไปสการวเคราะหหาอณหภมของวตถดงกลาวได
ในทางดาราศาสตรคลนวทยทเกดจากอณหภมนนมาจากแหลงกำาเนดสองแหลง ไดแก
- การปลดปลอยคลนวทยจากแกสทอณหภมสงจนอยในสถานะพลาสมา อะตอมในแกส
ทรอนจดจะพงเขาชนอกอะตอมหนงจนจนอเลกตรอนหลดออกและเคลอนไหวไดอยางอสระจากนน
อเลกตรอนอสระจะเขาชนกบนวเคลยสอนแลวรวมกนเปนอะตอมและปลดปลอยคลนวทยออกมา
- การปลดปลอยคลนวทยจากอะตอมของไฮโดรเจนโปรตอนและอเลกตรอนมสมบตพนฐาน
หนงทเรยกวา สปน (Spin) ทำาใหโปรตอนและอเลกตรอนมสมบตเหมอนแทงแมเหลกเลกๆสองแทง
หากอะตอมไฮโดรเจนมอณหภมไมสงนกอะตอมของไฮโดรเจนจะอยในสถานะพน (Ground state)
ซงโปรตอนและอเลกตรอนมสปน (Spin) อยในทศทางตรงขามกน แตเมออะตอมของไฮโดรเจน
พงเขาชนกนทำาใหมนมพลงงานสงขนเลกนอย เนองจากอณหภมของมนไมสงนก การชนจงไม
รนแรงพอจะทำาใหอเลกตรอนหลดออกมา แตจะทำาใหสปนของโปรตอนและอเลกตรอนหนมาอยใน
ทศทางเดยวกนซงเปนสถานะกระตนเมออะตอมของไฮโดรเจนกลบสสถานะพนอกครงจะเกดการ
ปลดปลอยคลนวทยความยาวคลน 21.11 เซนตเมตรออกมาซงความยาวคลนดงกลาวเปนเอกลกษณ
ของธาตไฮโดรเจน นกดาราศาสตรเรยกวา เสนสเปกตรมของธาตไฮโดรเจน (Hydrogen line)
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
6
2. การแผรงสจากปจจยอนๆ ทไมใชอณหภม (Non-thermal radiation)
ตวอยางหนงของปรากฏการณในลกษณะนคอ การแผรงสซนโครตรอน (Synchrotron
radiation) ซงเกดจากการทอนภาคมประจไฟฟาเคลอนทเขาสสนามแมเหลกสนามแมเหลกจะทำาให
อนภาคนนเคลอนทเปนวงกลมหรอเปนเกลยวเหมอนสปรงแลวปลดปลอยคลนแมเหลกไฟฟาออกมา
ในกรณทอนภาคมความเรวตำามากๆเมอเทยบกบความเรวแสง การแผรงสจะเรยกวา cyclotron
radiation ซงไมไดรนแรงพอจะสงผลเชงดาราศาสตร แตถาอนภาคเคลอนทดวยความเรวสงมาก
เมอเทยบกบความเรวแสง จะเกดการปลดปลอยพลงงานทรนแรงกวามาก เรยกวา Synchrotron
radiation ซงวตถทางดาราศาสตรหลายอยางเชน เควซาร ปลดปลอยคลนวทยออกมาดวย
คลนวทยทไมไดเกดจากอณหภมของวตถนนมลกษณะเฉพาะคอความเขมของพลงงาน
มกจะลดลงตามความถซงตรงกนขามกบปรากฏการณปลดปลอยคลนวทยทเกดจากอณหภมซง
ความเขมพลงงานมกจะจะเพมขนตามความถ
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
7
แหลงกำ�เนดคลนวทยท�งด�ร�ศ�สตรมอะไรบ�ง?
วตถทองฟาทเปนแหลงกำาเนดคลนวทยนนมมากมายหลายอยางซงแบงไดเปน 3 ประเภท ดงน
1. แหลงกำาเนดคลนวทยในระบบสรยะ
2. แหลงกำาเนดคลนวทยในกาแลกซทางชางเผอก
3. แหลงกำาเนดคลนวทยนอกกาแลกซทางชางเผอก
1.แหลงกำ�เนดคลนวทยในระบบสรยะ ดวงอาทตยเปนแหลงกำาเนดคลนวทยทรนแรงทสดทนกดาราศาสตรสามารถตรวจจบได
โดยชนโฟโตสเฟยรจะปลดปลอยคลนวทยความยาวคลน 1 เซนตเมตรออกมา สวนบรรยากาศชน
โคโรนาจะปลดปลอยคลนวทยความยาวคลน 1 เมตรออกมา การลกจา (Solar flare) จะปลดปลอย
คลนวทยออกมาในชวงสนๆทความยาวคลน 1-60 เมตร
ความนาสนใจคอ บรเวณทดวงอาทตยปลดปลอยคลนวทยจะปรากฏใหญกวาคลนแสงท
ตามองเหน
ดวงอ�ทตยในชวงคลนวทย
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
8
นอกจากนดาวเคราะหในระบบสรยะและดวงจนทรบางดวงกมการปลดปลอยคลนวทย
ใหตรวจจบได ยกตวอยางเชน ดวงจนทรไอโอของดาวพฤหสบด
ภเขาไฟบนดวงจนทรไอโอมการระเบดอยางรนแรงและพนอนภาคปรมาณมหาศาลออก
สอวกาศ อนภาคบางสวนจะสญเสยอเลกตรอนกลายเปนไอออนและถกกกไวโดยสนามแมเหลกของ
ดาวพฤหสบดจนกอตวเปนรปรางคลายๆโดนทรอบดาวพฤหสบดเรยกวา ไอโอทอรส (Io Torus)
ดวงจนทรไอโอมชนบรรยากาศบางๆซงสามารถนำาไฟฟาไดเมอไอโอโคจรตดผานสนามแมเหลก
ของดาวพฤหสบดจะทำาใหเกดกระแสไฟฟามากถง 5 ลานแอมแปร ระหวางดวงจนทรไอโอกบ
ดาวพฤหสบดกระแสไฟฟานเองทำาใหเกดคลนวทยออกมาโดยคลนวทยดงกลาวมความสมพนธกบ
ตำาแหนงของดวงจนทรไอโอ
นอกจากนอนภาคมประจอยางอเลกตรอนและโปรตอนทเคลอนทผานสนามแมเหลก
อนรนแรงของดาวพฤหสบดจะหมนเปนเกลยวเขาสขวของดาวพฤหสบด แลวปลดปลอยคลนวทย
ออกมาในชวง ตงแต 10 – 40 เมกะเฮรตซ ดวย
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
9
2.แหลงกำ�เนดคลนวทยในก�แลกซท�งช�งเผอก
ดาวฤกษ
นกดาราศาสตรพบวาดาวฤกษหลายพนดวงปลดปลอยคลนวทยออกมาอยางรนแรง มน
จงถกเรยกวา radio stars การศกษาดาวฤกษในชวงคลนวทยชวยใหนกดาราศาสตรเตมเตมความ
เขาใจเรองววฒนาการดาวฤกษได
พลซาร (pulsar)
พลซารคอวตถทหมนรอบตวเองดวยความเรวสงมากและปลอยคลนวทยออกมาเปน
จงหวะอยางสมำาเสมอ ถกคนพบครงแรกโดย โจเซลน เบลล เบอรเนลล (Jocelyn Bell Burnell)
และแอนโธน เฮวช (Antony Hewish) อาจารยทปรกษาของเธอ
ปจจบนนกฟสกสรดวาพลซารคอดาวนวตรอนซงเปนแกนดาวฤกษทสญสนเชอเพลงและ
ระเบดเปลอกชนนอกออกไปแลว อยางไรกตามดาวนวตรอนบางประเภทกปลดปลอยคลนวทยออก
มานอยมากเรยกวา Radio-quiet neutron star
กาแลกซทางชางเผอก (Milky way galaxy)
วธหนงทนกดาราศาสตรใชศกษากาแลกซทางชางเผอกคอการสงเกตคลนวทยจากธาต
ไฮโดรเจนทกระจายตวอยทวไปในทางชางเผอกซงคลนวทยเหลานไมถกกระเจงโดยฝนในอวกาศ
เนองจากความยาวคลนของมนมขนาดมากกวาขนาดของฝนอยางมาก
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
10
การศกษาทางชางเผอกดวยคลนวทยนนสำาคญมากเพราะมนชวยใหนกดาราศาสตร
พสจนไดวากาแลกซทางชางเผอกมโครงสรางทเรยกวา แขนเกลยวซงเปนองคประกอบของกาแลกซ
รปกนหอย (spiral galaxy)
เมอนกดาราศาสตรตรวจจบสญญาณวทยจากทางชางเผอก แลวนำามารวมกบผลทเกด
จากการเคลอนทของแกสเหลาน (Doppler effect) ทำาใหสามารถสรางภาพการกระจายตวของธาต
ไฮโดรเจนทเยนตวและปลอยคลนวทยออกมาได
นคอภาพแผนทการกระจายตวของแกสไฮโดรเจนในกาแลกซทางชางเผอกซงเปน
หลกฐาน ยนยนวากาแลกซเรามโครงสรางแขนเกลยว จดสนำาเงนคอใจกลางกาแลกซ สวน
ปลายลกศรสเหลองคอ ตำาแหนงของระบบสรยะของเรา
อยางไรกตาม การจะหาความเรวของแกสทตำาแหนงตางๆอยางแมนยำานนเปนเรองยาก
และเมอประกอบกบความปนปวนจากการไหลของแกสทำาใหนกดาราศาสตรไมสามารถสงเกตเหน
รปแบบของแขนเกลยวในชวงคลนวทยไดอยางชดเจน แตเมอพจารณาประกอบกบแสงในชวงทตา
มองเหนทำาใหนกดาราศาสตรมนใจวากาแลกซทางชางเผอกมแขนเกลยวอยางแนนอน
นอกจากนนกดาราศาสตรพบวาดาวฤกษเกดใหม (ชนด O และ B) ทมอณหภมสงและ
เปลงแสงสนำาเงนออกมานนไมไดกระจายตวแบบสมๆแตเรยงตวอยเปนแถวๆในตำาแหนงแขนเกลยว
ของทางชางเผอก (กาแลกซอนๆทมโครงสรางแขนเกลยวกมดาวฤกษเกดใหมอยอยางหนาแนนเชนกน)
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
11
กลาวโดยสรปไดวา การทำาแผนทคลนวทยและการศกษาตำาแหนงของดาวฤกษเกดใหม
ชวยใหนกดาราศาสตรสรปไดวากาแลกซทางชางเผอกเปนกาแลกซรปกนหอย (Spiral Galaxy) ทม
โครงสรางแขนเกลยว (Spiral Arms)
3.แหลงกำ�เนดคลนวทยนอกก�แลกซท�งช�งเผอก
กาแลกซ
กาแลกซตางๆมการปลดปลอยคลนวทยออกมาดวยอตราไมเทากนนกดาราศาสตรสามารถ
แบงประเภทของกาแลกซตามความเขมของคลนวทยทปลดปลอยออกมาไดเปนกาแลกซปกต
(Normal) ทปลดปลอยคลนวทยออกมาไมรนแรงนก ไดแก กาแลกซแอนโดรเมดาซงเปนกาแลกซ
ทมขนาดใหญมากแตปลดปลอยคลนวทยออกมาเพยง 1032 วตต และ Radio galaxy เปนกาแลกซ
ทมการปลดปลอยคลนวทยออกมาอยางรนแรง เชน ซกนสเอ (Cygnus A) ซงปลดปลอยคลนวทย
ออกมาถง 1038 วตตซงมากกวากาแลกซแอนโดรเมดาถงลานเทา
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
12
เควซาร (Quasars)
ชวงป ค.ศ. 1960 นกดาราศาสตรตรวจจบแหลงกำาเนดคลนวทยทมขนาดเลกเสยจน
ปรากฏเปนจดเหมอนดาวฤกษ แตสเปกตรมของมนไมเหมอนดาวฤกษเลย
นกดาราศาสตรจงเรยกวตถปรศนานวา quasi-stellar object หรอ เควซาร (Quasars)
หลงจากมการคนพบเควซารไดไมนานนก ในป ค.ศ. 1963 Maaeten Schmidt นกดาราศาสตร
แหงหอดดาวปาโลมาร (Palomar Observatory) พยายามจบคสเปกตรมของเควซารกบเสน
สเปกตรมบาลเมอรของไฮโดรเจนปรากฏวาตรงกนแตมการเลอนออกไปทางสแดงซงบงชวา
เควซารมการเคลอนทในทศหางออกจากโลกดวยอตราเรวสงมากจากกฎของฮบเบลทำาใหนก
ดาราศาสตรรวาเควซารอยไกลจากโลกของเราอยางยง กลาวคอมนเปนหนงในวตถทไกลทสดเทาท
นกดาราศาสตรสามารถตรวจจบได
เควซารบางดวงอยาง ULAS J1120+0641 อยหางจากโลกมากเกอบ 29,000 ลาน
ปแสง แสดงดวยจดสแดงเลกๆตรงกลางภาพ
ภ�พซกนสเอ
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
13
บลาซาร (Blasars) คอวตถทปลดปลอยพลงงานออกมาคลายกบเควซาร แตความเขม
ของพลงงานมการเปลยนแปลงดวยความถสงกวาเควซารนอกจากนคลนแสงและคลนวทยทปลดปลอย
ออกมายงเปนคลนแบบโพลาไรซมากกวาเควซารดวย
กาแลกซเซยเฟรต (Seyfert galaxy)
ในป ค.ศ. 1943 คารล เค เซยเฟรต
(Carl K.Seyfert) นกดาราศาสตรชาวอเมรกนตพมพ
เผยแพรการศกษากาแลกซแบบกนหอยในชวงคลน
แสงท ตามองเหน เขาพบวากาแลกซกนหอยบาง
กาแลกซมนวเคลยสขนาดเลก แตปลดปลอยพลงงาน
ออกมามหาศาลและมสเปกตรมทแปลกไปจาก
กาแลกซกนหอยอนๆ
ทกวนนนกดาราศาสตรเรยกกาแลกซ
ทเขาศกษาวา กาแลกซเซยเฟรต (Seyfert Galaxy)
ราวๆ 2% ของกาแลกซแบบกนหอยจะเปนกาแลกซ
เซยเฟรต
บลาซาร (Blasars)
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
14
ทกวนนแบบจำาลอง Unified model of active galactic nuclei ทำาใหนกดาราศาสตร
รวาทงเควซาร บลาซาร และกาแลกซเซยเฟรต ตางกเปนนวเคลยสกาแลกซทใจกลางมหลมดำามวล
ยงยวดและปลดปลอยพลงงานออกมาอยางรนแรง ซงเรยกวากาแลกซแบบแอคทฟ สาเหตทเควซาร
บลาซาร และกาแลกซเซยเฟรต ปรากฏแตกตางกนเพราะนกดาราศาสตรสงเกตพวกมนในมมทแตก
ตางกนนนเอง
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
15
กลองโทรทรรศนวทยมองคประกอบหลกๆ 4 สวน ไดแก จานสะทอน (Reflector) ตวรบ
สญญาณ (Antenna) ตวขยายสญญาณ (Amplifier) และตวบนทก (Recorder)
จานสะทอนจะทำาหนาทรบคลนวทยแลวสะทอนมนไปยงจดโฟกสเชนเดยวกบกระจกใน
กลองโทรทรรศนแบบใชแสง แตเนองจากคลนวทยมความยาวคลนมากกวาแสงมาก จานสะทอนจง
ไมจำาเปนตองเรยบอยางกระจก แตตองมขนาดใหญมาก
ทจดโฟกสจะมตวรบสญญาณเลกๆซงทำาหนาทไมตางจากหนวดกงหรอเสาอากาศ
ของโทรทศนโดยคลนวทยทถกรวมเปนจดเดยวจะเหนยวนำาใหเกดกระแสไฟฟาออนๆขนในตวรบ
สญญาณได จากนนสญญาณไฟฟาทเกดขนจะถกสงไปยงตวขยายสญญาณ
ตวขยายสญญาณจะทำาการขยายสญญาณแลวสงขอมลไปยงตวบนทกซงจะเปนอปกรณ
คอมพวเตอร
เนองจากตามนษยไมสามารถมองเหนคลนวทยไดนกดาราศาสตรมกแสดงผลของ
สญญาณวทยทตรวจจบไดออกมาในรป contour map ซงจะแสดงความเขมของคลนวทยดวยส
ตางๆกน
หลกก�รทำ�ง�นของกลองโทรทรรศนวทย
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
16
กลองโทรทรรศนวทยนนมความสำาคญกบการศกษาดาราศาสตรอยางมากเพราะมนชวย
ใหนกดาราศาสตรสามารถศกษาอะตอมไฮโดรเจนทเยนตวและกระจายอยระหวางดาวฤกษไดเปน
อยางด เนองจากแกสเหลานไมไดเปลงแสงและสะทอนแสงมากพอทกลองโทรทรรศนอนๆจะทำาการ
ตรวจจบได แตมนจะเปลงคลนวทยทความยาวคลน 21 เซนตเมตรออกมา ไมเพยงแตไฮโดรเจน
เทานน แตยงรวมถงโมเลกลอนๆหลายโมเลกลทกระจายตวอยในอวกาศกมการปลดปลอยคลนวทย
ออกมาใหทำาการศกษาได
ทสำาคญปรากฏการณตางๆทมพลงงานสงๆ เชน แกสรอนจดทถกกกไวในสนามแมเหลก
กปลดปลอยสญญาณวทยออกมาดงนนการศกษาในชวงคลนวทยทำาใหนกดาราศาสตรสามารถ
ศกษาปรากฏการณพลงงานสงอยาง ดาวฤกษทระเบดหรอกาแลกซทปลดปลอยพลงงานไดดวย
อกทงคลนวทยยงเปนคลนทความยาวคลนยาวกวาคลนแมเหลกไฟฟาชวงอนๆทำาใหมนสามารถทะล
ฝนละอองตางๆในอวกาศไดดกวาคลนในชวงอนๆ
อยางไรกตามนกดาราศาสตรวทยตองทำางานภายใตขอจำากดหลกๆสามอยาง
ในภาพเปนแกสทกระจายออกมารอบๆซากซเปอรโนวาไทโค (Tycho’s supernova
remnant) ซงถกถายในชวงคลนวทย สแดงคอบรเวณทคลนวทยทมความเขมสงทสด สวนสมวง
ความเขมตำาทสด
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
17
1.กำ�ลงแยกภ�พของกลองโทรทรรศนวทยคอนข�งตำ�
เนองจากคลนวทยมความยาวคลนทมคามากทำาใหรวการแทรกสอดมขนาดใหญและ
ภาพเบลอดงนนจานสะทอนของกลองโทรทรรศนวทยจงตองสรางใหมขนาดใหญขนไปอกเพอลด
รวการแทรกสอด แตถงแมจานรบสญญาณจะมเสนผานศนยกลางถง 30 เมตร เพอรบสญญาณ
วทยความยาวคลน 21 เซนตเมตรกยงมกำาลงแยกภาพเพยง 0.5 องศาเทานน นนหมายความวา
แมกลองโทรทรรศนจะมขนาดใหญถง 30 เมตรนกดาราศาสตรกยงไมสามารถสงเกตรายละเอยด
ของวตถทองฟาทเลกกวาดวงจนทรไดดงนนนกดาราศาสตรจงแกปญหานดวยการเชอมตอ
กลองโทรทรรศนวทยจำานวนมากเขาดวยกน เรยกวา radio interferometer ซงจะชวยเพมกำาลง
แยกภาพตวอยางเชน Very Large Array (VLA) เปนชดกลองโทรทรรศนวทยทประกอบไป
ดวยกลองโทรทรรศน 27 ตวเรยงเปนรปอกษร Y ตงอยในทะเลทรายของนวเมกซโก ประเทศ
สหรฐอเมรกาเทคนคดงกลาวทำาใหชดกลองโทรทรรศนวทยเหลานมกำาลงแยกภาพเสมอนเปน
กลองโทรทรรศนวทยทมเสนผานศนยกลาง 36 กโลเมตร! ซงแยกภาพไดในระดบ 1 อารกเซก
(1 ใน 3,600 องศา)
อกตวอยางคอ Very Long Baseline Array (VLBA) ซงเปนเครอขายกลองโทรทรรศนวทย
ทกระจายตวตงแตขวโลกใต มายงฮาวาย และยโรป ทำาใหไดกำาลงแยกภาพเทยบเทากลองโทรทรรศนวทย
ขนาดใหญเทาเสนผานศนยกลางของโลก
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
18
2.สญญ�ณวทยมค�ออนม�กเมอเทยบกบคลนแมเหลกไฟฟ�ในชวงอนๆ
เนองจากพลงงานของโฟตอน (อนภาคของแสง) นนแปรผกผนกบความยาวคลนดงนน
คลนวทยทมความยาวคลนมากจงสงผลใหโฟตอนแตละอนภาคมพลงงานตำาดงนนนกดาราศาสตรจง
ตองสรางจานสะทอนขนาดใหญเพอรวมโฟตอนใหมพลงงานมากพอทสวนรบสญญาณจะตรวจจบได
กลองโทรทรรศนวทยแบบปรบมมไดทมขนาดใหญทสดในโลกคอ Green Bank Telescope
ตงอยทเวอรจเนยตะวนตก จานสะทอนมเสนผานศนยกลาง 100 เมตร! ใหญพอๆกบสนามฟตบอล
และสามารถปรบมมใหสงเกตตำาแหนงบนทองฟาทตองการได ผวหนาของจานสะทอนเชอมตอกบ
สวนควบคมซงประกอบดวยคอมพวเตอร 2,004 เครองทำาใหสามารถปรบผวหนาของจานใหเปนไป
ตามทตองการได
สวนกลองโทรทรรศนวทยทมขนาดใหญทสดในโลกชอ FAST เปนของประเทศจน มจาน
สะทอนสญญาณเสนผานศนยกลาง 500 เมตร ดวยขนาดทใหญมโหฬารทำาใหมนไมสามารถวางอย
บนโครงสรางทปรบมมไดอยางอสระ แตวางอยบนโครงสรางทใชพนดนชวยรบนำาหนกอกท แมจาน
สะทอนจะมขนาด 500 เมตร แตมนมพนทใชงานจรง 300 เมตร เนองจากตวรบสญญาณทแขวนอย
ตรงกลางถกออกแบบใหปรบมมไดบาง
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
19
3.สญญ�ณรบกวน เนองจากตวรบสญญาณวทยถกออกแบบใหมความไวสงมากสญญาณวทยทออนกวา
สญญาณโทรทศนนบพนเทากยงตรวจจบไดดงนนปญหาสำาคญของการศกษาดาราศาสตรเชงวทยคอ
สญญาณรบกวน (Noise) ซงนกดาราศาสตรตองแยกมนออกจากสญญาณวทยใหได โดยสญญาณ
เหลานมาจาก
- แหลงกำาเนดทมตามธรรมชาต ไดแก คลนวทยจากดวงอาทตย ฝนฟาคะนอง และ
อนภาคมประจไฟฟาทชนบรรยากาศโลกในระดบสงๆ
- สญญาณทมนษยสรางขนจากแหลงกำาเนดตางๆ เชน เครองกำาเนดกระแสไฟฟาและ
หมอแปลงไฟฟา เรดาหทใชในทางอากาศยาน เครองสงสญญาณวทยและโทรทศน ดาวเทยมทโคจร
รอบโลกรวมทง GPS และโทรศพทมอถอ
สวนมากสญญาณวทยทมนษยสรางขนจะแผจากพนดนออกไปและพงขนสระดบความสงมากๆ
ดงนนสญญาณรบกวนคลนวทยจงเพมขนตามระดบความสง กลองโทรทรรศนวทยสวนมากมกตดตง
ไวในทหางไกลเมอง และตดตงในพนทตำาๆ อยางหบเขา ในขณะทกลองโทรทรรศนแบบใชแสงมกจะ
ตดตงไวในทสงๆ อยางภเขา
อยางไรกตาม ปจจบนสญญาณรบกวนทมนษยสรางขนมเพมมากขนและเรมกลายเปน
ปญหาแมกลองโทรทรรศนจะอยในทตำา ดงนน World Administrative Radio Conference ซงเปน
งานประชมดาราศาสตรวทยระดบนาชาตจงการกำาหนดคลนวทยความถเฉพาะสำาหรบดาราศาสตร
แตในบางประเทศกไมไดมการประกาศบงคบใชทชดเจน
Let Radio Telescope
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
20
กลองโทรทรรศนวทยของประเทศไทยมจานรบสญญาณขนาด 40 เมตร สามารถรบ
ความถของคลนวทยไดตงแต 67-116 กกะเฮรตซ โดยความถในชวงนมชอวา ‘ชวง 100 กกะเฮรตซ’
(หรออาจเรยกวา ชวง 3 มลลเมตร )
นกดาราศาสตรพบวาความถตงแต 50- 67 กกะเฮรตซ จะถกโมเลกลของแกสออกซเจนใน
ชนบรรยากาศโลกดดกลนไปทำาใหกลองโทรทรรศนวทยบนพนโลกไมสามารถทำาการสงเกตการณได
ดงนนความถตำากวา 67 กกะเฮรตซ จงไมมความจำาเปนสำาหรบการสงเกตการณ
สวนบรเวณความถสงสดทกลองโทรทรรศนตรวจจบไดคอ 115.5 กกะเฮรตซ เปนคลนวทย
ทเกดจากการเปลยนสถานะของโมเลกลคารบอนมอนออกไซด (CO) ซงการเปลยนสถานะดงกลาว
เปนปรากฏการณสำาคญทชวยในการศกษาทางดาราศาสตรการศกษาคลนวทยความถนจะชวยให
นกดาราศาสตรเขาใจภาพรวมของสสารระหวางดาวฤกษ (Interstellar matter) ทงภายในและ
ภายนอกกาแลกซทางชางเผอกได
สวนคลนวทยชวงความถในระหวาง 67-116 กกะเฮรตซ เกดจากการเปลยนสถานะของ
โมเลกลอนๆมากมายซงจะชวยใหนกดาราศาสตรศกษาสสารระหวางดาวฤกษทเพงถอกำาเนดขนและ
อยกนอยางหนาแนนได
ประเทศไทยมสภาพภมศาสตรทเหมาะสมอยางยงในการเพมประสทธภาพของเครอขาย
กลองโทรทรรศนวทย (VLBI) ในแถบภมภาคเอเชยแปซฟก
กลองโทรทรรศนวทยแหงช�ต
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
21
ตำาแหนงทตงของกลองโทรทรรศนตวนทำาใหมนเปนกลองโทรทรรศนแบบจานเดยวท
สามารถรบคลนวทยในชวง 100 กกะเฮรตซ ไมกตวบนโลกทสามารถศกษากาแลกซทางชางเผอกได
ถวนทว ทสำาคญ ในอนาคตกลองโทรทรรศนวทยดงกลาวอาจเขารวมกบเครอขายกลองโทรทรรศน
วทยระดบโลกอยาง VLBI ซงเปนเครอขายกลองโทรทรรศนวทยทวโลกทมการเชอมตอกนเพอใหได
กำาลงแยกภาพทเพมขนอยางมหาศาล ความถหนงทเครอขายกลองโทรทรรศนวทย VLBI ใหความ
สนใจศกษาคอ 86 กกะเฮรตซ ซงอยในชวงทกลองโทรทรรศนวทยของประเทศไทยจะสามารถ
เขารวมได
กลองโทรทรรศนตวนเปนสดยอดเครองมอและเทคโนโลยทใชในการศกษาคลนวทย
ซงสรางองคความรใหมๆและผลกดนขอบเขตการวจยไปสชวงความยาวคลนทกวางขนในอนาคต
รวมทงกอใหเกดนกวจยไทยทมศกยภาพสงตามมาอกมากมายดวย
ประโยชนอกดานทคาดวาจะไดรบกลองโทรทรรศนวทยแหงชาตคอการศกษาวจย
ดานธรณวทยา โดยการวดตำาแหนงของแผนเปลอกโลกดวยความแมนยำาสง ขอมลดงกลาวจะเปน
ประโยชนตอหนวยงานทางการสำารวจใหกบหนวยงานภาครฐและเอกชน รวมถงการศกษาผลการ
เปลยนแปลงโครงสรางของเปลอกโลกซงมผลกระทบตอการเกดภยพบตบนพนโลก เชน การเกด
แผนดนไหว การศกษาเหลานจะนำามาซงความรวมมอกบภาควชาธรณวทยา และวศวกรรมสำารวจ
ในมหาวทยาลยและหนวยงานของประเทศดวย
เนองจากการวจยดาราศาสตรและฟสกสระดบรากฐานจำาเปนตองมเครองมอทใช
เทคโนโลยระดบสง การพฒนาเทคโนโลยดวยตนเอง จงมความจำาเปนอยางยง
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
22
ปจจบนขอจำากดสวนมากสำาหรบงานวจยทางวศวกรรม คอ ไมมโจทยททาทายและเวท
สำาหรบการนำาไปใชงานจรง กลองโทรทรรศนวทย จะเปดโอกาสใหเทคโนโลยขนสงไดรบการพฒนา
ขนจากบคลากรทเปนชาวไทยหลายสาขา เชน วศวกรรม โทรคมนาคม อเลกทรอนกส คอมพวเตอร
และสาขาอนๆ เกดเปนศนยการเรยนรและศนยวศวกรรมขนสง ซงจะเปนจดเรมตนในการผลกดนให
เกดการพฒนาเทคโนโลยและความรวมมอดานเทคนคขนสงระหวางหลายหนวยงาน เชน ศนยเทคโนโลย
อเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต (NECTEC) ศนยทดสอบผลตภณฑไฟฟาและอเลกทรอนกส
(PTEC) สำานกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต (สวทช.) มหาวทยาลยหลายแหง
ในไทย เครอขายกลองโทรทรรศวทย ของจน เกาหล ญปน และสถาบนแมกซแพลงคดาราศาสตรวทย
สหพนธสาธารณรฐเยอรมน
องคความรและความเชยวชาญทเกดขนไมไดจำากดอยเฉพาะงานดานดาราศาสตรเทานน
ยงสามารถนำาไปตอยอดประยกตสำาหรบงานเทคโนโลยขนสงสาขาวชาอน และภาคอตสาหกรรมตอ
ไปในอนาคต
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
23
Radio Telescopeกลองโทรทรรศนวทย
24
Radio Telescope
NATIONAL ASTRONOMICAL RESEACH INSTITUTE OF THAILAND (PUBLIC ORGANIZATION)
สถาบนวจยดาราศาสตรแหงชาต (องคการมหาชน)
สำนกงานประสานงาน กรงเทพฯ สถาบนวจยดาราศาสตรแหงชาต (องคการมหาชน)
หอดดาวเฉลมพระเกยรต 7 รอบ พระชนมพรรษา ฉะเชงเทรา
หอดดาวเฉลมพระเกยรต 7 รอบ พระชนมพรรษา นครราชสมา
หอดดาวเฉลมพระเกยรต 7 รอบ พระชนมพรรษา สงขลา
อทยานดาราศาสตรสรรธร เลขท 260 หม 4 ต.ดอนแกว อ.แมรม จ.เชยงใหม 50180
โทรศพท : 0-5312-1268-9 โทรสาร : 0-5312-1250
ชน 2 สำนกงานปลดกระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย อาคารพระจอมเกลา กระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย
ถนนพระรามท 6 เขตราชเทว กรงเทพฯ 10400 โทรศพท : 0-2354-6652 โทรสาร : 0-2354-7013
เลขท 999 หม 3 ต.วงเยน อ.แปลงยาว จ.ฉะเชงเทรา 24190 โทรศพท : 0-3858-9396 โทรสาร : 0-3858-9395
เลขท 111 ถ.มหาวทยาลย ต.สรนาร อ.เมอง จ.นครราชสมา 30000 โทรศพท : 0-4421-6254 โทรสาร : 0-4421-6255
เลขท 79/4 หม 4 ต.เขารปชาง อ.เมอง จ.สงขลา 900000 โทรศพท : 0-7430-0868 โทรสาร : 0-7430-0867
สถาบนวจยดาราศาสตรแหงชาต (องคการมหาชน)
เรยบเรยงโดย : ศนยบรการวชาการและสอสารทางดาราศาสตรพมพครงท : 1สงหาคม 2560