ในขณะที่วิศวกรและช่างเทคนิคทำงานอย่างขยันขันแข็งเพื่อวินิจฉัยและพัฒนาวิธีแก้ปัญหา (อย่างดีที่สุด) หรือแก้ไขปัญหาหมุนไจโรสโคปล่าสุดในกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (อย่างน้อยที่สุด) มันทำให้เรามีเวลาสักครู่เพื่อตรวจสอบและสะท้อน วิทยาศาสตร์. ไม่ต้องกังวลหอสังเกตการณ์ที่ยิ่งใหญ่บนท้องฟ้าจะไม่ไปไหนทุกเวลาเร็ว ๆ นี้ (เท่าที่เราต้องการจะอัพเกรดหรือเปลี่ยนใหม่) ดังนั้นเราจึงมั่นใจได้ว่าจะได้รับความยิ่งใหญ่ทางดาราศาสตร์อีกหลายปี แต่ฮับเบิลได้ดำเนินมาเกือบสามทศวรรษแล้ว มันมีส่วนอะไรกับความรู้ทั้งหมดของมนุษย์เกี่ยวกับเอกภพ?
คำตอบ: มาก และวันนี้ฉันจะไปเยี่ยมชมหนึ่งในไฮไลท์
การวัดระยะทางไกลถึงสิ่งต่าง ๆ ในอวกาศนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ปรากฎว่าการพูดอะไรบางอย่างที่น่ารำคาญเช่น“ กาแลคซีแอนโดรเมด้าอยู่ห่างออกไป 2.5 ล้านปีแสง” จริง ๆ แล้วเป็นเรื่องยากมากที่จะออกกำลังกายที่หลังบ้าน การตรวจสอบทางดาราศาสตร์สมัยใหม่นั้นใช้เทคนิคการประสานที่ซ้อนทับกันซึ่งทำงานอย่างต่อเนื่องจนถึงระยะทางไกลออกไปเรื่อย ๆ ตั้งแต่ดวงจันทร์ไปจนถึงขอบของเอกภพที่สังเกตได้
หนึ่งในกุญแจสำคัญในสิ่งที่เรียกว่า "บันไดระยะทางเอกภพ" (เพราะมันเหมือนกับบันไดที่อยู่ไกลออกไปในจักรวาล) เป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ที่แปลกประหลาดที่รู้จักกันในชื่อตัวแปรเซเฟอิด ดาวเหล่านี้มีชื่อแปลก ๆ ที่พวกมันถูกค้นพบครั้งแรกดาวเหล่านี้มีคุณสมบัติแปลกประหลาดมากและมีประโยชน์มาก: พวกมันเต้น
ในช่วงเวลาไม่กี่วันดวงดาวเหล่านี้จะสว่างและหรี่ขึ้นอย่างต่อเนื่องปั่นจักรยานผ่านในรูปแบบปกติที่ทำซ้ำได้และเชื่อถือได้ และในช่วงต้นทศวรรษ 1900 นักดาราศาสตร์ผู้มีพรสวรรค์อย่างมหัศจรรย์โดยใช้ชื่อ Henrietta Swan Leavitt ค้นพบว่าตัวแปร Cepheid เหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงตัวแปรที่น่าเบื่อ แต่เป็นตัวแปรที่น่าสนใจ มีความสัมพันธ์ที่อยากรู้อยากเห็นมาก ๆ ว่าดาวเหล่านี้โคจรรอบดวงสว่างหรือหรี่ลงได้เร็วแค่ไหนและสว่างแค่ไหนภายใน (ในศัพท์แสงทางดาราศาสตร์สิ่งนี้รู้ว่าเป็น ความสว่างไสว).
และถ้าคุณรู้ว่ามีบางสิ่งที่สว่างคุณสามารถคำนวณระยะทางได้ ลองคิดดูสักนิดกับฉันที่จะตระหนักว่ามันยอดเยี่ยมแค่ไหน ออกไปคืนนี้และดูดาวสุ่ม มันไกลแค่ไหน? ใช้การคาดเดาแบบสุ่ม มองหาดาวที่สว่างกว่า ดาวที่สว่างกว่านั้นสว่างกว่าเพราะอยู่ใกล้หรือไม่ หรือมันจะสว่างขึ้นเพราะ…เป็นเพียงคุณรู้ไหมสว่างกว่า มันเป็นปริศนาที่ยากลำบากที่ทำให้ไททันคิดเหมือนนิวตัน
แต่ถ้าคุณรู้ถึงความส่องสว่าง (ความสว่างที่แท้จริง) ของดาวเหล่านั้นคุณก็จะรู้ได้ว่าดาวดวงใดไกลกว่าและดวงไหนอยู่ใกล้กว่ากัน สำหรับแต่ละดาวคุณสามารถเปรียบเทียบได้ จริง ความสว่างถึงความสว่างที่คุณวัดบนท้องฟ้าทำตรีโกณมิติระดับมัธยมปลายเล็กน้อยและคุณจะรู้ระยะทางถึงผู้ที่อยู่ในดวงดาวเหล่านั้น
นี่เป็นเรื่องยากที่จะทำกับดาวเก่า ๆ เพราะมันยากที่จะรู้ความสว่างที่แท้จริงของพวกมัน แต่โชคดีที่เซเฟอิดส์ไม่ได้เป็นเพียงแค่ดาวดวงเก่า ๆ เนื่องจากคุณสามารถวัดความแปรปรวนของพวกเขาและรูปแบบนั้นเชื่อมต่อโดยตรงกับความส่องสว่างของพวกเขาคุณจึงสามารถตรึงระยะห่างลงได้อย่างง่ายดาย (ญาติ)
ด้วยเซเฟอิดส์ที่เอ็ดวินฮับเบิลค้นพบครั้งแรกว่าแอนโดรเมดากาแลคซีเป็น) กาแลคซีของมันเองและ b) อยู่ไกลออกไปมากเปิดตัวกระโดดครั้งแรกของเราสู่ฉากจักรวาลที่กว้างขึ้น และตอนนี้คุณรู้แล้วว่าทำไมฮับเบิล (กล้องโทรทรรศน์อวกาศ) จึงถูกตั้งชื่อตามฮับเบิล (บุคคล) แต่เซเฟอิดส์สามารถพาเราไปได้ไกล คุณยังต้องสังเกตดาวแต่ละดวงและมีกล้องโทรทรรศน์ที่ละเอียดอ่อนพอที่จะบันทึกความแปรปรวนเมื่อเวลาผ่านไป นี่ไม่ใช่ความสำเร็จที่ง่ายและได้รับมากขึ้นยิ่งไกลออกไปที่คุณไป
เพื่อให้ได้ระยะทางจักรวาลที่กว้างใหญ่อย่างแท้จริงที่เรารู้จักและชื่นชอบในวันนี้เราเปลี่ยนไปใช้เทคนิคอื่น แต่เทคนิคเหล่านี้ (พูดดูซุปเปอร์โนวาบางประเภท) ไม่ได้อยู่ใกล้ ๆ ดังนั้นเซเฟอิดส์จึงเป็นจุดยึดที่สำคัญในการเข้าถึง ... เอ่อดาว
และนี่คือที่ฮับเบิลส่งมอบครั้งใหญ่ ฮับเบิลเป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ซึ่งหมายความว่ามันสามารถมองเห็นเซเฟอิดส์ไกลมาก และอยู่ในอวกาศดังนั้นจึงไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับบรรยากาศที่น่ารำคาญจากการทำให้เสียการวัด ด้วยข้อได้เปรียบเหล่านี้และความก้าวหน้าอื่น ๆ นักดาราศาสตร์ทำให้เราสามารถตรึงระยะทางลงสู่กาแลคซีจำนวนสิบสามแห่งซึ่งอยู่ไกลถึง 65 ล้านปีแสงด้วยการวัดเซเฟอิดหลายต่อกาแลคซีเพื่อล็อคพวกมัน
ผลลัพธ์เดียวนี้เชื่อมโยงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับระยะทางในจักรวาลช่วยให้เราเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับทุกสิ่งตั้งแต่ประวัติจักรวาลของเราไปจนถึงธรรมชาติของพลังงานมืด และมันก็เป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของสิ่งที่ประสบความสำเร็จกับฮับเบิล
อ่านเพิ่มเติม:“ ผลลัพธ์สุดท้ายจากโครงการกุญแจกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเพื่อวัดค่าคงที่ฮับเบิล”
