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