Nancy Grace Roman กล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นใหม่ของ NASA จะช่วยไขปริศนาพลังงานมืดได้อย่างไร

การผสานความคมชัดระดับใกล้เคียงฮับเบิลเข้ากับมุมมองแบบพาโนรามา ทำให้ Roman สามารถถ่ายภาพและวัดการเปลี่ยนแปลงของท้องฟ้าพื้นที่ใหญ่ได้รวดเร็ว เหมาะกับงานที่ต้องการสถิติจากวัตถุจำนวนมาก NASA ประเมินว่า Roman อาจตรวจวัดแสงจากดาราจักรราว 1 พันล้านแห่ง ตลอดอายุภารกิจ

ใช้แผนที่ดาราจักรไขปริศนาพลังงานมืด

หนึ่งในเป้าหมายหลักคือการทำความเข้าใจว่าเหตุใดการขยายตัวของจักรวาลจึงกำลังเร่งขึ้น ซึ่งเชื่อมโยงกับสิ่งที่เรียกว่า พลังงานมืด

Roman จะใช้ข้อมูลหลายประเภทประกอบกัน ได้แก่

• การกระจายตัวและการรวมกลุ่มของดาราจักร เพื่อสร้างแผนที่โครงสร้างจักรวาลในสามมิติ
• การวัด เลนส์ความโน้มถ่วงอย่างอ่อน ซึ่งตรวจดูว่ามวลด้านหน้าทำให้รูปร่างและทิศทางของแสงจากดาราจักรไกล ๆ บิดเบี้ยวอย่างไร
• การสังเกตซูเปอร์โนวาประเภท Ia ซึ่งใช้เป็นตัวบอกระยะทางทางจักรวาลวิทยา

เมื่อรวมข้อมูลเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์จะสามารถทดสอบว่าพลังงานมืดมีพฤติกรรมคงที่คล้ายค่าคงที่จักรวาลวิทยาหรือไม่ รวมถึงตรวจสอบว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ยังอธิบายการเติบโตของโครงสร้างจักรวาลในสเกลใหญ่มากได้ครบถ้วนหรือไม่

ข้อมูลจากเลนส์ความโน้มถ่วงยังช่วยทำแผนที่ สสารมืด ซึ่งมองไม่เห็นโดยตรง แต่ทิ้งร่องรอยไว้ผ่านแรงโน้มถ่วงที่ใช้เบี่ยงเบนแสงจากวัตถุที่อยู่ด้านหลัง

ค้นหาดาวเคราะห์ที่กล้องแบบอื่นอาจมองไม่เห็น

Roman จะสำรวจบริเวณใจกลางทางช้างเผือก ซึ่งมีดาวฤกษ์อยู่หนาแน่นมาก โดยติดตามความสว่างของดาวหลายร้อยล้านดวงผ่านภารกิจ Galactic Bulge Time-Domain Survey

เทคนิคสำคัญคือ ไมโครเลนส์จากแรงโน้มถ่วง เมื่อดาวฤกษ์ดวงหนึ่งเคลื่อนผ่านเกือบตรงหน้าอีกดวง แรงโน้มถ่วงของดาวด้านหน้าจะทำหน้าที่คล้ายเลนส์ ขยายแสงจากดาวด้านหลัง หากมีดาวเคราะห์โคจรอยู่ด้วย ดาวเคราะห์นั้นอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความสว่างช่วงสั้น ๆ ซึ่งกล้องตรวจจับได้

วิธีนี้เหมาะกับการค้นหาดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากดาวฤกษ์มาก ดาวเคราะห์อุณหภูมิต่ำ รวมถึงดาวเคราะห์เร่ร่อนที่ไม่ได้โคจรรอบดาวฤกษ์ เทคนิคการตรวจจับแบบนี้จึงช่วยเติมเต็มการค้นหาด้วยวิธีวัดการผ่านหน้าดาว ซึ่งมักไวต่อดาวเคราะห์ที่โคจรใกล้ดาวฤกษ์มากกว่า NASA ประเมินว่า Roman อาจพบดาวเคราะห์ประมาณ 100,000 ดวง จากการใช้ไมโครเลนส์ ไม่ใช่ตัวเลข “สูงสุด 200,000 ดวง” ที่ปรากฏในบางแหล่งข้อมูล

กล้องโคโรนากราฟ: สาธิตเทคโนโลยีถ่ายภาพดาวเคราะห์โดยตรง

Roman ยังมาพร้อม Coronagraph Instrument ซึ่งจะบังหรือลดแสงจ้าจากดาวฤกษ์ เพื่อให้สามารถถ่ายภาพและวิเคราะห์สเปกตรัมของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่บางดวง รวมถึงจานฝุ่นรอบดาวฤกษ์และบริเวณก่อกำเนิดดาวเคราะห์ได้โดยตรง

อย่างไรก็ตาม เครื่องมือนี้มีบทบาทหลักเป็น การสาธิตเทคโนโลยี ไม่ใช่ภารกิจสำรวจดาวเคราะห์ที่อาจอยู่อาศัยได้โดยตรง เทคโนโลยีควบคุมแสงและกระจกปรับรูปทรงที่ทดสอบบน Roman จะเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับหอดูดาวรุ่นถัดไปที่อาจศึกษาดาวเคราะห์คล้ายโลกได้ละเอียดขึ้น

ปลายทางคือจุด L2 และความพร้อมก่อนปล่อย

หลังแยกออกจาก Falcon Heavy Roman จะใช้เชื้อเพลิงเพื่อปรับเส้นทางและเดินทางไปยังบริเวณ จุดลากร็องฌ์ L2 ซึ่งเป็นตำแหน่งในระบบดวงอาทิตย์–โลกที่ช่วยให้ยานรักษาตำแหน่งสัมพันธ์กับโลกและดวงอาทิตย์ได้เหมาะสมต่อการสังเกตการณ์

ภารกิจมีอายุการทำงานหลักประมาณ 5 ปี และมีเป้าหมายขยายการทำงานเป็น 10 ปี ขั้นตอนเตรียมปล่อยที่สำคัญคือการเติมไฮดราซีนประมาณ 290 แกลลอนสหรัฐ หรือเกือบ 1,100 ลิตร ให้กับยานที่ศูนย์อวกาศเคนเนดีเมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม 2026

หลังจากนี้ ทีมงานจะตรวจสอบระบบต่าง ๆ ทำการทดสอบขณะจ่ายพลังงาน ซ้อมขั้นตอนการปล่อย และดำเนินการติดตั้งยานเข้ากับส่วนบนของจรวดก่อนบรรจุในแฟริ่งป้องกัน

Roman กับ James Webb ต่างกันอย่างไร

Roman และ James Webb Space Telescope (JWST) มีบทบาทเสริมกันมากกว่าที่จะแข่งขันกัน

Roman ถูกออกแบบมาเพื่อสำรวจท้องฟ้าพื้นที่กว้างและเก็บข้อมูลจากวัตถุจำนวนมากในช่วงอินฟราเรดใกล้ จึงเหมาะกับการค้นหารูปแบบทางสถิติ ดาราจักรหายาก ซูเปอร์โนวา และดาวเคราะห์จำนวนมาก ขณะที่ Webb เหมาะกับการสังเกตวัตถุที่คัดเลือกแล้วแบบเจาะลึกและให้รายละเอียดสูงกว่า

พูดง่าย ๆ คือ Roman ทำหน้าที่คล้ายการทำแผนที่ผืนฟ้าครั้งใหญ่ เพื่อค้นหาวัตถุหรือเหตุการณ์ที่น่าสนใจ ส่วน Webb สามารถรับช่วงต่อเพื่อซูมดูเป้าหมายสำคัญเหล่านั้นอย่างละเอียด ข้อมูลจาก Roman จึงอาจช่วยให้นักดาราศาสตร์เลือกเป้าหมายที่คุ้มค่าสำหรับการติดตามด้วย Webb ได้

ตัวเลขบางส่วนยังต้องอ่านอย่างระมัดระวัง

ข้อมูลจาก NASA ที่มีแหล่งอ้างอิงชัดเจนสนับสนุนว่า Roman มองเห็นพื้นที่ท้องฟ้าได้อย่างน้อย 100 เท่าของฮับเบิล อาจตรวจวัดแสงจากดาราจักรประมาณ 1 พันล้านแห่งตลอดอายุภารกิจ และคาดว่าจะพบดาวเคราะห์จากไมโครเลนส์ราว 100,000 ดวง

ส่วนตัวเลข ข้อมูล 500 เทราไบต์ต่อปี และคำกล่าวว่า Roman จะสำรวจทางช้างเผือกเสร็จภายในหนึ่งเดือนแทนที่จะใช้เวลาราวหนึ่งศตวรรษของฮับเบิล ยังไม่มีหลักฐานจากแหล่งข้อมูลระดับสูงที่เพียงพอในชุดข้อมูลนี้ จึงไม่ควรนำเสนอเป็นข้อเท็จจริงที่ยืนยันแล้ว