กล้องโทรทรรศน์ Roman ของ NASA ใช้กระจกปรับรูปได้เพื่อมองเห็นดาวเคราะห์คล้ายพฤหัสบดี

เมื่อ NASA เตรียมปล่อยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Nancy Grace Roman ในช่วงปลายเดือนหน้า ภารกิจสำคัญหนึ่งที่ถูกจับตามองคือการทดสอบเครื่องมือชนิดใหม่อย่าง “active coronagraph” ซึ่งจะช่วยตัดแสงจ้าจากดาวฤกษ์แม่ออกไป เพื่อให้สามารถถ่ายภาพดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ใกล้และมืดกว่าที่เทคโนโลยีก่อนหน้าเข้าถึงได้ เครื่องมือนี้ถูกมองว่าเป็นก้าวสำคัญสู่การค้นหาโลกที่คล้ายโลกของเราในอนาคต

Roman จะมาพร้อมกล้องมุมกว้างความละเอียดราว 300 เมกะพิกเซล ซึ่งมีขอบเขตการมองเห็นกว้างกว่าภาพที่ใหญ่ที่สุดของ Hubble หลายสิบถึงร้อยเท่าในความละเอียดใกล้เคียงกัน ความสามารถนี้ไม่ได้มีประโยชน์เฉพาะเรื่องการล่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ แต่ยังช่วยให้นักดาราศาสตร์ศึกษาความลึกลับของสสารมืดและพลังงานมืดได้ลึกขึ้น อีกทั้งคาดว่าจะตรวจพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเพิ่มได้ราว 100,000 ดวงจากการวัดผลกระทบที่มีต่อแสงดาวแม่

จุดเด่นที่สุดของ Roman คือ coronagraph แบบแอ็กทีฟที่แตกต่างจากของ Hubble และ James Webb ตรงที่ไม่ได้ใช้เพียงหน้ากากบังแสงแบบคงที่ แต่จะวัดแสงรบกวนที่เหลืออยู่แล้วปรับแต่งลำแสงอย่างละเอียดก่อนถ่ายภาพ วิธีนี้อาศัยกระจกที่เปลี่ยนรูปร่างได้ 2 บาน มีตัวขับย่อยจำนวนมากคอยดึงผิวกระจกในระดับจิ๋วมากจนแม่นยำถึงระดับพิโคเมตร เปรียบเสมือนหูฟังตัดเสียงรบกวนแต่ทำงานกับแสง เพื่อสร้างบริเวณมืดรอบดาวฤกษ์ที่เอื้อต่อการมองเห็นดาวเคราะห์

เทคโนโลยีดังกล่าวยังใช้หน้ากากและพื้นผิวพิเศษช่วยดูดซับแสงที่หลงรอด เช่น โครงสร้างคล้าย “หญ้าซิลิกอน” ที่ทำให้โฟตอนติดอยู่และไม่สะท้อนกลับไปยังตัวตรวจจับ เมื่อรวมกันแล้ว ระบบทั้งหมดถูกออกแบบให้ลดแสงจากดาวแม่ได้มากกว่าคอร์นากราฟที่ใช้ในอวกาศปัจจุบันถึงประมาณ 1,000 เท่า ซึ่งจะเปิดทางให้เห็นดาวเคราะห์ที่จางเกินกว่าจะตรวจจับได้ในอดีต

เป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ของ Roman คือการมองเห็น “ดาวพฤหัสบดีแบบแท้จริง” รอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ กล่าวคือเป็นดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่ที่เย็นตัวลงมานานแล้วและสะท้อนแสงดาวแม่เป็นหลัก แทนที่จะเป็นดาวเคราะห์ร้อนจัดและอายุน้อยเหมือนดาวเคราะห์ที่เคยถ่ายภาพได้ส่วนใหญ่จนถึงตอนนี้ การสังเกตลักษณะนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาสภาพบรรยากาศ องค์ประกอบทางเคมี และคุณสมบัติพื้นฐานของดาวเคราะห์ได้โดยตรงจากแสงที่สะท้อนกลับมา

แม้ภาพที่ได้อาจยังเป็นเพียงจุดแสงเล็ก ๆ ไม่ใช่ภาพโลกเต็มใบแบบคมชัด แต่ข้อมูลเชิงสเปกตรัมจะมีคุณค่ามาก เพราะช่วยบอกได้ว่าดาวเคราะห์มีบรรยากาศแบบใด และอาจเชื่อมโยงไปสู่การประเมินความน่าเป็นไปได้ของการมีสิ่งมีชีวิตในอนาคต นักวิจัยที่ได้สิทธิสังเกตการณ์เชื่อว่าเมื่อข้อมูลจริงออกมาแล้ว จะเป็นชุดข้อมูลมหาศาลที่ยังต้องใช้เวลาวิเคราะห์กันอีกหลายปี

การทดลองช่วงแรกจะเป็นบททดสอบสำคัญว่า Roman สามารถรักษาตำแหน่งดาวให้อยู่กลางหน้ากาก ปรับรูปร่างกระจกได้แม่นยำ และคงสภาพ “หลุมมืด” รอบดาวได้แม้ยานจะเคลื่อนที่และอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงหรือไม่ ผลลัพธ์จะมีความหมายต่อการออกแบบภารกิจในอนาคตอย่าง Habitable Worlds Observatory ซึ่งถูกมองว่าเป็นก้าวถัดไปสำหรับการถ่ายภาพโลกคล้ายโลกจากระยะไกล