“สัญญาณพัลซาร์แรกในไทย” จากกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) (สดร.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) เผยกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ ขนาด 40 เมตร ณ ศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยฮ่องไคร้อันเนื่องมาจากพระราชดำริ อำเภอดอยสะเก็ด จังหวัดเชียงใหม่ รับสัญญาณพัลซาร์ได้เป็นครั้งแรก หลังทดสอบระบบในโหมดสังเกตการณ์พัลซาร์ ยืนยันประสิทธิภาพ พร้อมใช้ศึกษาวิจัยดาราศาสตร์ในช่วงคลื่นวิทยุ เตรียมเปิดใช้งานในปี 2566

           ดร. พฤทธิ์ เจริญจิตติชัย นักวิจัยชำนาญการ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ หนึ่งในผู้ทดสอบการรับสัญญาณพัลซาร์แรกของไทย เปิดเผยว่า เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน 2565 ช่วงเวลาประมาณ 12:00-14:00 น. ทีมวิศวกรศูนย์ปฏิบัติการดาราศาสตร์วิทยุ และนักดาราศาสตร์ของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ  ได้ทดสอบระบบการทำงานของกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติในโหมดสังเกตการณ์พัลซาร์ และประสบความสำเร็จในการรับสัญญาณแรกจากพัลซาร์ B0329+54 ด้วยเครื่องรับสัญญาณย่านแอลที่ความถี่ 1.0-1.8 กิกะเฮิร์ตซ์

           พัลซาร์ คือ ดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูง แผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเป็นจังหวะ คนบนโลกจะสามารถรับสัญญาณได้เป็นช่วง ๆ ลักษณะคล้ายแสงประภาคาร เป็นหนึ่งในวัตถุท้องฟ้าที่นักดาราศาสตร์สนใจศึกษา สำหรับพัลซาร์ B0329+54 เป็นพัลซาร์ที่สว่างที่สุดในท้องฟ้าซีกเหนือ หมุนรอบตัวเองทุกๆ 0.7 วินาที และมีระยะห่างจากโลก 3,400 ปีแสง ในปี 2560 คณะวิจัยจากประเทศรัสเซียได้ค้นพบดาวเคราะห์คล้ายโลกยักษ์ (Super Earth exoplanet) โคจรรอบพัลซาร์นี้ทุก ๆ 28 ปี อีกด้วย

           กล้องโทรทรรศน์วิทยุจะมีโหมดสังเกตการณ์และประมวลผลสัญญาณหลายแบบ นักดาราศาสตร์สามารถเลือกใช้ให้เข้ากับวัตถุที่ตนเองศึกษาได้ สำหรับกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ มีโหมดสังเกตการณ์ที่สำคัญ ได้แก่ พัลซาร์ สเปกตรัม และ VLBI (Very Long Baseline Interferometry) การรับสัญญาณพัลซาร์ครั้งนี้นับเป็นการยืนยันประสิทธิภาพของโหมดสังเกตการณ์พัลซาร์ที่ทีมวิศวกรศูนย์ปฏิบัติการดาราศาสตร์วิทยุ ได้พัฒนาขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีและวิศวกรรมขั้นสูงหลากหลายสาขา อาทิ

           การประมวลผลสัญญาณคลื่นวิทยุในรูปแบบอนาล็อกจากวัตถุท้องฟ้าให้เป็นดิจิทัลก่อนเข้าสู่ระบบประมวลผลข้อมูล ด้วยเทคโนโลยีชิปแบบ Field programmable gate array (FPGA) ซึ่งมีสามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลที่หลั่งไหลเข้ามาได้อย่างครบถ้วน รวดเร็ว และทันท่วงที

           การอ้างอิงเวลาที่แม่นยำ โดยใช้ระบบนำทางด้วยดาวเทียม (Global navigation satellite system: GNSS) และนาฬิกาไฮโดรเจนเมเซอร์ ที่แม่นยำสูงในระดับไมโครวินาที ให้ได้เวลาที่ตรงกันกับเวลามาตรฐานโลกและกล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ ที่ทำงานร่วมกันเป็นเครือข่าย ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ในช่วงคลื่นวิทยุ

           การประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่ด้วย GPU cluster ซึ่งมีอัตรารับข้อมูลดิบถึง 5 กิกะไบต์ต่อวินาที เทียบเท่ากับการสตรีมคลิปวิดีโอ 4K จำนวน 800 คลิปพร้อมกัน ข้อมูลผลลัพธ์เพื่อจัดเก็บและวิจัยสามารถมีค่ามากถึง 64 เมกะไบต์ต่อวินาที หรือ 2 เพทะไบต์ต่อปี หรือเทียบเท่าคลิปวิดีโอ 4k ความยาว 10 ปี นำมาซึ่งข้อมูลจำนวนมหาศาล (Big Data) และจำเป็นต้องใช้ความรู้ด้าน Data Science มาใช้ในการจัดการข้อมูลดังกล่าว ด้วยการออกแบบและพัฒนาซอฟต์แวร์ขึ้นมารองรับข้อมูลทางดาราศาสตร์ที่มีลักษณะเฉพาะตัว และนำ AI เข้ามามีบทบาทมากขึ้น

           ดร. พฤทธิ์ กล่าวเพิ่มเติมว่า ดาราศาสตร์วิทยุ เป็นอีกหนึ่งโจทย์วิจัยทางดาราศาสตร์ที่ท้าทายที่สุด ที่จะช่วยพัฒนาขีดความสามารถ และศักยภาพของบุคลากรที่เชี่ยวชาญพิเศษด้านเทคโนโลยีและวิศวกรรมขั้นสูงในหลายสาขา ซึ่งปัจจุบันประเทศไทยยังขาดแคลนอยู่มาก สดร. จึงมีแผนการพัฒนากล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติอย่างต่อเนื่อง นอกจากเพื่อเพิ่มความสามารถในการแข่งขันทางวิจัยระดับโลกแล้วยังเป็นแหล่งบ่มเพาะกำลังคนภายในประเทศ ซึ่ง สดร. ยินดีสนับสนุนด้านการศึกษาและการฝึกประสบการณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักศึกษาในสาขาวิทยาศาสตร์ข้อมูล (Data Science) ที่ต้องการท้าทายตนเองด้วยโจทย์เฉพาะทางอย่างดาราศาสตร์วิทยุซึ่งขณะนี้มีเพียงแห่งเดียวในประเทศ

           สำหรับการศึกษาพัลซาร์ของไทยในอนาคต คาดว่ากล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติจะสามารถสำรวจและศึกษาพัลซาร์ได้มากกว่า 3,300 ดวง รวมถึงเข้าร่วมเครือข่ายการจับเวลาพัลซาร์ (Pulsar Timing Arrays) เพื่อตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงในเอกภพ นับเป็นอีกหนึ่งกำลังสำคัญที่จะช่วยให้ประเทศไทยร่วมบุกเบิกการศึกษาวิจัยดาราศาสตร์ในช่วงคลื่นวิทยุได้พร้อมกับนักดาราศาสตร์ทั่วโลก

           กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ หรือ Thai National Radio Telescope (TNRT) เป็นโครงสร้างพื้นฐานดาราศาสตร์ระดับมาตรฐานโลกใหม่ล่าสุดในกำกับของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ใช้สำหรับสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ในช่วงคลื่นวิทยุ ตั้งอยู่ที่หอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติ ภายในศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยฮ่องไคร้อันเนื่องมาจากพระราชดำริ อำเภอดอยสะเก็ด จังหวัดเชียงใหม่ เป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุแบบจานเดี่ยวที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 เมตร ปัจจุบันถือเป็นอุปกรณ์รับสัญญาณทางดาราศาสตร์ที่มีขนาดพื้นที่รับแสงใหญ่ที่สุดในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

           ผู้สนใจติดตามความก้าวหน้าของกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ สามารถติดตามได้ทางเว็บไซต์ https://www.narit.or.th/ และเพจเฟซบุ๊ก https://www.facebook.com/NARITpage