สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) (สดร.) หรือ NARIT กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) ร่วมกับ สถาบันดาราศาสตร์วิทยุมักซ์พลังค์ (MPIfR) เยอรมนี เผยโฉมหน้าใหม่ของประวัติศาสตร์การเชื่อมต่อกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ (TNRT) ที่จังหวัดเชียงใหม่ ประเทศไทย กับกล้องโทรทรรศน์วิทยุแอฟเฟลส์เบิร์ก เมืองบอนน์ สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี ภายใต้เทคนิคการแทรกสอดระยะไกลหรือ Very Long Baseline Interferometry (VLBI) ทำให้สามารถเพิ่มขีดศักยภาพของกล้องทั้งสองได้ความคมชัดราวกับกล้องเสมือนที่มีขนาดกว่า 8500 กิโลเมตร ยกระดับดาราศาสตร์วิทยุไทยสู่ระดับนานาชาติ 

ดร. ศรัณย์ โปษยะจินดา ผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ เปิดเผยว่า ในเดือนพฤษภาคม 2567 ที่ผ่านมา NARIT ทดสอบเชื่อมต่อกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ (TNRT) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 เมตร ณ จังหวัดเชียงใหม่ ประเทศไทย กับกล้องโทรทรรศน์วิทยุแอฟเฟลส์เบิร์ก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 เมตร เมืองบอนน์ สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี ด้วย “เทคนิคการแทรกสอดระยะไกล” หรือ Very Long Baseline Interferometry (VLBI) ได้สำเร็จเป็นครั้งแรก

เทคนิคการแทรกสอดระยะไกล หรือ VLBI เป็นเทคนิคที่นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุตั้งแต่สองตัวขึ้นไปสังเกตการณ์พร้อมกัน ระยะห่างระหว่างกล้องทั้งสองจะเสมือนหน้าจานกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดมหึมา ที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและเก็บข้อมูลได้ละเอียดมากขึ้น การสังเกตและเปรียบเทียบเวลาที่หน้าคลื่นมาถึงกล้องโทรทรรศน์วิทยุแต่ละตัวที่แตกต่างกัน ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถเชื่อมต่อ และเก็บข้อมูลได้ละเอียดกว่ากล้องเดี่ยว  การสังเกตการณ์ในรูปแบบการแทรกสอดระยะไกลนี้มีความท้าทายเป็นอย่างมาก เนื่องจากสัญญาณที่ได้จากกล้องทั้งสองจะต้องปรับจูนให้ตรงกัน และมีความเที่ยงตรงของเวลาที่บันทึกในระดับเสี้ยวหนึ่งของหนึ่งในล้านวินาที เพื่อจะสามารถบันทึกการมาถึงของหน้าคลื่นจากวัตถุท้องฟ้าที่สังเกตการณ์ในเวลาเดียวกันได้อย่างแม่นยำ

สำหรับการทดสอบการแทรกสอดระยะไกลในครั้งนี้ ได้ทดสอบในย่านความถี่ L-Band 1.658-1.674 GHz สามารถสังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้าด้วยความละเอียดเชิงมุมเทียบเท่ากับกล้องเสมือนที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8500 กิโลเมตร ได้ความละเอียดเชิงมุมระดับ 4.4 มิลลิพิลิปดา หรือละเอียดกว่าที่ดวงตามนุษย์สามารถมองเห็นได้ถึงกว่า 13000 เท่า

เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั้งสองนั้นมีระบบการจัดการกับข้อมูลที่แตกต่างกัน การเชื่อมต่อข้อมูลระหว่างสองระบบกล้องนั้นจึงจำเป็นจะต้องมีเทคโนโลยีที่สามารถนำข้อมูลที่จัดการกับข้อมูลที่จะสามารถรองรับเครื่องมือได้หลายระบบ ที่มีชื่อว่า Effelsberg Direct Digitization (EDD) ซึ่งเป็นระบบ Universal Software Backend

นักดาราศาสตร์วิทยุจากหน่วยงานทั้งสองได้ร่วมกันสังเกตการณ์กาแล็กซี และเควซาร์ที่อยู่นอกกาแล็กซีทางช้างเผือก รวมทั้งสิ้น 4 วัตถุ ได้แก่ OJ287 3C273 M87 (Virgo A) และ J2005 7752 ซึ่งเป็นวัตถุที่ส่องสว่างอย่างต่อเนื่องในช่วงความยาวคลื่นวิทยุ จนสามารถสังเกตเห็นลักษณะการแทรกสอดของสัญญาณระหว่างกล้องทั้งสอง ที่เรียกกันว่า ”fringe” ซึ่งเป็นสิ่งยืนยันความสำเร็จในการเชื่อมต่อกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั้งสองผ่านเทคนิค VLBI ในครั้งนี้

ดร. กุนดอล์ฟ วีชิง หัวหน้าฝ่ายอิเล็กทรอนิกส์แห่ง MPIfR กล่าวว่า “เป็นเกียรติอย่างยิ่งที่ได้ร่วมเป็นส่วนหนึ่งของการพัฒนาขีดความสามารถด้านดาราศาสตร์วิทยุของประเทศไทย  ในการเชื่อมต่อและสังเกตการณ์ผ่าน VLBI  และเป็นก้าวสำคัญที่ไม่เพียงแต่จะแสดงถึงศักยภาพของทีมงานของ NARIT แต่ยังบ่งบอกถึงศักยภาพของกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติของไทยในการทำงานวิจัยในอนาคต

ดร. โคอิจิโระ สุกิยะมะ หัวหน้าทีมวิจัยดาราศาสตร์วิทยุ ประจำหอสังเกตการณ์วิทยุแห่งชาติ NARIT กล่าวว่า “ทีมงานรู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่งที่ได้ร่วมงานกับทีมงาน MPIfR และเห็นสัญญาณ VLBI จากกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ ขนาด 40 เมตรเป็นครั้งแรก นับเป็นก้าวแรก และอีกหนึ่งก้าวสำคัญของดาราศาสตร์วิทยุในประเทศไทย จากผลสำเร็จในครั้งนี้ เราเชื่อว่าเราจะพัฒนาศักยภาพ ขยายขีดความสามารถ และความร่วมมือทางงานวิจัยในดาราศาสตร์วิทยุ กับการสังเกตการณ์ VLBI อื่นได้อย่างก้าวกระโดด”

ความสำเร็จในครั้งนี้ เป็นผลมาจากความร่วมมืออันยาวนานระหว่าง NARIT และ MPIfR นับตั้งแต่ปี 2555 นำมาสู่การลงนามความร่วมมืออย่างเป็นทางการในปี 2561 เพื่อร่วมกันพัฒนาอุปกรณ์รับสัญญาณ L-Band และ K-Band พร้อมพัฒนาซอฟต์แวร์ประมวลผลทางดาราศาสตร์สำหรับกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ จนกระทั่งเกิดการเชื่อมต่อการสังเกตการณ์ผ่าน VLBI ของกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติของไทยในครั้งนี้ ซึ่งจะเป็นกุญแจสำคัญที่จะนำประเทศไทยเข้าร่วมเครือข่ายความร่วมมือกับนานาประเทศอีกเป็นจำนวนมาก เช่น European VLBI Network (EVN) ที่กล้องโทรทรรศน์วิทยุแอฟเฟลส์เบิร์กสังกัดอยู่ รวมถึง East Asia VLBI Network (EAVN) Australian Long Baseline Array Asia Pacific Telescope Global VLBI Array เป็นต้น และยังมีแผนก่อตั้งเครือข่าย VLBI ภายในประเทศไทย เรียกว่า Thai VLBI Network (TVN) ซึ่งอาจจะขยายเครือข่ายสู่ประเทศในภูมิภาคอาเซียนอื่น อาทิ อินโดนีเซีย มาเลเซีย เวียดนาม เพื่อนำมาสู่ South-East Asia VLBI Network (SEAVN) ในอนาคตอันใกล้ 

นอกจากนี้ ในเดือนมิถุนายน 2567 กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติของไทย มีแผนจะทดสอบการสังเกตการณ์ผ่าน VLBI ร่วมกับกล้องโทรทรรศน์วิทยุฟาสต์ (The Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope: FAST) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 500 เมตร ของสาธารณรัฐประชาชนจีน ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ที่สุดในโลก  

กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ หรือ Thai National Radio Telescope (TNRT) เป็นโครงสร้างพื้นฐานดาราศาสตร์ใหม่ล่าสุดในกำกับของ NARIT สำหรับสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ในช่วงคลื่นวิทยุ ตั้งอยู่ที่หอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติ ภายในศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยฮ่องไคร้อันเนื่องมาจากพระราชดำริ อำเภอดอยสะเก็ด จังหวัดเชียงใหม่ เป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุแบบจานเดี่ยวที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 เมตร ปัจจุบัน ถือเป็นอุปกรณ์รับสัญญาณทางดาราศาสตร์ที่มีขนาดพื้นที่รับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โดยได้รับการสนับสนุนและคำแนะนำจากสถาบันดาราศาสตร์วิทยุมักซ์พลังค์เป็นอย่างดี ตั้งแต่การดำเนินการก่อสร้างอาคาร จานรับสัญญาณ อุปกรณ์รับสัญญาณ ระบบประมวลผลต่างๆ จนกระทั่งเปิดใช้งาน

การสังเกตการณ์ผ่านเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ VLBI ในปัจจุบันนั้นนับว่าพัฒนาขึ้นมาก และกำลังก้าวเข้ามามีบทบาทสำคัญในการศึกษาเอกภพแบบที่กล้องโทรทรรศน์วิทยุแบบจานเดี่ยวไม่สามารถทำได้ ดังเช่นในปี 2562 เครือข่าย Event Horizon Telescope ได้เปิดเผยภาพหลุมดำ ณ ใจกลางกาแล็กซี M87 เป็นครั้งแรก และต่อมาในปี 2565 ได้เปิดเผยภาพของหลุมดำ ณ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก การค้นพบเหล่านี้เกิดขึ้นได้ด้วยการร่วมกันสังเกตการณ์ระหว่างเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ดังนั้น การทดลองที่ประสบความสำเร็จของกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติในครั้งนี้ จึงเป็นสักขีพยานถึงความพร้อมของประเทศไทยในการก้าวเข้ามามีบทบาทในวงการดาราศาสตร์วิทยุ และเข้าร่วมโครงการวิจัยในระดับนานาชาติที่จะนำมาสู่การค้นพบองค์ความรู้อันยิ่งใหญ่ต่อไป