เป็นเรื่องแปลกที่นักดาราศาสตร์หลายคน
ยังคงเรียกตัวเองว่านักดาราศาสตร์สล็อตแตกง่ายเกี่ยวกับแสง วิทยุ หรือเอ็กซ์เรย์ ปัญหาหลักของฟิสิกส์ดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยา เช่น การก่อตัวดาวฤกษ์และธรรมชาติของนิวเคลียสของดาราจักรที่กระฉับกระเฉง ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยการสังเกตสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าเพียงส่วนเดียว ดังนั้น เราจึงอยู่ในยุคของดาราศาสตร์แบบหลายช่วงคลื่นและแบบมัลติเมสเซนเจอร์ ซึ่งต้องการกล้องโทรทรรศน์และเทคโนโลยีประเภทต่างๆ ในการสังเกตส่วนต่างๆ ของสเปกตรัม แม้กระทั่งอนุภาคและคลื่นอื่นๆ เช่น นิวตริโน รังสีคอสมิก และคลื่นโน้มถ่วง
กระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ซึ่งจะเปิดตัวในปี 2561 เครดิต: Keystone USA-ZUMA/REX/Shutterstock
ใน Eyes on the Sky นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ ฟรานซิส เกรแฮม-สมิธ ทำการสำรวจอันทรงคุณค่าเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ เทคโนโลยี และการออกแบบกล้องโทรทรรศน์ทั่วสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า โดยเริ่มจากกล้องโทรทรรศน์การหักเหแสงในศตวรรษที่ 17 ของกาลิเลโอ กาลิเลอีผู้บุกเบิก Graham-Smith อธิบายหลักการของวิธีที่กล้องโทรทรรศน์ เช่น ตัวสะท้อนแสงหรือกล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์ในอวกาศ สร้างภาพหรือสเปกตรัม และวิธีที่พวกมันตรวจจับคลื่นและโฟตอน โดยใช้ทุกอย่างตั้งแต่เครื่องรับวิทยุไปจนถึงอุปกรณ์ชาร์จแบบโซลิดสเตตเมกะพิกเซล . ในขณะที่เขาตั้งข้อสังเกต ฟิลด์นี้มีการเปลี่ยนแปลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผ่านการผสมผสานของความก้าวหน้าทางเทคนิคและการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงในการจัดองค์กรและขนาดของดาราศาสตร์ ด้วยการถือกำเนิดของทีมนานาชาติขนาดใหญ่และโครงการข้ามชาติ
นักดาราศาสตร์มักผลักดันขอบเขตของเทคโนโลยีอยู่เสมอ
โดยไม่จำเป็นต้องตรวจจับสเปกตรัมจากวัตถุที่จางลงเรื่อยๆ บัญชีของ Graham-Smith เกี่ยวกับกระบวนการนั้นน่าสนใจ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำบางอย่างอยู่ในเครื่องตรวจจับ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์ที่เร็วมาก และกล้องโทรทรรศน์อวกาศ ตามที่เขาอธิบาย การสังเกตการณ์ผ่านดาวเทียมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมที่ชั้นบรรยากาศของโลกปิดกั้นไว้ เช่น รังสีเอกซ์ กล้องโทรทรรศน์รุ่นใหม่ในปัจจุบัน ได้แก่ หอดูดาวเคปเลอร์ของ NASA และกล้องโทรทรรศน์ดาวเทียม Planck ของ European Space Agency ในขณะที่เครื่องมือดาวเทียมรุ่นต่อไปจะรวมถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) ของ NASA และ JWST พร้อมด้วยเครื่องมือภาคพื้นดิน เช่น กล้องโทรทรรศน์วิทยุของ Square Kilometer Array (SKA) ในแอฟริกาใต้และออสเตรเลีย จะสร้างข้อมูลจำนวนมหาศาลจากการสำรวจท้องฟ้าด้วยความไวและขอบเขตที่ไม่คาดคิด ด้วยนักวิจัยรุ่นเยาว์ที่สามารถเข้าถึงข้อมูลที่น่าตื่นเต้นได้อย่างมากมาย นี่จะเป็นยุคทองใหม่ ในขณะเดียวกัน การตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงด้วย Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ที่ประกาศในปีนี้ (S. Rowan Nature 532, 28–29; 2016) เป็นการประกาศจุดเริ่มต้นของดาราศาสตร์คลื่นโน้มถ่วง
Graham-Smith ให้ข้อมูลสรุปที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับสิ่งที่จะมาจากกล้องโทรทรรศน์และการสำรวจเหล่านี้ ชุดข้อมูลขนาดใหญ่ของกาแลคซีและวัตถุอื่น ๆ ถูกสร้างขึ้นโดยการสำรวจท้องฟ้าในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน และนักดาราศาสตร์จำนวนมากใช้เวลาส่วนใหญ่ไปกับการจับคู่วัตถุที่พบ ตัวอย่างเช่น วัตถุที่พบในการสำรวจทางวิทยุจะต้องจับคู่กับวัตถุที่พบในการสำรวจความยาวคลื่นแสง เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับแหล่งกำเนิดรังสี (เช่น ดาราจักร) และระยะทาง (วัดโดยใช้ดอปเปลอร์ชิฟต์ หรือ ‘กะแดง’ ของสเปกตรัมที่เกิดจากการขยายตัวของเอกภพ)
มีปัญหาท้าทายมากมายที่สุกงอมสำหรับการแตกร้าว หนึ่งคือโครงสร้างของจักรวาล ก้อนก๊าซและพลังงานที่ครั้งหนึ่งเคยร้อนจัดกลายเป็นจักรวาลที่มีโครงสร้างสูง ซับซ้อน วิวัฒนาการมาเป็นเวลากว่า 13.8 พันล้านปีตั้งแต่บิกแบงได้อย่างไร การสำรวจเชิงแสง เช่น Sloan Digital Sky Survey บอกเราเกี่ยวกับการกระจายของดาราจักร กระจุกดาราจักร และกระจุกดาราจักรขนาดใหญ่ ความผันผวนเพียงเล็กน้อยของรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล – วัดโดยกล้องโทรทรรศน์พลังค์และอื่น ๆ – บอกเราเกี่ยวกับสภาวะที่จักรวาลมีอายุเพียง 380,000 ปีก่อนที่ดาวฤกษ์ กาแล็กซี และกระจุกดาวดวงแรกจะก่อตัวขึ้น SKA จะสำรวจ ‘รุ่งอรุณแห่งจักรวาล’ นี้ และติดตามการพัฒนาโครงสร้างโดยดูจากประวัติของก๊าซไฮโดรเจนในจักรวาล
ตามที่ Graham-Smith กล่าวถึง โครงสร้างและวิวัฒนาการของดาราจักรเป็นอีกประเด็นร้อน ดาราจักรเกือบทั้งหมดมีหลุมดำมวลมหาศาลหมุนอยู่ที่ศูนย์กลาง โดยมีมวลหลายล้านถึงพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ พลังงานจำนวนมหาศาลถูกแผ่ออกมาจากบริเวณใกล้หลุมดำ หรือส่งพลังงานจลน์โดยเครื่องบินไอพ่นที่อัดแน่น (แคบมาก) ที่บีบออกตามขั้วของการหมุนและขยายออก ในบางกรณี เพื่อให้ได้เมกะพาร์เซก กระบวนการนี้น่าจะเป็นกุญแจสำคัญในการก่อตัวดาวฤกษ์และวิวัฒนาการของดาราจักร พลังงานจากเครื่องบินไอพ่นและการแผ่รังสีถูกทิ้งลงในก๊าซระหว่างดาวฤกษ์และดาราจักร และเชื่อกันว่ามีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตราการก่อตัวดาวฤกษ์และเป็นผลให้วิวัฒนาการของดาราจักร ความร้อนและการกวนของแก๊สส่งผลต่ออัตราการสะสมและการสร้างพลังงานรอบหลุมดำในกลไกป้อนกลับอันทรงพลังสล็อตแตกง่าย
