ການແຊກແຊງໃນດາລາສາດແມ່ນຫຍັງ

Interferometry ໃນດາລາສາດແມ່ນຫຍັງ?

ການວັດແທກຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແມ່ນເຕັກນິກທີ່ໃຊ້ໃນຟີຊິກສາດ ແລະ ດາລາສາດເພື່ອວັດແທກຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າໂດຍການລວມສັນຍານຄື້ນສອງອັນ ຫຼື ຫຼາຍກວ່ານັ້ນເຂົ້າກັນ. ໃນສະພາບການຂອງດາລາສາດ, ການວັດແທກຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າມັກຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອສຶກສາປະກົດການທຳມະຊາດໃນລາຍລະອຽດຫຼາຍກວ່າການສັງເກດໂດຍກົງໂດຍໃຊ້ກ້ອງສ່ອງທາງໄກດຽວ. ບົດຄວາມນີ້ຈະອະທິບາຍພື້ນຖານຂອງການວັດແທກຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ປະຫວັດຂອງການນຳໃຊ້ຂອງມັນໃນດາລາສາດ, ເຕັກໂນໂລຊີທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງມັນ, ແລະ ຜົນໄດ້ຮັບທາງວິທະຍາສາດ ແລະ ການນຳໃຊ້ທີ່ບັນລຸໄດ້ດ້ວຍເຕັກນິກນີ້.

ຄວາມເຂົ້າໃຈ ແລະ ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງ Interferometry

ການວັດແທກຄື້ນຄວາມຖີ່ (Interferometry) ແມ່ນວິທີການວັດແທກທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການວາງຄື້ນຊ້ອນກັນ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນສັນຍານແສງ ຫຼື ຄື້ນວິທະຍຸ, ເພື່ອສ້າງຮູບແບບການແຊກແຊງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຮູບແບບນີ້ຈະຖືກວິເຄາະເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດຂອງຄື້ນ, ເຊັ່ນ: ຄວາມຍາວຄື້ນ, ໄລຍະ, ຫຼື ຄວາມເຂັ້ມ. ເຕັກນິກນີ້ອີງໃສ່ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງການແຊກແຊງ, ເຊິ່ງເປັນປະກົດການທີ່ເກີດຂຶ້ນເມື່ອຄື້ນສອງຄື້ນ ຫຼື ຫຼາຍກວ່ານັ້ນພົບກັນ ແລະ ພົວພັນກັນ.

ໃນການວິເຄາະຄື້ນຄວາມຖີ່ແສງ, ຄື້ນຄວາມຖີ່ສອງລຳທີ່ສອດຄ່ອງກັນ (ລຳແສງທີ່ມີໄລຍະທີ່ສອດຄ່ອງກັນ) ຖືກລວມເຂົ້າກັນເພື່ອສ້າງຮູບແບບການແຊກແຊງ. ຮູບແບບນີ້ມີຮູບຮ່າງທີ່ແຕກຫັກໄດ້ (ການພັບ) ທີ່ສາມາດວິເຄາະເພື່ອວັດແທກພາລາມິເຕີສະເພາະຂອງຄື້ນ. ຕົວຢ່າງ, ການປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍໃນຄວາມຍາວຄື້ນ ຫຼື ຕຳແໜ່ງແຫຼ່ງກຳເນີດສາມາດກວດພົບໄດ້ດ້ວຍຄວາມແມ່ນຍຳສູງຫຼາຍໂດຍໃຊ້ເຕັກນິກນີ້.

ໃນການວິເຄາະຄື້ນວິທະຍຸ, ເສົາອາກາດແຍກຕ່າງຫາກຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຮັບຄື້ນວິທະຍຸຈາກວັດຖຸທາງທ້ອງຟ້າ. ສັນຍານທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍເສົາອາກາດແຕ່ລະອັນຈະຖືກລວມເຂົ້າກັນໂດຍໃຊ້ຫຼັກການຂອງການແຊກແຊງເພື່ອສ້າງຮູບພາບທີ່ຊັດເຈນແລະລະອຽດກວ່າຂອງວັດຖຸ.

ປະຫວັດສາດຂອງ Interferometry ໃນດາລາສາດ

ເຕັກນິກການແຊກແຊງຖືກນຳໃຊ້ເປັນຄັ້ງທຳອິດໃນດາລາສາດໂດຍ Albert A. Michelson ໃນຕົ້ນສະຕະວັດທີ 20. Michelson ໄດ້ໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກການແຊກແຊງເພື່ອວັດແທກເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງດວງດາວໂດຍການໄດ້ຮັບຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງ franjis ການແຊກແຊງຂອງດວງດາວ. ວິທີການນີ້ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມການແຊກແຊງຂອງ Michelson ແລະ ໄດ້ພັດທະນາເປັນພື້ນຖານສຳລັບເຕັກນິກການແຊກແຊງຫຼາຍຢ່າງທີ່ໃຊ້ໃນປະຈຸບັນ.

ຄວາມກ້າວໜ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຊີ radar ແລະ ວິທະຍຸໃນກາງສະຕະວັດທີ 20 ຍັງໄດ້ກະຕຸ້ນການນຳໃຊ້ interferometry ໃນດາລາສາດວິທະຍຸ. ກ້ອງສ່ອງທາງໄກເຊັ່ນ: Very Large Array (VLA) ໃນ New Mexico ແລະ Karl G. Jansky Very Large Array interferometer ໄດ້ມີບົດບາດສຳຄັນໃນການສຳຫຼວດຈັກກະວານໃນແຖບວິທະຍຸ. ແຖວເຫຼົ່ານີ້ປະກອບດ້ວຍເສົາອາກາດຫຼາຍອັນທີ່ເຮັດວຽກຮ່ວມກັນເປັນ interferometer ຂະໜາດໃຫຍ່ເພື່ອວັດແທກສັນຍານວິທະຍຸຈາກວັດຖຸດາລາສາດທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງຫຼາຍ.

ເຕັກໂນໂລຊີທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງ Interferometry

ການວັດແທກຄື້ນໃນດາລາສາດຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຊັບຊ້ອນ ແລະ ຄວາມແມ່ນຍຳທີ່ພິເສດ. ບາງອົງປະກອບຫຼັກຂອງການວັດແທກຄື້ນໃນດາລາສາດປະກອບມີເສົາອາກາດ ຫຼື ກ້ອງສ່ອງທາງໄກ, ເຄື່ອງກວດຈັບເອເລັກໂຕຣນິກ, ຄອມພິວເຕີ ແລະ ຊອບແວປະມວນຜົນຂໍ້ມູນ.

1. ເສົາອາກາດ ຫຼື ກ້ອງສ່ອງທາງໄກ

ໃນການວັດແທກຄື້ນຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ, ຕ້ອງມີແຖວຂອງເສົາອາກາດແຍກຕ່າງຫາກເພື່ອຮັບສັນຍານຈາກວັດຖຸດາລາສາດ. ຍິ່ງໃຊ້ເສົາອາກາດຫຼາຍເທົ່າໃດ, ຄວາມລະອຽດທີ່ອິນເຕີເຟໂຣມິເຕີສາມາດບັນລຸໄດ້ກໍ່ຈະສູງຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ໃນສະພາບການຂອງການວັດແທກຄື້ນຄວາມຖີ່ທາງແສງ, ກ້ອງສ່ອງທາງໄກຖືກຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນໄລຍະທີ່ຄິດໄລ່ໄດ້ຢ່າງແມ່ນຍຳເພື່ອຮັບປະກັນວ່າລຳແສງທີ່ໄດ້ຮັບຈາກກ້ອງສ່ອງທາງໄກແຕ່ລະອັນຖືກລວມເຂົ້າກັນຢ່າງຖືກຕ້ອງເພື່ອສ້າງຮູບແບບການແຊກແຊງ.

2. ເຄື່ອງກວດຈັບເອເລັກໂຕຣນິກ

ຫຼັງຈາກໄດ້ຮັບສັນຍານແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແລ້ວ, ເສົາອາກາດ ຫຼື ກ້ອງສ່ອງທາງໄກຈະສົ່ງມັນໄປຫາເຄື່ອງກວດຈັບເອເລັກໂຕຣນິກ. ອຸປະກອນນີ້ຈະປ່ຽນສັນຍານແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າໄປເປັນຂໍ້ມູນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ສາມາດວິເຄາະຕື່ມອີກໄດ້.

3. ຄອມພິວເຕີ ແລະ ຊອບແວ

ຂໍ້ມູນທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍເຄື່ອງກວດຈັບເອເລັກໂຕຣນິກຈະຖືກສົ່ງໄປຫາຄອມພິວເຕີເພື່ອປະມວນຜົນ. ຂະບວນການນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຫັນປ່ຽນ Fourier ແລະເຕັກນິກການປະມວນຜົນສັນຍານອື່ນໆເພື່ອສ້າງຮູບພາບ ຫຼື ຂໍ້ມູນສະເປກຕຣຳຂອງວັດຖຸທີ່ສັງເກດເຫັນ. ຕ້ອງມີຊອບແວພິເສດເພື່ອປະຕິບັດການວິເຄາະຂໍ້ມູນທີ່ສັບສົນ ແລະ ເພື່ອສ້າງຮູບພາບ ຫຼື ສະເປກຕຣຳທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງຂອງວັດຖຸດາລາສາດ.

ການນຳໃຊ້ວິທະຍາສາດຂອງ Interferometry

ການໂຕ້ຕອບແບບອິນເຕີເຟໂຣເມຕຣີໄດ້ກາຍເປັນເຄື່ອງມືທີ່ມີປະສິດທິພາບສຳລັບນັກດາລາສາດໃນການສຶກສາປະກົດການທີ່ຫຼາກຫຼາຍໃນຈັກກະວານ. ນີ້ແມ່ນບາງການນຳໃຊ້ທາງວິທະຍາສາດທີ່ເຕັກນິກນີ້ໄດ້ບັນລຸໄດ້:

1. ການວັດແທກເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງດວງດາວ

ການວິເຄາະແບບອິນເຕີເຟໂຣເມຕຣີຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດວັດແທກເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງດາວໄດ້ຢ່າງແມ່ນຍຳຢ່າງບໍ່ໜ້າເຊື່ອ. ການຮູ້ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງດາວຊ່ວຍໃຫ້ນັກດາລາສາດຮຽນຮູ້ເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບວິວັດທະນາການ ແລະ ຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບຂອງມັນ.

2. ການສ້າງແຜນທີ່ວັດຖຸໃນລະບົບສຸລິຍະ

ເຕັກນິກການແຊກແຊງໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອສ້າງແຜນທີ່ພື້ນຜິວຂອງດາວເຄາະ, ດວງຈັນ ແລະ ອຸກກາບາດດ້ວຍຄວາມລະອຽດສູງກວ່າວິທີການສັງເກດການແບບດັ້ງເດີມຫຼາຍ. ຕົວຢ່າງ, ການແຊກແຊງທາງວິທະຍຸໄດ້ເຮັດໃຫ້ສາມາດສັງເກດການລະອຽດຂອງພື້ນຜິວຂອງດາວອັງຄານ ແລະ ດວງຈັນໃນລະບົບສຸລິຍະຊັ້ນນອກໄດ້.

3. ການກວດຈັບດາວເຄາະນອກລະບົບສຸລິຍະ

ໜຶ່ງໃນການນຳໃຊ້ທີ່ໜ້າຕື່ນເຕັ້ນທີ່ສຸດຂອງການແຊກແຊງແມ່ນການກວດຫາດາວເຄາະນອກລະບົບສຸລິຍະຂອງພວກເຮົາ. ໂດຍການສັງເກດຮູບແບບການແຊກແຊງຂອງດວງດາວ, ນັກວິທະຍາສາດສາມາດກວດພົບການມີຢູ່ຂອງດາວເຄາະທີ່ໂຄຈອນຢູ່ອ້ອມຮອບພວກມັນ, ເຖິງແມ່ນວ່າພວກມັນຈະບໍ່ສາມາດເຫັນໄດ້ໂດຍກົງກໍຕາມ.

4. ການສຶກສາກ່ຽວກັບສານລະຫວ່າງດວງດາວ

ການວິເຄາະແບບອິນເຕີເຟໂຣເມຕຣີຍັງໃຊ້ເພື່ອສຶກສາສານລະຫວ່າງດວງດາວ ເຊັ່ນ: ເມກຂອງອາຍແກັສ ແລະ ຝຸ່ນທີ່ມີຢູ່ລະຫວ່າງດວງດາວ. ໂດຍການໃຊ້ເຕັກນິກນີ້ ນັກດາລາສາດສາມາດສ້າງແຜນທີ່ການແຈກຢາຍຂອງອາຍແກັສ ແລະ ຝຸ່ນໄດ້ຢ່າງລະອຽດ ເຊິ່ງສະໜອງຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າກ່ຽວກັບຂະບວນການສ້າງດາວ ແລະ ດາວເຄາະ.

5. ການສັງເກດການແຫຼ່ງຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ

ເຕັກໂນໂລຊີ Interferometric ເຊັ່ນ LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ໄດ້ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດກວດພົບຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງໄດ້, ເຊິ່ງເປັນຄື້ນໃນອະວະກາດ-ເວລາ ທີ່ເກີດຈາກເຫດການຂະໜາດໃຫຍ່ຂອງຈັກກະວານ ເຊັ່ນ: ການລວມຕົວຂອງຂຸມດຳ ຫຼື ດາວນິວຕຣອນ. ສິ່ງນີ້ເປີດໂອກາດໃໝ່ໆໃຫ້ເຂົ້າໃຈປະກົດການທີ່ບໍ່ເຄີຍກວດພົບໄດ້ດ້ວຍວິທີອື່ນ.

ສິ່ງທ້າທາຍ ແລະ ອະນາຄົດຂອງ Interferometry

ໃນຂະນະທີ່ການແຊກແຊງມີຂໍ້ດີຫຼາຍຢ່າງ, ແຕ່ມັນກໍ່ຍັງມີສິ່ງທ້າທາຍອີກດ້ວຍ. ໜຶ່ງໃນນັ້ນແມ່ນການປະສານສັນຍານຈາກເສົາອາກາດ ຫຼື ກ້ອງສ່ອງທາງໄກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ໂດຍສະເພາະຖ້າພວກມັນຖືກແຍກອອກຈາກກັນດ້ວຍໄລຍະຫ່າງທີ່ກວ້າງ. ຄວາມກ້າວໜ້າໃນເຕັກໂນໂລຊີຄອມພິວເຕີ ແລະ ເຕັກນິກການປະມວນຜົນຂໍ້ມູນໄດ້ຊ່ວຍແກ້ໄຂບັນຫານີ້ໄດ້, ແຕ່ຍັງຕ້ອງການຄວາມແມ່ນຍຳສູງ.

ອະນາຄົດຂອງອິນເຕີເຟໂຣເມຕຣີໃນດາລາສາດແມ່ນມີຄວາມຫວັງຫຼາຍ. ໂຄງການຕ່າງໆເຊັ່ນ: ກ້ອງສ່ອງທາງໄກ Event Horizon Telescope (EHT) ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສາມາດຂອງອິນເຕີເຟໂຣເມຕຣີໃນການຖ່າຍພາບຮູດຳທີ່ມີຄວາມລະອຽດພິເສດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການພັດທະນາອິນເຕີເຟໂຣເມຕຣີທີ່ອີງໃສ່ອະວະກາດ, ເຊັ່ນ: Laser Interferometer Space Antenna (LISA), ຄາດວ່າຈະປູທາງໃຫ້ແກ່ການກວດຈັບແຫຼ່ງຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງກວ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ໃນໂລກ.

ສະຫຼຸບ

ການວັດແທກຄື້ນແມ່ເຫຼັກ (Interferometry) ແມ່ນໜຶ່ງໃນເຕັກນິກທີ່ກ້າວໜ້າທີ່ສຸດທີ່ໃຊ້ໃນດາລາສາດສະໄໝໃໝ່. ໂດຍການລວມສັນຍານຈາກຫຼາຍແຫຼ່ງເຂົ້າກັນ, ການວັດແທກຄື້ນແມ່ເຫຼັກຊ່ວຍໃຫ້ນັກດາລາສາດສາມາດສຶກສາຈັກກະວານໄດ້ຢ່າງລະອຽດ. ດ້ວຍເທັກໂນໂລຢີນີ້, ພວກເຮົາສາມາດວັດແທກເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງດວງດາວ, ສ້າງແຜນທີ່ພື້ນຜິວຂອງດາວເຄາະ, ກວດຫາດາວເຄາະນອກລະບົບສຸລິຍະ, ແລະແມ້ກະທັ້ງສັງເກດເບິ່ງຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ. ໃນຂະນະທີ່ມີສິ່ງທ້າທາຍຫຼາຍຢ່າງທີ່ຕ້ອງເອົາຊະນະ, ອະນາຄົດຂອງການວັດແທກຄື້ນແມ່ເຫຼັກເບິ່ງຄືວ່າສົດໃສຫຼາຍ, ໂດຍມີການຄົ້ນພົບທາງວິທະຍາສາດຫຼາຍຢ່າງທີ່ລໍຖ້າພວກເຮົາຢູ່.