पार्कर सोलार प्रोब

अरविंद परांजपे
शुक्रवार, 31 डिसेंबर 2021

विशेष

खगोलशास्त्र हे एक असे शास्त्र आहे ज्यात अभ्यासकाला प्रयोग करता येत नाही. जे निसर्ग दाखवेल त्याची काटेकोरपणे आणि अचूक निरीक्षणे घेऊनच या शास्त्रात संशोधनाची वाटचाल होत आली आहे. त्यामुळे या क्षेत्रातील शास्त्रज्ञांनी प्रत्येक नवीन तंत्रज्ञानाचा उपयोग हे शास्त्र पुढे नेण्याकरिता केला आहे.  आणि ‘खगोलशास्त्राच्या सीमा’ वृद्धिंगत केल्या आहेत. या नवीन सदरात आपण काही नवीन, तर काही मोठ्या शोधांचा, तसेच त्यामागच्या विज्ञानाचा आणि इतिहासाचा आढावा घेणार आहोत.

ता. २१ नोव्हेंबर २०२१ हा एक असा ऐतिहासिक दिवस होता, की त्या दिवशी मानव निर्मित यानाने सूर्याला स्पर्श केला होता. हे यान होते ‘पार्कर सोलार प्रोब’. त्या दिवशी या यानाने सूर्यापासून ८५ लाख किलोमीटर अंतरावरून सूर्याच्या किरीटातून प्रवास केला होता. 

आपल्याला जो सूर्याचा भाग दिसतो त्याला ‘फोटोस्फियर’ म्हणतात. या फोटोस्फियरच्या वर सूर्याच्या सुमारे दोन हजार किलोमीटर उंचीपर्यंत सूर्याचे एक वातावरण असते, त्याला ‘क्रोमोस्फियर’ म्हणतात.  त्यावर सुमारे दहा लाख किलोमीटर उंचीपर्यंत सूर्याचे दुसरे वातावरण म्हणजे ‘कोरोना’ असते. सूर्याच्या या कोरोनाला मराठीत ‘किरीट’ किंवा ‘प्रभावलय’ असेही संबोधण्यात येते. हा कोरोना आणि सध्या चर्चेत असलेला कोरोना वेगळा - कोरोना हा मूळ लॅटिन भाषेतील शब्द आहे, ज्याचा अर्थ ‘मुकुट’ किंवा ‘मुकुटासारखा’ असा आहे. लेखात पुढे कोरोना हा शब्द सूर्याच्या संदर्भातच वापरला गेला आहे.

अत्यंत सुंदर असा दिसणारा हा कोरोना आपल्याला फक्त खग्रास सूर्य ग्रहणाच्यावेळीच बघता येतो.  काही खगोलवेधशाळात इतर वेळीही कोरोनाची निरीक्षणे घेता येऊ शकतील अशी उपकरणे तयार केलेली आहेत, पण त्यांना खूप मर्यादा असतात.   

गेल्या शतकाच्या सुरुवातीला असे लक्षात येऊ लागले की कोरोनाचे तापमान काही लाख अंश सेल्सिअस असते. त्याच्या तुलनेत सूर्याच्या पृष्ठभागाचे तापमान सुमारे ६५०० अंश मोजण्यात आले आहे. स्वाभाविक तुमच्या मनात हा प्रश्न आला असेल, की जर कोरोनाचे तापमान सूर्याच्या पृष्ठभागाच्या तापमानापेक्षा इतके जास्त आहे, तर मग कोरोना आपल्याला नेहमी का दिसत नाही. तर उत्तर आहे, की कोरोनाची घनता खूपच कमी आहे. म्हणून जेव्हा सूर्य ग्रहणाच्यावेळी चंद्र सूर्याला आपल्या मागे संपूर्ण झाकतो तेव्हाच हा कोरोना आपल्याला दिसतो. 

पण शास्त्रज्ञांच्या पुढे यापेक्षाही मोठा प्रश्न आहे, तो म्हणजे - ती प्रक्रिया काय असेल, जिच्यामुळे सूर्यापासून जवळजवळ त्याच्या व्यासाच्या दहापट अंतरापर्यंत पसरलेल्या कोरोनाचे तापमान इतके जास्त वाढू शकेल!  

 सुमारे १५५०च्या दशकामध्ये यूजीन न्युमन पार्कर यांनी सूर्यामधून ऊर्जा कशी बाहेर पडते किंवा पडू शकते यावर काही संकल्पना मांडल्या. त्यांनी असे सांगितले की सूर्यामधून सौर वायूच्या (याला सोलार विंड असे नाव पार्कर यांनीच दिले होते) रूपाने मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा बाहेर फेकली जाते. ही प्रक्रिया अत्यंत जटील असून यात प्लाझ्मा (म्हणजे विद्युत भारित कणांचे क्षेत्र), चुंबकीय क्षेत्र आणि अति ऊर्जेचे कण असतात. त्यांनी एका सिद्धांताद्वारे सूर्याच्या कोरोनाचे तापमान सूर्याच्या पृष्ठभागाच्या तापमानापेक्षा जास्त का हेही सांगण्याचा प्रयत्न केला. सूर्याच्या पृष्ठभागावर लहान लहान स्फोट होत असतात, जे नॅनोफ्लेयर किंवा खूप लहान आकाराच्या ज्वाळांच्या रूपाने बाहेर पडतात आणि त्यांच्यामुळे कोरोनाच्या तापमानामध्ये वाढ होते, असे त्यांनी सुचवले होते.   

पण पार्कर यांच्या सिद्धांताची निरीक्षणातून पुष्टी करणे हे सोपे काम कधीच नव्हते. सर्वप्रथम म्हणजे सूर्याच्या कोरोनाचे चांगले निरीक्षण फक्त खग्रास ग्रहणाच्यावेळी शक्य होते आणि दुसरी बाब म्हणजे खग्रास ग्रहणाचा कालावधी फारच कमी असतो. सर्वात मोठे खग्रास ग्रहण हे जास्तीत जास्त साडेसात मिनिटांचे असू शकते. या सर्वांच्या जोडीला खग्रास ग्रहणांची संख्या कमी असते. ही ग्रहणे जगाच्या वेगवेगळ्या भागांवरून दिसतात आणि निरीक्षणांना आकाशातील ढगांमुळे मोठा फटकाही बसू शकतो. 

यावर एकच उपाय म्हणजे सूर्याच्या दिशेने अंतराळयान किंवा कृत्रिम उपग्रह पाठवून खुद्द कोरोना आणि सौर वायूची मोजमापे करणे. ही संकल्पना १९५८ साली नासाच्या शास्त्रज्ञांसमोर मांडण्यात आली. हे  अंतराळयान शक्यतो कमी खर्चात सूर्याच्या दिशेने कसे पाठवावे, यावर खूप विचार मंथन झाले. तसेच या प्रकल्पांना अमेरिकन प्रशासनाचा स्पीड ब्रेकरपण लागत होता.

शेवटी २०१०च्या सुरुवातीला सोलार प्रोबच्या रूपाने ही मोहीम अस्तित्वात येऊ लागली. या सोलार प्रोबला सूर्याच्या दिशेने पाठवण्याकरिता शुक्राच्या गुरुत्वीय बलाचा उपयोग करण्याचे ठरवण्यात आले. तुम्हाला आठवत असेल, तर इस्रोने अशाच प्रकारे पृथ्वीच्या गुरुत्वीय बलाचा उपयोग करून तुलनेने खूप कमी खर्चात चंद्रयान आणि मंगलयान पाठवले होते.  

पार्कर प्रोबने १२ ऑगस्ट २०१८ रोजी उड्डाण केले. यावर एकूण पाच उपकरणे आहेत. ती विद्युतचुंबकीय क्षेत्र, सूर्याचा प्लाझ्मा, कोरोनाचे चित्रण करण्यासाठी कॅमेरा, सौर वायूची मोज अशी अनेक निरीक्षणे घेतील. हा प्रोब एकूण २६ वेळा सूर्याची परिक्रमा करणार आहे. प्रत्येक परिक्रमेत शुक्राच्या गुरुत्वीय बलाचा वापर करून प्रोबचे सूर्यापासूनचे अंतर कमी करण्यात येत आहे. २१ नोव्हेंबर रोजी जेव्हा हा प्रोब सूर्याच्या कोरोनातून गेला, तेव्हा त्याची सूर्याभोवतीची दहावी परिक्रमा होती.  

सूर्याच्या इतक्या जवळून जाताना उपकरणांचा सूर्यापासून बचाव करण्याकरिता यावर षटकोनी आकाराची २.३ मीटर आकाराची आणि ११.४ सेमी जाडीची रीएनफोर्स्ड कार्बन-कार्बनची ढाल बसवण्यात आली आहे. ही ढाल १३७० अंश सेल्सिअसच्या तापमानातसुद्धा सर्व उपकरणांचे रक्षण करण्यास सक्षम आहे. ही ढाल नसेल तर काही सेकंदात सर्व यंत्रणा वितळून तिचा धूर होईल. 

आत्तापर्यंतच्या निरीक्षणांतून 
काही महत्त्वाचे आकडे मिळाले आहेत. सूर्याच्या चुंबकीय क्षेत्रात असामान्यपणे वारंवार लहान लहान बदल होताना दिसले आहेत. तसेच हान्स अलव्हिन यांनी काही विशिष्ट लहरींची गृहीतके मांडली होती, त्यांना ‘अलव्हेन लहरी’ म्हणून ओळखले जाते. अलव्हेन हे नोबेल पारितोषिकाचे मानकरीही होते. याच अलव्हेन लहरींना पुष्टी देणारी निरीक्षणेही मिळाली आहेत. एक आश्चर्यचकित करणारा शोध म्हणजे, प्लाझ्माच्या प्रवाहाच्या लंब प्रवाहदेखील दिसून आला आहे.  ता. १२ डिसेंबर २०२५ रोजी हे यान सूर्याला शेवटची म्हणजे २६वी भेट देईल. तोपर्यंत अनेक नवीन शोध आणि मुख्य म्हणजे कोरोनाच्या इतक्या जास्त तापमानाचे रहस्य आपल्याला सापडेल.

यूजीन पार्कर यांचा जन्म १० जून १९२७ सालचा. त्यांनी भौतिकशास्त्रात बी.एस. करून मिशिगन विद्यापीठातून पी.एचडी. मिळवली. काही वर्षे उटाह विद्यापीठात शिकवलेही होते. पण १९५५ साली ते शिकागो विद्यापीठात गेले. आपल्या कारकिर्दीत त्यांना अनेक प्रतिष्ठित सन्मान मिळाले. पण कदाचित त्यांना सर्वात मोठा बहुमान मिळाला तो म्हणजे या प्रकल्पाला त्यांचे नाव देण्यात आले. एखाद्या हयात असलेल्या व्यक्तीचे नाव देण्याची ही पहिलीच घटना आहे. 
 

संबंधित बातम्या