ब्रह्मांडावर ‘नजर’!

सम्राट कदम
सोमवार, 5 एप्रिल 2021

विशेष

मानवी डोळ्यांना दिसणाऱ्या ग्रह, ताऱ्यांचे पलीकडेही एक न दिसणारे ब्रह्मांड आहे. त्या ब्रह्मांडातून विशिष्ट प्रकारची किरणेही आपल्या पृथ्वीवर सातत्याने येत असतात. या किरणांच्या साहाय्याने ब्रह्मांडाचा वेध घेण्याचा प्रयत्न करणाऱ्या वैज्ञानिकांनी येणाऱ्या सर्व प्रकारच्या विद्युतचुंबकीय लहरींपासून प्रतिमा विकसित करणाऱ्या दुर्बिणी तयार केल्या आहेत. त्यापैकी रेडिओ लहरींवर आधारित जगातील सर्वांत मोठी रेडिओ दुर्बीण (जायंट मीटरव्हेव रेडिओ टेलिस्कोप- जीएमआरटी) महाराष्ट्रात असून, या अद्ययावत दुर्बिणीमुळे भारत ‘आंतरराष्ट्रीय पल्सार टायमिंग अॅरे’ या गटाचा सदस्य बनला आहे.

अवकाशीय घटकांतून उत्सर्जित होणाऱ्या विद्युतचुंबकीय लहरींपैकी आपण फक्त डोळ्याला दिसणाऱ्या दृष्य प्रकाश लहरी पाहू शकतो. परंतु मानवी डोळ्याला न दिसणाऱ्या मायक्रोवेव्ह, अतिनील किरणे, रेडिओ लहरींचे उत्सर्जनही विविध अवकाशीय घटकांतून होत असते. ब्रह्मांडात अब्जावधी प्रकाशवर्षे दूरपर्यंत रेडिओ लहरी प्रवास करत असतात. पृथ्वीवर येणाऱ्या अशा लहरींचे संकलन करणारी सध्या अस्तित्वात असलेली आधुनिक दुर्बीण आपल्याकडे आहे. पुणे-नाशिक महामार्गावर नारायणगाव जवळील खोडद या गावात या दुर्बिणीचे केंद्र आहे. जायंट मीटरवेव्ह रेडिओ टेलिस्कोप (जीएमआरटी) नावाने ओळखली जाणारी ही दुर्बीण तीस रेडिओ संग्राहकांचा (ॲन्टेना) समूह आहे. सुमारे पंचवीस किलोमीटर व्यासाच्या परिसरात इंग्रजी ‘वाय’ आकारामध्ये हे संग्राहक बसविण्यात आले आहेत. या पैकी एका ॲन्टेनाचा व्यास हा ४५ मीटर आहे. हे सर्व ॲन्टेना एकमेकाला ऑप्टिकल फायबर केबलने जोडलेले आहेत. त्याद्वारे या संग्राहकांचे संचालन आणि नियंत्रण करण्यात येते. दुर्बिणीने संग्रहित केलेल्या सर्व रेडिओ लहरींचा या ऑप्टिकल फायबर केबलच्या माध्यमातून खोडद येथील केंद्रावर संग्रह केला जातो. संग्रहित केलेल्या रेडिओ लहरींमधून आवश्यक रेडिओ लहरींचे पृथक्करण करण्यात येते. निरीक्षण घ्यायचे आहे अशा ताऱ्यातून बाहेर पडलेल्या रेडिओ लहरी आधी उपलब्ध माहितीच्या आधारे शोधल्या जातात. या रेडिओ लहरींच्या माध्यमातून संबंधित ताऱ्याची किंवा अवकाशीय घटकाची प्रतिमा मिळविली जाते. त्यासाठी खोडद येथे कंट्रोल रूम तयार करण्यात आली आहे. 

पल्सार कालमापन गटात समावेश 
जीएमआरटीच्या साहाय्याने आजवर अनेक तारे, हायड्रोजन वायुमेघ, दीर्घिका यांचा शोध घेण्यात आला आहे, येत आहे. मात्र आंतरराष्ट्रीय पल्सार कालमापन गटाचा सदस्य झाल्यामुळे जीएमआरटी दुर्बीण पल्सारच्या शोधासाठी आणि पुढील संशोधनासाठी वापरली जाणार आहे.  

गुरूत्वीय लहरी आणि पल्सार घड्याळे यांच्यातील सहसबंध स्पष्ट करणारे संशोधन या माध्यमातून होत आहे. आंतरराष्ट्रीय समुदायातील या समावेशाने ब्रह्मांडाच्या निरीक्षणासाठी अगणित शक्यतांची खिडकी खुली करणाऱ्या ‘सूक्ष्म गुरूत्वीय लहरीं’संबंधी संशोधन करणाऱ्या महत्त्वपूर्ण गटात आता भारत सामील झाला आहे. अवकाश आणि काळ यांच्या (स्पेस आणि टाइम) पटलावरील लहरींना ‘गुरुत्वीय लहरी’ म्हणतात. ज्याप्रमाणे पाण्यात दगड टाकल्यावर तरंग निर्माण होतात आणि हे तरंग सर्व दिशांना पसरतात त्याप्रमाणे, गुरुत्वीय लहरी स्रोतापासून बाहेर सर्व दिशांना पसरतात. आइन्स्टाईनच्या सिद्धांतानुसार या लहरी स्वतःभोवती फिरताना दोन महाकाय कृष्णविवरे तयार होतात. आपल्या सूर्यापेक्षा अब्जावधी पटीने जास्त वस्तुमान असलेल्या कृष्णविवरांच्या जोडीने तयार केलेल्या गुरूत्वीय लहरी कमी वारंवारीतेच्या असतात. ‘लायगो डिटेक्टर’ कमी वारंवारीतेच्या लहरी शोधू शकत नाही. अशा लहरींना नॅनो हर्ट्झ गुरूत्वीय लहरी म्हणतात. या लहरी पृथ्वीच्या जवळील अवकाश आणि काळामध्ये सूक्ष्म बदल करतात. हा बदल म्हणजे विश्वातील सर्वात अचूक घड्याळ म्हणजे मिनीसेकंद पल्सार होय. आंतरराष्ट्रीय गट (आयपीटीए) जगातील मोठ्या दुर्बिणी नियमितपणे विविध पल्सार घड्याळाचा कालावधी मोजण्यासाठी वापरतात. 

जीएमआरटीच्या साहाय्याने भारतीय रेडिओ खगोलशास्त्रज्ञ आता यातील संशोधनात महत्त्वपूर्ण योगदान देणार आहे. कारण अद्ययावत जीएमआरटी दुर्बिणीच्या साहाय्याने ३०० ते ८०० मेगाहर्ट्झ इतक्या कमी वारंवारीतेच्या लहरींचे संकलन करणे शक्य आहे. जगात इतरत्र अजून ही सुविधा उपलब्ध नाही. भारतीय शास्त्रज्ञ सहा ते २० मिलीसेकंद एवढ्या कालावधीच्या पल्सारच्या निरीक्षणासाठी अद्ययावत जीएमआरटीचा वापर करत आहेत. जीएमआरटीचा आंतरराष्ट्रीय गटात समावेश झाल्यामुळे आंतरतारकीय पदार्थांमुळे होणारा विलंब काढता येईल. त्यामुळे गुरूत्वीय लहरींच्या निरीक्षणामध्ये पाच पट अधिक अचूकता मिळेल. 

प्रा. स्वरूपांचे ‘ब्रेन चाइल्ड’
भारतात रेडिओखगोलशास्त्र अस्तित्वात आले आणि फुलले ते भारतातील रेडिओ खगोलभौतिकीचे पितामह म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या प्रा. गोविंद स्वरूप यांच्या प्रयत्नातूनच! डॉ. होमी जहाँगीर भाभा यांनी मायदेशी संशोधनासाठी निमंत्रित केलेल्या मोजक्या शास्त्रज्ञांमध्ये प्रा. स्वरूप यांचा समावेश होता. त्यांनी अलाहाबाद (आता प्रयागराज) येथून पदवीचे शिक्षण पूर्ण केले. १९५२ मध्ये त्यांनी ऑस्ट्रेलियातील सीएसआयआरओ या संशोधन संस्थेत खगोलशास्त्रावर संशोधन सुरू केले. पुढे त्यांनी स्टॅनफोर्ड विद्यापीठातून पीएच.डी. पूर्ण केली. सिडनी जवळील पॉट्स हिल येथे सहा फूट व्यासाच्या ३२ अन्वस्त (पॅराबॉलीक) संग्राहक उभारण्यात त्यांचा महत्त्वाचा वाटा होता. त्यांच्या मार्गदर्शनाखाली भारतातील पहिली आधुनिक रेडिओ दुर्बीण मुंबई जवळील कल्याणच्या परिसरात उभारण्यात आली. त्यानंतर डॉ. गोविंद स्वरूप यांनी दक्षिण भारतात उटी येथेही रेडिओ दुर्बीण उभारली. उटी येथील दुर्बिणीच्या यशानंतर खोडदच्या महाकाय रेडिओ दुर्बिणीच्या उभारणीचे स्वप्न त्यांनी पाहिले आणि ते अस्तित्वातही आणले. १९९५ मध्ये खोडद येथील रेडिओ दुर्बीण पूर्ण क्षमतेने कार्यरत झाली. त्यावेळी उपलब्ध स्थानिक अवजारे, कारागीर, अभियंते यांच्या मदतीने अगदी स्वदेशी तंत्रज्ञानाचा वापर करत हे अभियांत्रिकी आश्चर्य भारतीय शास्त्रज्ञांनी अस्तित्वात आणले. गेल्या वर्षी ७ सप्टेंबर रोजी त्यांचे निधन झाले. 

एनसीआरएच्या वतीने संचालन
पुण्यातील राष्ट्रीय रेडिओ खगोलभौतिकी केंद्राच्यावतीने (एनसीआरए) या दुर्बिणीचे संचालन करण्यात येते. भारतासह जगभरातील शास्त्रज्ञ या दुर्बिणीचा संशोधनासाठी वापर करतात. नुकतीच ही दुर्बीण अद्ययावत करण्यात आली आहे. त्यामुळे आता ५० ते १५०० मेगाहर्ट्झपर्यंतच्या रेडिओ लहरींचे संकलन या दुर्बिणी करतात. दक्षिण आफ्रिका आणि ऑस्ट्रेलिया येथे उभारल्या जाणाऱ्या ‘स्क्वेअर किलोमीटर ॲरे’साठी (एसकेए) मार्गदर्शक म्हणून या दुर्बिणीचा वापर करण्यात येणार आहे.

जीएमआरटीमुळे भारतीय शास्त्रज्ञांना जगातील इतर रेडिओ दुर्बिणी मोफत वापरता येतात. कारण जीएमआरटीही जगभरातील शास्त्रज्ञांना त्यांच्या संशोधनाच्या दर्जावर रेडिओ दुर्बीण मोफत वापरायला देते. जगभरातून आलेल्या अर्जांची जीएमआरटी टाइम अलोकेशन कमिटी छाननी करते. त्यातून दर्जेदार संशोधनासाठी वेळेची निश्चिती करते. यातील ५० टक्के कालावधी हा भारतीय संशोधक आणि विद्यार्थ्यांसाठी राखीव असतो. जेणेकरून देशातील संशोधनाला वाव मिळावा. उपलब्ध वेळेच्या तिप्पट अर्ज जीएमआरटीकडे आलेले असतात. त्यामुळे एनसीआरएचा सदस्य नसलेला तटस्थ शास्त्रज्ञ वेळेची विभागणी करून देतो. दर सहा महिन्याला जीएमआरटीच्या टाइम अलोकेशनचे एक चक्र पूर्ण होते. 

आंतरराष्ट्रीय मानांकन
या दुर्बिणीने आजवर हायड्रोजन वायुमेघ, पल्सार, तारे, आकाशगंगा आदींचा शोध घेतला आहे. जीएमआरटीने दीडशे मेगा हर्ट्झला संपूर्ण आकाशाचे स्कॅनिंगही केले आहे. त्यातून मिळालेला मोठ्या डेटावर अजूनही संशोधनाचे काम चालू आहे. नुकतेच आयईईई हे जागतिक मानांकनही जीएमआरटीला प्राप्त झाले असून, रामण सिद्धांत, जे.सी.बोस यांचा रेडिओ लहरींचा शोधानंतर देशाला मिळालेले हे तिसरे मानांकन आहे. जगभरातील रेडिओ खगोलशास्त्रज्ञांनासाठी वैज्ञानिक तीर्थक्षेत्र असलेली ही दुर्बीण महाराष्ट्रासाठी निश्चितच अभिमानाची गोष्ट आहे. भविष्यात ब्रह्मांडातील नवनवीन शोध या माध्यमातून पुढे येणार आहेत.

संबंधित बातम्या