जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप  भाग - 1

अरविंद परांजपे
सोमवार, 10 जानेवारी 2022

खगोलशास्त्राच्या सीमेवर

‘जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप’ येत्या काही वर्षांत आपल्याला विश्वाबद्दल खूप काही नवीन माहिती देणार आहे. यातील काही शोध तर आपल्याला नक्कीच आश्चर्यचकित करणारे असतील. विश्व निर्मितीच्यावेळी आपले विश्व कसे होते, हे जाणून घेण्याचाही प्रयत्न आहे.

सन २०२१ जेव्हा समाप्तीच्या जवळ आले होते, तेव्हा खगोलशास्त्र आणि अंतराळ संशोधन एक नवीन पर्वाच्या उंबरठ्यावर उभे होते.  सरत्या वर्षाच्या ख्रिसमसच्या दिवशी, २५ डिसेंबरला, भारतीय वेळेनुसार  सायंकाळी ५ वाजून ५० मिनिटांनी फ्रेंच गयाना येथून ‘जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप’ने  एरीन रॉकेटवर स्वार होऊन अंतराळाच्या दिशेने झेप घेतली. या रॉकेटचा सुरुवातीचा प्रवास पश्चिमेकडून पूर्व दिशेस  विषुववृत्ताला समांतर असा झाला होता.  हे यान जेव्हा श्रीलंकेवरून जात होते तेव्हा अनेक खगोल प्रेमींनी त्याची छायाचित्रे टिपली होती. या छायाचित्रकारांनी एक प्रकारे आपण या अभूतपूर्व घटनेचे साक्षीदार आहोत यावर स्वतःच शिक्कामोर्तब केले.   

तुमच्या मनात कदाचित हा प्रश्न आला असेल की अमेरिका इतक्या मोहिमा राबवते तर त्यांना फ्रेंच गयानाला का जावे लागले?  तर एरीन रॉकेटला जास्तीत जास्त गती देण्याकरता पृथ्वीच्या गतीचा उपयोग करण्यात आला, म्हणून. एखाद्या वस्तूची गती पृथ्वीच्या विषुववृत्तावर सर्वात जास्त, तर ध्रुवावर शून्य. अर्थात याला पृथ्वीच्या परिवलनाची जोड पण असतेच. फ्रेंच गयाना हे स्थान विषुववृत्ताच्या फक्त पाच अंश उत्तरेला आहे, त्यामुळे जेव्हा यानाचे प्रक्षेपण करण्यात आले तेव्हा त्याला आधीच पृथ्वीच्या स्वतःभोवती फिरण्याची म्हणजेच त्याच्या परिवलनाची गती मिळाली होती.

तर डिसेंबरच्या २५ तारखेला प्रक्षेपित झालेला जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप येत्या काही वर्षांत आपल्याला आपल्या विश्वाबद्दल खूप काही नवीन माहिती देणार आहे. यातील काही शोध तर आपल्याला नक्कीच आश्चर्यचकित करणारे असतील. ही दुर्बीण जी काही अनेक निरीक्षणे घेणार आहे त्यात विश्व निर्मितीच्यावेळी आपले विश्व कसे होते, हे जाणून घेण्याचाही प्रयत्न आहे.

शास्त्रज्ञांसमोर  एक मोठे गूढ आहे ते म्हणजे ‘डार्क मॅटर’ आणि ‘डार्क एनर्जी’. आपल्याला माहीत असलेले विश्व हे संपूर्ण विश्वाच्या फक्त पाचच टक्के आहे, असे  गेल्या काही दशकात आपल्या लक्षात आलं आहे. उरलेल्या ९५ टक्यांत, २५ टक्के विश्व डार्क मॅटरने आणि ७० टक्के डार्क एनर्जीने व्यापलेले आहे. ज्यांच्याबद्दल आपल्याला काहीच माहीत नाही. आता डार्क मॅटर आणि डार्क एनर्जीबद्दल आपल्याला काहीच माहीत नाही, तर मग ते अस्तित्वात आहेत हे कशावरून? असा प्रश्न तुम्ही विचारू शकता. तर आजवरच्या काही निरीक्षणांतून आणि काही सैद्धांतिक शोधांवरून आपल्याला डार्क मॅटर आणि डार्क एनर्जीच्या अस्तित्वाची जाणीव झाली आहे, असे या प्रश्नाचे छोटसे उत्तर.  

जेम्स वेब स्पेस दुर्बीण अमेरिकेच्या नॅशनल एरोनॉटिक्स अॅण्ड स्पेस अॅडमिनीस्ट्रेशन  (म्हणजे नासा), युरोपियन स्पेस एजन्सी आणि कॅनेडियन स्पेस एजन्सी यांच्या संयुक्त प्रयत्नांतून तयार करण्यात आली आहे. आतापर्यंत अंतराळात पाठवण्यात आलेल्या दुर्बिणींमध्ये ही दुर्बीण सर्वात मोठी आहे. अंतराळातून अवकाश वेध घेण्यासाठीचा जेम्स वेब स्पेस  टेलिस्कोप हा आतापर्यंतचा सर्वात अधिक काळ चाललेला आणि तेवढाच खर्चिक प्रकल्प झाला आहे. 

ही दुर्बीण इन्फ्रारेड म्हणजे अधोरक्त तरंगलांबीच्या विद्युत चुंबकीय लहरींचा वेध घेणार आहे.  ती अंतर्वक्र आरशाच्या दुर्बिणीसारखी आहे. पण हा एक सलग आरसा नसून  अठरा  षटकोनी आरशांना बिजागरींनी जोडून  या दुर्बिणीचा एक मोठा आरसा बनतो. याचा एकूण व्यास ६.५ मीटर तर याचे  क्षेत्रफऴ २५ वर्ग मीटर आहे. दुर्बिणीचे आरसे बेरिलियम धातूचे बनवलेले आहेत. प्रत्येक आरशाची जाडी पाच सेंटिमीटर आहे. बेरिलीयम धातू हा स्टीलपेक्षा सहापट कडक आणि त्याच आकाराच्या अॅल्युमिनियमपेक्षा तीन पट कमी वजनाचा आहे.  हा धातू वीज आणि तापमानाचा चांगला संवाहक आहे, पण तो चुंबकीय नाहीये. त्यामुळे सुपरसॉनिक (आवाजापेक्षा जास्त वेगाने उडणाऱ्या) विमानांसाठी पण यांचा उपयोग होतो. एकदा का हे आरसे दुर्बिणीसाठी तयार झाले की मग त्यांच्यावर सोन्याचा थर देण्यात येतो. सोन्याचा एक गुणधर्म म्हणजे त्याची इन्फ्रारेड प्रकाशाला परावर्तित करण्याची क्षमता खूप जास्त आहे. या एकूण २५ वर्ग मीटर क्षेत्रफळाच्या आरशावर  जो सोन्याचा थर देण्यात आला आहे, त्याचे वजन फक्त ४८ ग्रॅम आहे. या सोन्याच्या थरावर चुकूनसुद्धा ओरखडा पडू नये म्हणून त्यावर काचेचा थर लावण्यात येतो. या मुख्य आरशाने परावर्तित केलेला प्रकाश मग एक दुसऱ्या आरशावर पडतो व तिथून त्या प्रकाशाला या दुर्बिणीच्या वेगवेगळ्या  उपकरणाच्या दिशेने पाठवण्यात येते.

या दुर्बिणीचे दुसरे दोन भाग म्हणजे दुर्बिणीला विद्युतपुरवठा करणारी यंत्रणा आणि सूर्याच्या ऊर्जेपासून दुर्बिणीचे रक्षण करणारी ढाल. विद्युत पुरवठा करणारी यंत्रणा सोलार सेलवर आधारित आहे.  

सूर्याच्या ऊर्जेपासून दुर्बिणीचे रक्षण करणारी यंत्रणा खूप महत्त्वाची आहे. ही यंत्रणा म्हणजे .२१ बाय १४ मीटरचे विशिष्ट पॉलिमरने बनविलेले पाच पडदे आहेत. त्यांचा एकूण आकार आपल्या टेनिसच्या मैदानाइतका आहे. या पडद्यांवर अॅल्युमिनियमचा थर देण्यात आला आहे. या रचनेमुळे सूर्याच्या बाजूला असणाऱ्या भागावर तापमान ८५ अंश सेल्सिअस असेल तर त्याच्या मागे म्हणजेच दुर्बिणीच्या भागावर तापमान उणे २३३ अंश असेल. 

ही दुर्बीण आपल्याला विश्वात इतरत्र कुठे सजीव असू शकतील का? याचाही शोध घेण्यास मदत करेल. सध्यातरी विश्वात आपल्याला अन्यत्र कुठेही जीवसृष्टी असल्याची माहिती नाही.  मात्र, जवळजवळ प्रत्येक ताऱ्याच्या भोवती कमीत कमी एकतरी ग्रह परिक्रमा करत असतो, असं शास्त्रज्ञांच्या लक्षात आले आहे. या ग्रहांना आपण ‘एक्सो प्लॅनेट’ म्हणून ओळखतो. तर अशा काही ताऱ्यांच्या ग्रहांवर सजीवांच्या उत्क्रांतीसाठी पोषक वातावरण आहे का? याचा शोध घेणे हे पण या मोहिमेचे उद्दिष्ट आहे. एखाद्या ताऱ्याभोवती असू शकणाऱ्या सजीवांच्या उत्क्रांतीसाठी पोषक वातावरणाला ‘गोल्डीलॉक झोन’ म्हणतात (चौकट पहा).  संपूर्ण विश्वाबरोबरच आपल्या सूर्यमालेतील इतर ग्रहांवर किंवा त्यांच्या उपग्रहांवरही कुठे सजीवांसाठी पोषक वातावरण आहे का? याचाही शोध ही दुर्बीण घेईल.   पुढच्या लेखात आपण या दुर्बिणीच्या इतर काही पैलूंबद्दल चर्चा करूयात.

गोल्डीलॉक झोन

‘गोल्डीलॉक झोन’ हे नाव ‘गोल्डीलॉक अॅण्ड थ्री बेअर’ या बाल कथेवरून देण्यात आले आहे. एका लहान मुलीचे सोनेरी कुरळे केस असतात म्हणून तिचे नाव ‘गोल्डीलॉक’. तर ही गोल्डीलॉक जंगलात भटकत एका घरात शिरते. हे घर तीन अस्वलांचे असते - बाबा अस्वल, आई अस्वल आणि बाळ अस्वल. पण गोल्डीलॉकला हे माहीत नसते. ती जेव्हा घरात शिरते तेव्हा ही अस्वले बाहेर गेलेली असतात. टेबलावर तिला खिरीच्या तीन वाट्या दिसतात. एक खूप गरम, एक खूप थंड तर एक तिला खाता येण्यासारखी. गोल्डीलॉक त्या वाटीतली खीर खाते.  तिला घरात सगळीकडे एक खूप जास्त, एक खूप कमी, आणि एक एकदम योग्य अशा वस्तू सापडतात.  आपल्यासारख्या सजीवांच्या अस्तित्वासाठी अशाच प्रकारची स्थिती पाहिजे. खूप उष्ण नाही की खूप थंडही नाही - एकदम योग्य, म्हणून अशा भागाला ‘गोल्डीलॉक झोन’ म्हणायची पद्धत आहे.

 

(लेखक मुंबईतील नेहरू तारांगणाचे संचालक आहेत.)

संबंधित बातम्या