जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप 

अरविंद परांजपे
सोमवार, 7 फेब्रुवारी 2022

खगोलशास्त्राच्या सीमेवर

जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप ही दुर्बीण आपल्या ठरवलेल्या स्थानी पोचली आहे. आता पुढचे सहा महिने तिला तिच्या शोध कार्यासाठी तयार करण्यात येणार आहे. नवीन घरात प्रवेश केला की आपले सुरवातीचे काही दिवस घर लावण्यात आणि त्या जागेची सवय करून घेण्यात जातात, तसंच काहीसं.

जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपचा कार्यकाळ साडे पाच वर्षांचा आहे. या कालावधीची मुख्य मर्यादा म्हणजे यात भरण्यात आलेलं इंधन. या दुर्बिणीने आपल्या स्थानापर्यंत जाताना काही कारणांमुळे जर दिशा बदलली असती तर तिला पुन्हा योग्य मार्गावर आणण्यासाठी जे जास्त इंधन लागू शकलं असतं, तेवढं इंधन यात भरण्यात आलं होतं. सर्व काही ठरल्याप्रमाणे झाल्यास हे इंधन आणखी पाच वर्ष पुरेल इतकं होतं.  पण या दुर्बिणीची कक्षा इतकी अचूक आखलेली होती, की हे इंधन आता दहा वर्षांपेक्षाही खूप जास्त काळ पुरेल.

आता सर्वप्रथम या जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपमधील सर्व यंत्रणा नव्या वातावरणातल्या तापमानाशी समरस होतील, याची खात्री करून घ्यावी लागेल. दुर्बिणीचा जो भाग सूर्याच्या दिशेने आहे तिथे तापमान  ५४ अंश सेल्सिअस आहे. ज्या भागात या कृत्रिम उपग्रहाची काही उपकरणे आहेत त्या भागात तापमानाची नोंद १८ अंश सेल्सिअस करण्यात आली आहे. दुर्बिणीच्या भागात तापमान उणे २११ अंश सेल्सिअस तर ज्या भागात निरीक्षणांसाठीची उपकरणे आहेत त्या भागात त्या ठिकाणी तापमान उणे २०२ अंश सेल्सिअस असल्याची नोंद करण्यात आली आहे. या  तापमानात या कृत्रिम उपग्रहाची सर्व यंत्रणा कशा प्रकारे  काम करत आहेत. हे बघण्यात येईल. मग या स्थितीत दुर्बिणीतून अवकाशातील निरिक्षण घेणाऱ्या  यंत्राची संवेदन क्षमता कशी आहे याची नोंद घेण्यात येईल. 

मग ही उपकरणे कॅलिब्रेट करण्यात येतील. म्हणजे उदाहरणार्थ अॅल्युमिनीअमच्या  एक लिटर क्षमतेच्या पात्रात थंडीच्या दिवसात पाणी भरलं आणि त्याच पात्रात कडक उन्हाळ्यात पाणी भरलं तर उन्हाळ्यात भरलेल्या पाण्याची मात्रा किंचित जास्त असेल, कारण ते पात्र किंचित प्रसरण पावलेलं असेल.  तापमानामुळे पडणारा असा फरक लक्षात घेऊन दुर्बिणीतील सर्व उपकरणे तपासण्यात येतील.  

उपकरणे कॅलिब्रेट करताना  सर्व प्रथम जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप मधील उपकरणे, आपल्याला अचूक माहिती आहे अशा काही खगोलीय पदार्थांचा वेध घेतील. आणि ही उपकरणे आपल्याला त्या खगोलांबद्दल जे आकडे देतील त्यांची आणि आधी माहीत असलेल्या आकड्यांची तुलना करण्यात येईल. हे आकडे नंतरच्या निरिक्षणासाठी उपयोगी पडतील.

ही उपकरणे दुर्बिणीच्या आरशाच्या मागच्या भागात इंटिग्रेटेड सायन्स इन्स्ट्रुमेंट मॉड्यूल मधे आहेत. यात एकूण चार प्रमुख उपकरणे आहेत आणि प्रत्येक उपकरण एकेका विशिष्ट प्रकारच्या निरिक्षणासाठी बनवलेले आहे. यात तारे, ग्रह, इतर आकाशगंगा आणि डार्क एनर्जी यांचा समावेश आहे.

पहिले उपकरण म्हणजे निअर इंफ्रारेड कॅमेरा (Near-Infrared Camera -NIRCam).  हा कॅमेरा ०.६ ते ५ मायक्रॉन तरंगलांबीच्या लहरींचे निरिक्षण करणार आहे. हे तरंग धूलीकणांमधून सहज जाऊ शकतात. या कॅमेऱ्यात प्रकाशाला अवरोध करणारा एक छोटासा भाग आहे. हा फक्त एका ताऱ्याचा प्रकाश झाकेल आणि तो  कॅमेऱ्यापर्यंत जाऊ देणार नाही, अशा प्रकारे त्याची रचना करण्यात आली आहे.  त्यामुळे आपल्याला त्या  ताऱ्या भोवती असलेल्या ग्रहांचे चित्रण करता येईल जेणे करून आपल्याला त्या ग्रहांची अचूक माहिती मिळू शकेल. म्हणजे खग्रास ग्रहणाच्यावेळी चंद्र जसा सूर्याला झाकतो आणि तेव्हा आपल्याला भर दिवसा सुद्धा काही तारे आणि ग्रह दिसतात, तसेच.  हा कॅमेरा अॅरिझोना विद्यापीठातील आणि लॉकहिड मार्टिनच्या प्रगत तंत्रज्ञान केंद्रातील संशोधकांनी तयार केला आहे.

दुसरं उपकरण आहे निअर इंफ्रारेड स्पेक्टोग्राफ (Near-Infrared Spectrograph -NIRSpec). हे उपकरण एनआयआरकॅमप्रमाणेच ०.६ ते ५ मायक्रॉन तरंगलांबीच्या लहरींचे निरिक्षण करणार आहे, पण एनआयआरस्पेक या लहरींच्या वर्णपटलाचे चित्रण करेल. एखाद्या पदार्थाच्या वर्णपटलातून आपल्याला त्या पदार्थांतील मूल द्रव्य आणि संयुगांची माहिती मिळते.  वेगवेगळ्या तरंगलांबीच्या वर्णपटांच्या चित्रणातून आपल्याला त्या पदार्थाबद्दल सखोल माहिती मिळेल. हे उपकरण एक वेळी एका पदार्थाच्या वर्णपटलाचे चित्रण तर करूच शकेल, पण यात एकाच वेळी १०० खगोलीय पदार्थांचे चित्रण करण्याचीही  क्षमता आहे. आपल्या कॅमेऱ्यामध्ये जसे शटर असते तसे यातही १०० शटर आहेत. यांची जाडी फक्त आपल्या एका केसाच्या जाडीइतकीच आहे. यांना ‘मायक्रो शटर अॅरे’ म्हणतात. युरोपियन स्पेस एजन्सीसाठी एअर बस इंडस्ट्रीने  हे उपकरण बनवलेलं आहे, पण यातले ‘मायक्रो शटर अॅरे’ मात्र नासाने बनवलेले आहेत.

त्यानंतर आहे मिड-इन्फ्रारेड इन्स्ट्रुमेंट (Mid-Infrared Instrument -MIRI). हे उपकरणदेखील पहिल्या उपकरणा सारखंच आहे. मात्र ते ५ ते २८ मायक्रॉन तरंगलांबीच्या लहरींच्या वर्णपटलांचे निरिक्षण आणि चित्रण करेल. या उपकरणाचा उपयोग खूप दूरच्या आकाशगंगा आपल्यापासून कुठल्या गतीने दूर जात आहेत, कुठे नवीन तारे जन्माला येत आहेत, अशा घडामोडींबरोबरच खूप मंद असणारे धूमकेतूंसारख्या खगोलीय पदार्थांचा वेध घेण्याकरिता करण्यात येईल.

उपकरणांच्या या मालिकेतील  शेवटचं उपकरण आहे निअर-इन्फ्रारेड स्लिटलेस स्पेक्टोग्राफ (Near-Infrared Slitless Spectrograph -NIRISS). या स्पेक्टोग्राफची खासियत म्हणजे हे उपकरण एखाद्या खगोलीय पदार्थाच्या ०.६ ते ५ मायक्रॉन तरंगलांबीच्या लहरींचे एक संपूर्ण चित्र काढू शकेल. त्यामुळे आपल्याला त्या तरंगलांबीच्या प्रकाशात ती अख्खी वस्तु कशी दिसते याची माहिती मिळू शकेल. हे उपकरण कॅनेडियन स्पेस एजन्सीने बनवलेले आहे.  दुर्बिणीच्या ज्या भागात हे उपकरण बसवलेलं आहे त्या भागात फाईन गायडन्स सेन्सरही (Fine Guidance Sensor -FGS) बसवलेलं आहे. या सेन्सरचं काम एकच, आकाशाच्या ज्या दिशेने दुर्बीण वळवलेली आहे, त्या भागातील तारा शोधायचा आणि मग निरिक्षणांच्या संपूर्ण कालावधीत ही दुर्बीण त्याच दिशेने ठेवायची. 

ही दुर्बीण आणि यातील उपकरणे जगातील कुणालाही वापरणं शक्य आहे, आणि त्यासाठी लागणारे आर्थिक साहाय्य पण मिळू शकेल.  मात्र ती वापरण्यासाठी तुम्हाला कशा प्रकारची निरीक्षणे घ्यायची आहेत आणि त्यातून काय नवीन शोध लागण्याची शक्यता आहे, या बद्दलचा प्रस्ताव तुम्हाला पाठवावा लागेल, एवढीच फक्त अट आहे. तुम्ही पाठवलेल्या प्रस्तावाचा अभ्यास दोन वेगवेगळ्या समित्या करतील. या समित्यांचे काम गोपनीय पद्धतीने होईल. आणि मग त्यावर चर्चा करून तुमच्या प्रस्तावाला होकार किंवा नकार देण्यात येईल.  पण अशा समित्या एकतर्फी काम करत नाहीत. जर एखादा प्रस्ताव चांगला असेल, पण त्यात काही त्रुटी किंवा कमतरता असेल तर त्याची माहिती संबंधित व्यक्तीला किंवा गटाला देण्यात येते. आणि त्रुटी सुधारून प्रस्ताव परत सादर करण्यास सांगण्यात येतं. 

निरिक्षणांच्या प्रस्तावाच्या पहिल्या फेरीत अमेरिकेतील त्रेचाळीस शोधकर्त्यांसह एक्केचाळीस इतर देशातील शोधकर्त्यांनी आपले प्रस्ताव सादर केले होते. त्यातील २८० प्रस्तावांचा स्वीकार करण्यात आला आहे.

मात्र बऱ्याचदा नेहमीचा मुरलेला एखादा शोधकर्ता इतर शोधकर्त्यांसारखाच विचार करत असतो. पण एखाद्या शाळकरी विद्यार्थ्याला किंवा शिक्षकाला असा एखादा विचार सुचतो की ज्याची कोणी कल्पनाच केली नसते. अंतराळ संशोधनाच्या इतिहासात याआधी असं घडलं आहे. इंग्रजीत याला ‘आउट ऑफ द बॉक्स’ विचार म्हणतात, आणि अशा प्रस्तावांनाही कधीकधी वाव मिळून जातो. 

बघा मग तुम्हाला काही नवीन विचार सुचतो का ते...

(लेखक मुंबईतील नेहरू तारांगणाचे संचालक आहेत.)

संबंधित बातम्या