हबल ते जेम्स वेब..विश्वाची रहस्य उलगडणारे डोळे (भाग १)

By विनीत वर्तक On Dec 26, 2021

मानवाने तंत्रज्ञान क्षमतेत उंची गाठल्यावर विश्वाच्या अनेक रहस्यांचा वेध घेण्यासाठी दुर्बिणीने या अनंत विश्वाच्या पसाऱ्याकडे बघण्यास सुरवात केली. आजच्या नोंदीनुसार ख्यातनाम शास्त्रज्ञ ग्यालीलियो ने आकाशाकडे दुर्बिणीतून पहिल्यांदा १६१० साली बघितलं. त्यातून त्याला विश्वाची काही रहस्य उलगडली. त्यातून अजून चांगल्या पद्धतीने विश्वाची रचना समजून घेण्यासाठी दुर्बिणीच्या रचनेत मानव प्रगती करत गेला. अनेक संशोधनानंतर असं लक्षात आलं की पृथ्वीचं वातावरण आणि एकूणच आपल्या पृथ्वीच्या रचनेमुळे आपण विश्वात काय बघू शकतो किंवा आपल्याला काय दिसते यावर खूप मर्यादा येतात. त्यामुळेच अवकाशात एखादी दुर्बीण पाठवली तर पृथ्वी वरच्या वातावरणाचा अडथळा आपण दूर करू. त्यातून आपल्याला विश्वाची रहस्य अजून जास्ती चांगल्या पद्धतीने उलगडता येतील असा विचार १९७० च्या दशकात मानवाने केला.

प्रत्यक्षात ही संकल्पना साकार व्हायला मात्र १९९० साल उजडावं लागलं. १९९० मध्ये स्पेस शटल डिस्कव्हरी मधून पृथ्वीच्या लो ओर्बीट म्हणजे पृथ्वीपासून ५७० किलोमीटर उंचीवर एक दुर्बीण स्थापन करण्यात आली. नासा, युरेपियन स्पेस एजन्सी आणि स्पेस टेलिस्कोप सायन्स इन्स्टिट्यूट ह्यांनी एकत्र येऊन ह्या प्रोजेक्ट वर काम केलं. ख्यातनाम अवकाश वैज्ञानिक एडविन हबल ह्यांच्या स्मरणार्थ ह्या दुर्बिणी ला त्याचं नाव दिल गेल. १.५ बिलियन अमेरिकन डॉलर ( जवळपास ९७ अब्ज रुपये) एवढा अवाढव्य खर्च त्यासाठी केला गेला. पृथ्वीच्या वातावरणाबाहेर, ढगांच्या पलीकडे प्रक्षेपित केलेली पहिली दुर्बीण असा मान मिळवणारी हबल प्रक्षेपित होताच संकटात सापडली. हबल चा मुख्य आरसा बसवण्यात तांत्रिक त्रुटी अवकाशात गेल्यावर वैज्ञानिकांना आढळून आल्या. ह्या त्रुटींमुळे हबल च्या क्षमतेवर प्रचंड परिणाम होणार होता. म्हणून हबल ला अवकाशात दुरुस्त करण्यासाठी तब्बल ५ मोहिमा आखल्या गेल्या. ह्या सगळ्या मोहिमेंमध्ये हबलमध्ये तांत्रिक बदल केले गेले. २००९ मध्ये हे सर्व बदल यशस्वीरीत्या करून हबल विश्वाच दर्शन मानवाला करून देत आली. विश्वाच जे रूप तिने मानवासमोर आणल. त्याने आपल्या अवकाशाच्या आकलनात पडलेली भर शब्दात सांगता येणार नाही.

१९९० पासून हबल ने आत्तापर्यंत १.३ मिलियन ( १३ लाख ) अवकाश निरीक्षण नोंदवली आहेत.

हबल च्या निरीक्षणातून तब्बल १५,००० वैज्ञानिक निष्कर्ष प्रसिद्ध झाले आहेत.

हबल ची अचूकता कोनाच्या ०.००७ सेकंद इतकी आहे. हि अचूकता म्हणजे दोन रुपयांच्या नाण्यावर लेझर बीम साधारण ३२० किमी वरून केंद्रित करण्याइतकी आहे.

हबल कोनाच्या ०.०५ सेकंद इतक्या छोट्या प्रकाशाचा वेध घेऊ शकते. हे म्हणजे मुंबईत बसून अमेरिकेतील केलिफोर्निया मधील एका झाडावर असलेल्या काजव्या च्या प्रकाशाचा वेध घेण्याएवढी प्रचंड आहे.

हबल ने आत्तापर्यंत तब्बल १३.५ बिलियन वर्षापूर्वीच्या प्रकाशाचा वेध घेतला आहे. (हबल ने १३.५ बिलियन (१ बिलियन १०० कोटी) अंतरावर असलेल्या आकाशगंगेचा वेध घेतला आहे. दुसऱ्या अर्थी १३.५ बिलियन प्रकाशवर्ष इतक्या प्रचंड अंतरावर हबल ने आपल्या डोळ्यातून बघितलं आहे.)

हबल ने आजवर मानवाच्या विश्वाबद्दलच्या आकलन आणि बौद्धिक क्षमतेत टाकलेली भर सांगायची झाली तर एक ग्रंथ तयार होईल. पण असं असलं तरी हबल च्या काही मर्यादा आहेत. जसं मानवाचं विश्वाबद्दलचं आकलन वाढत गेलं तसं या मर्यादा स्पष्ट होऊ लागल्या. यामुळेच १९९६ साली हबल च्या मर्यादांवर मात करणारी एक दुर्बीण तयार केली जावी असा विचार पुढे आला. त्याच उत्तर म्हणजेच ‘जेम्स वेब’ दुर्बीण. अनेकांना असं वाटत आहे की जेम्स वेब दुर्बीण हबल ची जागा घेणार. पण प्रत्यक्षात तसं काहीच नाही. हबल आपला शोध चालूच ठेवणार आणि जेम्स वेब जे हबल ला जमलं नाही ते आपल्याला उलगडून दाखवणार. जेम्स वेब मधे नक्की असं काय केलं गेलं आहे ज्यामुळे ती हबल च्या पेक्षा दूरवर आणि अधिक स्पष्टपणे बघू शकणार आहे हे जाणून घेणं अतिशय महत्वाचं आहे.

जेम्स वेब ही दुर्बीण बनवण्यासाठी १००० कोटी अमेरिकन डॉलर पेक्षा जास्ती खर्च आला आहे. तब्बल २० वर्षाचा कालावधी बनवण्यासाठी तर १०,००० पेक्षा जास्त वैज्ञानिक, अभियंते यांच्या अथक परिश्रमातून ती जन्माला आली आहे. पण हे सगळं कश्यासाठी हे समजून घेण्यासाठी आपल्याला प्रकाश आणि विश्वाची रचना थोडी समजून घ्यावी लागेल.

आपल्याला दिसतो तेवढाच प्रकाश असतो असं नाही. प्रकाशाचे त्याच्या तरंग लांबी वरून अनेक भाग पडतात ज्यांना इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्पेक्ट्रम असं म्हणतात. ज्याची तरंग लांबी सगळ्यात कमी ते म्हणजे गॅमा रेज, त्यानंतर येतात ते एक्स रे, मग अल्ट्राव्हॉयलेट त्यानंतर येतो जो आपल्याला डोळ्यांनी दिसतो तो प्रकाश
त्यानंतर येतो तो इन्फ्रारेड, मग मायक्रोव्हेव, सगळ्यात जास्ती तरंग लांबी ज्यांची असते त्या रेडिओ वेव्ह. हबल दुर्बीण ज्या स्पेक्ट्रम मधून विश्वाचे अंतरंग शोधते तो भाग मुखत्वे करून अल्ट्राव्हॉयलेट आणि व्हिझिबल स्पेक्ट्रम या भागात येतो. अगदी काही प्रमाणात हबल इन्फ्रारेड चा वेध घेऊ शकते. म्हणजे आता आपल्याला लक्षात आलं असेल की हबल ची मर्यादा ही स्पेक्ट्रम च्या मर्यादेत आहे. याचा अर्थ हबल इन्फ्रारेड या भागात असणाऱ्या प्रकाशाचा वेध घेऊ शकत नाही. समोर गोष्ट असताना हबल ला ती एकप्रकारे दिसत नाही. इन्फ्रारेड हा प्रकाशाचा भाग अतिशय महत्वाचा असल्याचं संशोधकांना समजल्यानंतर त्यांना कळून चुकलं की हबल ने भरभरून दिलं तरी त्यांच्या हातातून खूप काही निसटत आहे.

इन्फ्रारेड प्रकाश हा का महत्वाचा हे समजण्यासाठी आपण थोडं मागे जाऊ. १९१५ मधे जगविख्यात शास्त्रज्ञ अल्बर्ट आईनस्टाईन ने जनरल रिलेटिव्हिटी च्या थेअरी मधे एक विलक्षण गोष्ट सिद्ध केली होती. ती म्हणजे विश्वाचं प्रसरण. अल्बर्ट आईनस्टाईन ने सप्रमाणात सिद्ध केलं की विश्वाची उत्पत्ती झाल्यापासून ते प्रसरण पावत आहे. विश्वाचं प्रसरण म्हणजे नक्की काय हे समजून घ्यायला आपण रबराच उदाहरण घेऊ. रबराच्या दोन्ही टोकाला समजा दोन वस्तू आहेत. समजा आपण रबर ताणला तर काय होईल? दोन्ही वस्तू एकमेकांपासून जरी दूर गेल्या नसल्या तरी रबर ताणल्यामुळे त्यामधील अंतर आपोआप वाढलेलं असेल. अगदी हेच विश्वात होते आहे. यात वस्तू म्हणजे विश्वातील आकाशगंगा आणि रबर म्हणजे त्यातील मोकळी असलेली जागा. आता ही जागा जर प्रसरण पावत असेल तर त्याच्या दोन्ही टोकाला असणाऱ्या आकाशगंगा या एकमेकांपासून आपोआप लांब होतील. याचवेळी त्यामधे प्रवास करणारा प्रकाश सुद्धा ताणला जाईल. प्रकाश ताणला जाईल म्हणजे काय? तर त्याची तरंग लांबी वाढेल. आपण वर बघितलं की तरंग लांबी वाढली तर एखादा अल्ट्राव्हॉयलेट भागात असणारा प्रकाश दृश्य रूपात तर दिसणारा प्रकाश इन्फ्रारेड कडे वाटचाल करेल.

आता लक्षात आलं असेल की जर विश्व प्रसरण पावते आहे. तर १३.५ प्रकाशवर्ष अंतरावरून येणारा प्रकाश हा प्रचंड प्रमाणात ताणला गेला असेल. यालाच ‘रेडशिफ्ट’ असं म्हणतात. जर आपल्याला अधिक दूरवरचा प्रकाश आणि तो ज्यांच्याकडून येतो त्या गोष्टी बघायच्या असतील तर आपल्या दुर्बिणी पण रेडशिफ्ट करायला हव्यात. इथेच हबल च्या मर्यादा येतात कारण हबल इन्फ्रारेड मधील प्रकाशाचा वेध घेऊ शकत नाही. म्हणजे आजवर जे हबल ने १३.५ प्रकाशवर्ष अंतरावरचं दाखवलं ते हिमनगाचे टोक होतं. प्रत्यक्षात आपलं टायटेनिक झालं म्हणजे एक प्रकारे आपण खूप मोठा भाग बघूच शकलो नाही. वैज्ञानिकांना तीच सल टोचायला लागली. त्यावरचं उत्तर होतं अर्थातच विश्वाची रहस्य उलगडणारे नवीन डोळे म्हणजेच ‘जेम्स वेब दुर्बीण’.

क्रमशः

फोटो शोध सौजन्य :- गुगल , नासा ( फोटोत इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्पेक्ट्रम )

https://vartakvinit.blogspot.com/2021/12/blog-post_25.html

विनीत वर्तक

लेखक हे अभियांत्रिकी क्षेत्रात कार्यरत असून, सोशल मीडियावरील आपल्या लिखाणाकरिता प्रसिद्ध आहेत. Email - vartakvinit@gmail.com