हबल ते जेम्स वेब..विश्वाची रहस्य उलगडणारे डोळे (भाग २)

By विनीत वर्तक On Dec 26, 2021

मागच्या भागात आपण बघितलं की कश्या पद्धतीने लांब अंतरावर असणाऱ्या गोष्टी बघण्यासाठी आपल्याला इन्फ्रारेड व्हेव लेंथ मधे लागणारी दुर्बीण हवी होती. रेडशिफ्ट या विश्वाच्या प्रसारणामुळे होणाऱ्या बदलांसोबत अजून एका कारणासाठी इन्फ्रारेड व्हेव लेंथ दुर्बीण महत्वाची होती. आपण जो प्रकाश आत्ता बघत आहोत तो त्याच्या मूळ स्थानापासून मिलियन, बिलियन वर्षापूर्वी निघालेला आहे. आज आपण जी स्थिती बघणार ती मिलियन, बिलियन वर्षापूर्वीची असेल. याचा सरळ अर्थ आपण भुतकाळात डोकावून बघत आहोत. जिथून प्रकाश निघाला तिथून तो आपल्या पर्यंत पोहचला तिथपर्यंत त्याच्या मार्गात धूळ, गॅस हे घटक आडवे आले असतील. त्यामुळे तो प्रकाश त्यात शोषला जातो किंवा अडवला जातो. त्यामुळे व्हिजिबल स्पेक्ट्रम मधील प्रकाश हा आपल्या पर्यंत पोहचत नाही. प्रकाश पोहचला नाही तर आपल्याला अंधार दिसणार. पण याला अपवाद आहे इन्फ्रारेड. इन्फ्रारेड तरंगामधील प्रकाश अवकाशातील गॅस आणि धुळीचं साम्राज्य अडवू शकत नाही. तो त्यांना चिरून आरपार निघून जातो. याचा सरळ अर्थ आहे की इन्फ्रारेड तरंग लांबी मधून दिसणारं विश्व हे अधिक सखोल आणि सुस्पष्ट असणार आहे. या दोन महत्वाच्या कारणांसाठी जेम्स वेब दुर्बीण ही इन्फ्रारेड प्रकाश बघण्यासाठी बनवली गेली. जश्या हबल च्या स्पेक्ट्रम मर्यादा आहेत तश्याच जेम्स वेब च्या ही आहेत. जेम्स वेब आपला फोकस इन्फ्रारेड वर करणार असल्याने हबल जे अल्ट्राव्हॉयलेट मधे विश्व बघू शकते ते मात्र जेम्स वेब ला बघता येणार नाही. पण हबल आणि जेम्स वेब या एकमेकांसाठी पडत्या बाजू आहेत तिकडेच मजबूत आहेत. त्यामुळेच हबल आणि जेम्स वेब मिळून विश्वाची अनेक रहस्य आणि गुंतागुंत येत्या काळात सोडवणार आहेत. एकाचवेळी आपण विश्वाचा अल्ट्राव्हॉयलेट ते इन्फ्रारेड अश्या तरंग लांबीत सगळा प्रवास बघू शकणार आहोत.

इन्फ्रारेड तरंग लांबीतील प्रकाश बघणं तितकं सोप्प नाही. त्यासाठीच जेम्स वेब दुर्बीण बनवताना खूप काळजी घेतली गेली आहे. यातील उपकरणं तपमानावर खूप अवलंबून आहेत. तपमानातील थोडा फरक सुद्धा अश्या दुर्बिणीला आंधळ बनवू शकतो. जर या दुर्बीणीचं तपमान वाढलं तर त्यावरून परावर्तित होणाऱ्या उष्णतेमुळे दुर्बीण लांबून येणारा इन्फ्रारेड प्रकाश बघू शकत नाही. याचा अर्थ दुर्बीण अवकाशात अश्या ठिकाणी पाठवावी लागणार होती की जिकडे पृथ्वीवरून उत्सर्जित होणारं रेडिएशन कमी असेल. त्याच सोबत सूर्याकडून येणाऱ्या उष्णतेला कमीत कमी दुर्बिणी पर्यंत जात येईल. हबल दुर्बीण पृथ्वीजवळ ५७० किलोमीटर उंचीवर प्रक्षेपित केलेली आहे. पण जेम्स वेब ला याच्या कित्येक पट लांब अंतरावर प्रक्षेपित करावं लागणार होतं. पण लांब अंतरावर पाठवायचं म्हणजे तितकं शक्तिशाली रॉकेट हवं. त्याचसोबत दुर्बिणीत इतकं इंधन हवं की जे दुर्बिणीची कक्षा येणारी कित्येक वर्ष सांभाळू शकेल. मग अशी एखादी जागा हवी की जी पृथ्वीपासून पण लांब असेल आणि त्याचवेळी दुर्बिणीला आपल्या कक्षेत राहण्यासाठी कमीत कमी इंधन लागेल.

जोसीफे लाग्रांज याने १७७२ ‘जनरल थ्री बॉडी प्रॉब्लेम’ या नावाने एक प्रमेय शोधलं. त्याने दाखवून दिलं की दोन मोठी वस्तुमान असलेल्या ज्यांच्या गुरुत्वाकर्षणाचच्या बलाचा परीणाम शून्य करणारा सेंट्रीफ्युकल फोर्स एखाद्या लहान वस्तूला त्या दोघांन भोवती त्यांच्या सामान वेगाने फिरवत ठेऊ शकेल. आता हे सोप्या शब्दात समजून घ्यायचं झालं तर सूर्य आणि पृथ्वी यांच एकत्रित गुरुत्वाकर्षणाचा प्रभाव शून्य करण्यासाठी जो सेंट्रीफ्युकल फोर्स लागेल त्यासाठी लागणारा वेग आणि त्याच्या परिवलनाचा वेग समान असेल. सूर्याभोवती एकाच ठराविक कक्षेत सगळे ग्रह परिवलन करतात. त्याला कारण त्यांचा सेंट्रीफ्युकल फोर्स आणि सूर्याचं गुरुत्वाकर्षण हे एकमेकांचा प्रभाव शून्य करते. कारण ही दोन्ही बल विरुद्ध दिशेने कार्य करतात. आता एखाद्या तिसऱ्या वस्तूला म्हणजेच यानाला, उपग्रहाला पृथ्वीच्या वेगाने ( ज्या वेगात पृथ्वी सूर्याभोवती फिरते आहे ) पृथ्वीसोबत फिरायचं पण आहे आणि त्याचवेळी सूर्य आणि पृथ्वी यांच्या एकत्रित गुरुत्वाकर्षणाचा परिणाम पण शून्य ठेवायचा आहे. त्यामुळे ते यान, उपग्रह कमीत कमी इंधनात पृथ्वीवर न आदळता किंवा अवकाशात न भरकटता पृथ्वीसोबत सूर्याची प्रदक्षिणा करत राहील. तर अशी फक्त ५ स्थानं अवकाशात आहेत. ज्यांना जोसीफे लाग्रांज याने शोधलेल्या प्रमेयावरून लाग्रांज पॉईंट असं म्हंटल जाते.

जेम्स वेब दुर्बीण ही अश्याच एका पॉईंट वर म्हणजेच एल २ या स्थानावर प्रक्षेपित करण्यात आलेली आहे. हा जो पॉईंट आहे तो पृथ्वीपासून तब्बल १.५ मिलियन (१५ लाख) किलोमीटर लांब आहे. चंद्र आणि पृथ्वी यातलं अंतर फक्त ३.८ लाख किलोमीटर आहे. आता लक्षात आलं असेल की जिकडे हबल फक्त ५७० किलोमीटर अंतरावर आहे तिकडे जेम्स वेब १५ लाख किलोमीटर पृथ्वीपासून लांब असणार आहे. या अंतराचे खूप फायदे आहेत. जसं वर लिहिलं तसं पृथ्वीपासून इतक्या लांब असल्यामुळे पृथ्वीच्या रेडिएशन पासून संरक्षण होणार आहे. पण अजून एक अडचण जेम्स वेब दुर्बिणीपुढे होती. ती म्हणजे सूर्याकडून येणारं रेडिएशन आणि ऊर्जा. यामुळे दुर्बिणीच तपमान कमी ठेवणं हे कठीण होतं. यावर तोडगा म्हणून जेम्स वेब च्या निर्मितीत त्याला प्रचंड मोठी अशी सन शिल्ड लावण्यात आली आहे. ही एका लॉंग टेनिसच्या कोर्टाइतकी मोठी आहे. ही सन शिल्ड सूर्याकडून येणारी ऊर्जा आणि रेडिएशन शोषून जेम्स वेब दुर्बीणीचं तपमान नियंत्रित ठेवणार आहे. इतकी मोठी सन शिल्ड जेम्स वेब प्रक्षेपणासाठी एका छोट्या जागेत घडी केली गेली आहे. जेव्हा जेम्स वेब आपल्या इच्छित स्थळी पोहचेल तेव्हा ही सन शिल्ड एखाद्या उमलणाऱ्या फुलाप्रमाणे या दुर्बिणीभोवती संरक्षण कवच तयार करेल.

दुर्बीण किती बघू शकते हे तिच्या डोळ्यांवर ही अवलंबून आहे. हे डोळे म्हणजे तिचा आरसा. या आरश्यावर पडणाऱ्या प्रकाशावरून आपण इतक्या लांबच्या गोष्टी बघू शकतो. हबल चा आरसा हा २.४ मीटर व्यासाचा आहे. तर जेम्स वेब चा आरसा हा ६.५ मीटर व्यासाचा आहे. हबल पेक्षा जेम्स वेबच्या आरशाचे क्षेत्रफळ हे ६.२५ पट जास्ती आहे. यामुळे जेम्स वेब ची क्षमता हबल पेक्षा खूप जास्ती आहे. सुस्पष्ट प्रतिमा, जास्ती अंतरापर्यंतचा प्रकाश शोधण्याची शक्ती आणि एकूणच हबल पेक्षा तंत्रज्ञानात अतिशय अद्यावत अशी जेम्स वेब दुर्बीण आहे. पण हे सगळं पृथ्वीपासून १.५ मिलियन किलोमीटर अंतरावर घडवून आणण्यासाठी अतिशय क्लिष्ठ अश्या तंत्रज्ञानाचा वापर जेम्स वेब दुर्बीण बनवताना केला गेला आहे. यातली एक जरी यंत्रणा बिघडली तर दुरुस्त करण्याचा कोणताच मार्ग निदान आत्तातरी नासाकडे नाही. दुर्बिणीला आपली कक्षा आहे तशी ठेवण्यासाठी आणि काम करण्यासाठी त्यावर सध्या १० वर्ष पुरेल इतकं इंधन भरण्यात आलं आहे. त्याचसोबत पुढल्या १० वर्षात आपण १.५ मिलियन किलोमीटर अंतरावर यान अथवा माणूस पाठवू शकलो तर त्याची टाकी पुन्हा इंधन भरण्यासाठी बनवली गेली आहे. नासा ला आशा आहे की आपण नक्कीच तोवर तंत्रज्ञानात इतकी मजल मारू.

आधी हबल आणि आता जेम्स वेब दुर्बीण मानवाच्या तांत्रिक क्षमतेतील एक मैलाचा दगड आहेत. ज्या पद्धतीने हबल ने गेल्या दोन दशकात विश्वाची रहस्य उलगडली त्यापेक्षा जास्ती रहस्य जेम्स वेब दुर्बीण तिच्या क्षमतेमुळे उलगडेल असा नासा आणि एकूणच संशोधकांना विश्वास आहे. एरियन रॉकेट ने काल जेम्स वेब ला तिच्या प्रवासावर मार्गस्थ केलं आहे. कालचं प्रक्षेपण दृष्ट लागेल इतकं जबरदस्त आणि अचूक होतं. आता पुढला एक महिना जेम्स वेब एल २ या आपल्या ठरलेल्या जागेकडे ३५,४०० किलोमीटर / तास वेगाने प्रवास करत आहे. मला आशा आहे की जेम्स वेब दुर्बिणी वरच्या सगळ्या यंत्रणा सुनियोजित पद्धतीने कार्य करतील आणि काही महिन्यात जेव्हा जेम्स वेब आपल्या डोळ्यांनी विश्वाकडे बघेल तेव्हा विश्वातील अनेक रहस्य आपल्यापुढे उलगडेल. नासा, युरोपियन स्पेस एजन्सी, कॅनडा स्पेस एजन्सी, २९ देश आणि १०,००० संशोधक, वैज्ञानिक, अभियंते, कामगार ज्यांनी मानवाच्या या उत्तुंग प्रकल्पाची निर्मिती केली त्या सर्वाना माझा सलाम. जेम्स वेब दुर्बिणीच्या पुढल्या प्रवासाला खूप खूप शुभेच्छा.

समाप्त.

फोटो शोध सौजन्य :- गुगल , नासा ( फोटो १:- इन्फ्रारेड आणि व्हिझिबल स्पेक्ट्रम मधील फरक दर्शिवणारा फोटो. इन्फ्रारेड फोटोत आपण खूप साऱ्या गोष्टी सुस्पष्ट बघू शकतो., फोटो २ :- लाग्रांज पॉईंट एल १ ते एल ५. एल २ इकडे जेम्स वेब दुर्बीण दिसत आहे., फोटो ३:- हबल आणि जेम्स वेब दुर्बिणीच्या आरशाचे एकमेकांसोबत तुलना )

https://vartakvinit.blogspot.com/2021/12/blog-post_26.html

विनीत वर्तक

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