हम मनुष्यों को ब्रह्माण्ड को समझने की अतृप्त भूख है। जैसा कि कार्ल सागन ने कहा, "समझ परमानंद है।" लेकिन ब्रह्मांड को समझने के लिए, हमें इसे देखने के लिए बेहतर और बेहतर तरीकों की आवश्यकता है। और इसका मतलब है कि एक चीज: बड़ी, विशाल, विशाल दूरबीन।
इस श्रृंखला में हम दुनिया के आगामी सुपर टेलीस्कोपों को देखेंगे:
- विशालकाय मैगलन टेलिस्कोप
- अत्यधिक बड़े टेलीस्कोप
- 30 मीटर टेलीस्कोप
- यूरोपियन एक्सट्रीमली लार्ज टेलिस्कोप
- लार्ज सिनोप्टिक सर्वे टेलिस्कोप
- जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप
- वाइड फील्ड इन्फ्रारेड सर्वे टेलीस्कोप
यूनिवर्स के बारे में हमारे ज्ञान के राज्य पर हबल स्पेस टेलीस्कोप के प्रभाव को भूलना आसान है। वास्तव में, यह इसकी सफलता का सबसे अच्छा मापक हो सकता है: हम हबल लेते हैं, और हम सभी ने इससे सीख लिया है, अभी के लिए। लेकिन WFIRST सहित अन्य स्पेस टेलीस्कोप विकसित किए जा रहे हैं, जो हबल की तुलना में बहुत अधिक शक्तिशाली होंगे। ये दूरबीनें ब्रह्मांड की हमारी समझ को कितना आगे बढ़ाएंगी?
"डब्ल्यूएफआईआरएसटी में ब्रह्मांड के अजूबों के लिए हमारी आंखें खोलने की क्षमता है, उसी तरह हबल के पास भी है।" - जॉन ग्रुन्सफेल्ड, नासा विज्ञान मिशन निदेशालय
WFIRST हबल का वास्तविक उत्तराधिकारी हो सकता है, भले ही जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) को अक्सर इस तरह से टाल दिया जाता है। लेकिन WFIRST को टेलिस्कोप कहना भी गलत हो सकता है; इसे खगोल भौतिकी वेधशाला कहना अधिक सटीक है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इसके प्राथमिक विज्ञान उद्देश्यों में से एक डार्क एनर्जी का अध्ययन करना है, बल्कि उस रहस्यमय बल का उपयोग करना है जो ब्रह्मांड के विस्तार को संचालित करता है, और डार्क मैटर, उस विस्तार को धीमा करने वाले कठिन से कठिन पदार्थ का पता लगाता है।
डब्ल्यूएफआईआरएसटी में 2.4 मीटर का दर्पण होगा, जिसका आकार हबल के समान होगा। लेकिन, इसमें एक कैमरा होगा जो उस दर्पण की शक्ति का विस्तार करेगा। वाइड फील्ड इंस्ट्रूमेंट एक 288-मेगापिक्सेल मल्टी-बैंड निकट-अवरक्त कैमरा है। एक बार जब यह ऑपरेशन में होता है, तो यह उन छवियों को कैप्चर करेगा जो हबल से जितनी तेज होती हैं। लेकिन एक बहुत बड़ा अंतर है: वाइड फील्ड इंस्ट्रूमेंट उन चित्रों को कैप्चर करेगा जो हबल करता है जो आकाश से 100 गुना अधिक है।
वाइड फील्ड इंस्ट्रूमेंट के साथ, WFIRST में कोरोनोग्राफिक इंस्ट्रूमेंट होगा। कोरोनोग्राफिक इंस्ट्रूमेंट एक्सोप्लैनेट्स के अध्ययन को आगे बढ़ाएगा। यह अन्य तारों से प्रकाश को बाहर निकालने के लिए फिल्टर और मास्क की एक प्रणाली का उपयोग करेगा, और उन सितारों की परिक्रमा करने वाले ग्रहों पर रोशनी करेगा। यह एक्सोप्लेनेट्स के वायुमंडलों के बहुत विस्तृत अध्ययन की अनुमति देगा, जो आदत के निर्धारण के मुख्य तरीकों में से एक है।
डब्ल्यूएफआईआरएसटी को 2025 में लॉन्च किया जाना है, हालांकि इसकी जल्द ही एक सटीक तारीख है। लेकिन जब यह लॉन्च होता है, तो यह योजना WFIRST के लिए सूर्य-पृथ्वी LaGrange प्वाइंट 2 (L2।) की यात्रा करने के लिए है। L2 अंतरिक्ष में एक गुरुत्वाकर्षण संतुलित बिंदु है, जहां WFIRST बिना रुके अपना काम कर सकता है। मिशन लगभग 6 वर्षों तक चलने वाला है।
वाशिंगटन में मुख्यालय में नासा के विज्ञान मिशन निदेशालय के अंतरिक्ष यात्री और एसोसिएट एडमिनिस्ट्रेटर जॉन ग्रुन्सफेल्ड ने कहा, "डब्ल्यूएफआईआरएसटी में ब्रह्मांड के अजूबों के लिए हमारी आंखें खोलने की क्षमता है।" "यह मिशन विशिष्ट रूप से अंधेरे ऊर्जा और अंधेरे पदार्थ के रहस्यों को उजागर करने के लिए एक खोज में ब्रह्मांड में व्यापक और गहरे देखने के लिए संवेदनशीलता और प्रकाशिकी के साथ हमारे अपने सौर मंडल से परे ग्रहों की खोज और विशेषताएँ करने की क्षमता को जोड़ती है।"
संक्षेप में, डार्क एनर्जी क्या हो सकती है, इसके लिए दो प्रस्ताव हैं। पहला ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक है, जहाँ डार्क एनर्जी पूरे ब्रह्मांड में एक समान है। दूसरा वह है जिसे स्केलर फ़ील्ड्स के रूप में जाना जाता है, जहां डार्क एनर्जी का घनत्व समय और स्थान में भिन्न हो सकता है।
1990 के दशक से, टिप्पणियों ने हमें दिखाया है कि ब्रह्मांड का विस्तार तेजी से हो रहा है। यह त्वरण लगभग 5 अरब साल पहले शुरू हुआ था। हमें लगता है कि डार्क एनर्जी उस त्वरित विस्तार के लिए जिम्मेदार है। ब्रह्मांड के ऐसे बड़े, विस्तृत चित्र प्रदान करके, WFIRST खगोलविदों को समय के साथ और बड़े क्षेत्रों में विस्तार करने देगा। डब्ल्यूएफआईआरएसटी आकाशगंगाओं और डार्क मैटर सहित कॉस्मिक संरचनाओं के वितरण और विकास को ट्रैक करने के लिए लाखों आकाशगंगाओं के आकार, स्थिति और दूरी को ठीक से मापेगा। आशा है कि यह हमें डार्क एनर्जी की बात करने पर अगले स्तर की समझ प्रदान करेगा।
यदि यह सब बहुत जटिल लगता है, तो इसे इस तरह से देखें: हम जानते हैं कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, और हम जानते हैं कि विस्तार में तेजी आ रही है। हम जानना चाहते हैं कि इसका विस्तार क्यों और कैसे हो रहा है। हमने उस विस्तार को बल देने के लिए 'डार्क एनर्जी' नाम दिया है, और अब हम इसके बारे में अधिक जानना चाहते हैं।
डार्क एनर्जी और ब्रह्माण्ड का विस्तार एक बहुत बड़ा रहस्य है, और एक ऐसा सवाल जो कॉस्मोलॉजिस्ट को प्रेरित करता है। (वे वास्तव में जानना चाहते हैं कि ब्रह्मांड कैसे समाप्त होगा!) लेकिन हम में से कई लोगों के लिए, एक और प्रश्न और भी अधिक सम्मोहक है: क्या हम ब्रह्मांड में अकेले हैं?
उस एक का कोई त्वरित उत्तर नहीं होगा, लेकिन जो भी उत्तर हमें मिलता है वह एक्सोप्लैनेट का अध्ययन करने के साथ शुरू होता है, और यह कुछ ऐसा है जो डब्ल्यूएफआईआरएसटी पर भी उत्कृष्टता प्राप्त करेगा।
वाशिंगटन में नासा के एस्ट्रोफिजिक्स डिवीजन के निदेशक पॉल हर्ट्ज ने कहा, "डब्ल्यूएफआईआरएसटी को खगोलीय समुदाय द्वारा शीर्ष प्राथमिकताओं के रूप में पहचाने जाने वाले विज्ञान क्षेत्रों को संबोधित करने के लिए बनाया गया है।" “वाइड-फील्ड इंस्ट्रूमेंट टेलीस्कोप को हबल की गहराई और गुणवत्ता के साथ एकल छवि को कैप्चर करने की क्षमता देगा, लेकिन क्षेत्र को 100 गुना कवर करेगा। राज्याभिषेक क्रांतिकारी विज्ञान प्रदान करेगा, बेहोश कैप्चरिंग, लेकिन दूर के गैसीय संसार और सुपर-अर्थ की प्रत्यक्ष छवियां। "
"कोरोनोग्राफ क्रांतिकारी विज्ञान प्रदान करेगा, बेहोश कैप्चरिंग, लेकिन दूर गैसीय दुनिया और सुपर-अर्थ की प्रत्यक्ष छवियां।" - पॉल हर्ट्ज, नासा एस्ट्रोफिजिक्स डिवीजन
एक्सोप्लैनेट का अध्ययन करने में कठिनाई यह है कि वे सभी परिक्रमा करने वाले तारे हैं। सितारे इतने चमकीले हैं कि वे अपने ग्रहों को किसी भी विस्तार से देखना असंभव बना देते हैं। यह एक मील की दूरी पर एक प्रकाश स्तंभ की तरह है और प्रकाशस्तंभ के पास एक कीट का अध्ययन करने की कोशिश कर रहा है।
बोर्ड WFIRST पर कोरोनग्राफिक इंस्ट्रूमेंट दूर के तारों की रोशनी को अवरुद्ध करने में उत्कृष्टता प्राप्त करेगा। यह दर्पण और मास्क की एक प्रणाली के साथ करता है। यह वह है जो एक्सोप्लैनेट का अध्ययन करना संभव बनाता है। केवल जब तारे से प्रकाश को निपटा जाता है, तो एक्सोप्लैनेट के गुणों की जांच की जा सकती है।
यह एक एक्सोप्लैनेट के वातावरण की रासायनिक संरचना के विस्तृत माप की अनुमति देगा। हजारों ग्रहों पर ऐसा करने से, हम विभिन्न प्रकार के तारों के आसपास ग्रहों के गठन को समझना शुरू कर सकते हैं। हालाँकि, कोरोनोग्राफिक इंस्ट्रूमेंट की कुछ सीमाएँ हैं।
कोरोनोग्राफिक इंस्ट्रूमेंट डब्ल्यूआरआईआरएसटी से देर से जुड़ने की तरह था। WFIRST पर कुछ अन्य इंस्ट्रूमेंटेशन इसके साथ काम करने के लिए अनुकूलित नहीं हैं, इसलिए इसके संचालन के लिए कुछ प्रतिबंध हैं। यह केवल गैस दिग्गजों, और तथाकथित सुपर-अर्थों का अध्ययन करने में सक्षम होगा। इन बड़े ग्रहों को केवल अपने आकार के कारण अध्ययन करने के लिए अधिक चालाकी की आवश्यकता नहीं है। पृथ्वी जैसी दुनिया संभवतः कोरोनग्राफिक इंस्ट्रूमेंट की शक्ति से परे होगी।
लंबे समय में ये सीमाएं कोई बड़ी बात नहीं हैं। कोरोनोग्राफ वास्तव में एक प्रौद्योगिकी प्रदर्शन से अधिक है, और यह एक्सोप्लैनेट अध्ययन के लिए अंतिम गेम का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। इस यंत्र से जो कुछ भी सीखा जाता है वह भविष्य में हमारी मदद करेगा। WFIRST में किसी दिन उत्तराधिकारी होगा, शायद अब से दशकों, और उस समय तक कोरोनोग्राफ तकनीक ने एक महान सौदा किया है। उस भविष्य के समय में, पृथ्वी जैसे एक्सोप्लैनेट का प्रत्यक्ष स्नैपशॉट अच्छी तरह से संभव हो सकता है।
लेकिन शायद हमें लंबे समय तक इंतजार नहीं करना पड़ेगा।
WFIRST पर कोरोनोग्राफ की प्रभावशीलता को बढ़ावा देने के लिए एक योजना है जो इसे पृथ्वी जैसे ग्रहों की छवि बनाने की अनुमति देगा। इसे EXO-S स्टार्सडे कहा जाता है।
EXO-S STARhade एक 34m व्यास की तैनाती योग्य छायांकन प्रणाली है, जो WFSTST के कार्य को ख़राब करने से स्टारलाइट को अवरुद्ध करेगी। यह वास्तव में एक अलग शिल्प होगा, जिसे अलग से लॉन्च किया गया और इसे L2 पर WFIRST के साथ मिलनसार करने के लिए भेजा गया। यह सीमित नहीं होगा, लेकिन कैमरे और गाइड लाइट की एक प्रणाली के माध्यम से खुद को WFIRST के साथ उन्मुख करेगा। वास्तव में, स्टार्सडे की शक्ति का हिस्सा यह है कि यह WFIRST से लगभग 40,000 से 50,000 किमी दूर होगा।
डब्ल्यूएफआईआरएसटी के लिए डार्क एनर्जी और एक्सोप्लेनेट प्राथमिकताएं हैं, लेकिन हमेशा बेहतर दूरबीनों का इंतजार करने वाली अन्य खोजें हैं। यह उन सभी चीजों की भविष्यवाणी करना संभव नहीं है जो हम WFIRST से सीखेंगे। हबल के रूप में विस्तृत के रूप में छवियों के साथ, लेकिन 100 बार बड़ा, हम कुछ आश्चर्य के लिए हैं।
"यह मिशन ब्रह्मांड को सबसे दिलचस्प वस्तुओं को खोजने के लिए सर्वेक्षण करेगा।" - नील गेह्रेल्स, डब्ल्यूएफआईआरएसटी प्रोजेक्ट साइंटिस्ट
"ऊर्जा और अंधेरे ऊर्जा के लिए अपनी रोमांचक क्षमताओं के अलावा, WFIRST सभी खगोलविदों के लिए उत्तम डेटा का खजाना प्रदान करेगा," नील Gehrels, ग्रीनबेल्ट, मैरीलैंड में NASA के गोड्डार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर में परियोजना के वैज्ञानिक नील गिलहर्ल्स ने कहा। "यह मिशन ब्रह्मांड को सबसे दिलचस्प वस्तुओं को खोजने के लिए सर्वेक्षण करेगा।"
अगले कुछ वर्षों में सुपर टेलीस्कोप के सभी लाइन में आने से हम कुछ अद्भुत खोजों की उम्मीद कर सकते हैं। 10 से 20 साल के समय में, हमारा ज्ञान काफी उन्नत हो चुका होगा। हम डार्क मैटर और डार्क एनर्जी के बारे में क्या सीखेंगे? हम एक्सोप्लैनेट आबादी के बारे में क्या जानेंगे?
अभी तो ऐसा लगता है कि हम इन चीजों की बेहतर समझ के लिए बस काम कर रहे हैं, लेकिन WFIRST और अन्य सुपर टेलीस्कोप के साथ, हम अधिक उद्देश्यपूर्ण अध्ययन के लिए तैयार हैं।
