वह रहस्य जो जेम्स वेब दूरबीन को प्रारंभिक ब्रह्मांड का अन्वेषण करने में मदद करता है

(डैन ट्राई) - एक ऐसी मशीन जो 13 अरब साल पहले बनी आकाशगंगाओं से प्रकाश देख सकती है। जेम्स वेब टेलीस्कोप इसी मिशन को साकार करने के लिए बनाया गया था।

"टाइम मशीन" प्रारंभिक ब्रह्मांड की खोज करती है

पृथ्वी से लगभग 2.7 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर स्थित नेबुला एनजीसी 604 का चित्र, जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप द्वारा लिया गया (फोटो: NASA/ESA/CSSA/STScl)।

दिसंबर 2021 में अंतरिक्ष में प्रक्षेपित होने के बाद से, जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने पृथ्वी की एक मिलियन मील से अधिक की परिक्रमा की है, और गहरे अंतरिक्ष की लुभावनी तस्वीरें भेजी हैं।

तो फिर, वेब को इतनी दूर तक, यहां तक ​​कि प्रारंभिक ब्रह्मांड का अन्वेषण करने के लिए अतीत में भी, "देखने" में किस बात ने सक्षम बनाया?

इसका रहस्य वेब की शक्तिशाली कैमरा प्रणाली में निहित है, विशेष रूप से अवरक्त प्रकाश को पकड़ने की इसकी क्षमता में - एक प्रकार का प्रकाश जिसे मानव आंख नहीं देख सकती।

जब वेब किसी दूरस्थ आकाशगंगा का चित्र लेते हैं, तो खगोलविद वास्तव में उस आकाशगंगा को अरबों वर्ष पहले देख रहे होते हैं।

आकाशगंगा से प्रकाश अरबों वर्षों तक अंतरिक्ष में यात्रा करके दूरबीन के दर्पण तक पहुँचता है। ऐसा लगता है जैसे वेब एक "टाइम मशीन" है जो ब्रह्मांड की प्रारंभिक अवस्थाओं की तस्वीरें खींच रही है।

इस प्राचीन प्रकाश को एकत्रित करने के लिए एक विशाल दर्पण का उपयोग करके, वेब ब्रह्मांड के बारे में नए रहस्यों को उजागर कर रहा है।

वेब: वह दूरबीन जो गर्मी को "देखती" है

हबल दूरबीन या पारंपरिक कैमरों के विपरीत, जो केवल दृश्य प्रकाश को ही पकड़ते हैं, वेब को अवरक्त प्रकाश को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

अवरक्त प्रकाश की तरंगदैर्घ्य दृश्य प्रकाश से लंबी होती है, इसलिए यह मानव आँखों के लिए अदृश्य है। हालाँकि, वेब ब्रह्मांड में सबसे प्रारंभिक और सबसे दूरस्थ वस्तुओं का अध्ययन करने के लिए इस प्रकार के प्रकाश को पकड़ सकता है।

इन्फ्रारेड कैमरे, जैसे नाइट विज़न गॉगल्स, आपको लोगों और जानवरों जैसी गर्म वस्तुओं से निकलने वाली इन्फ्रारेड तरंगों को 'देखने' की सुविधा देते हैं। तस्वीर का तापमान डिग्री फ़ारेनहाइट में मापा जाता है (तस्वीर: NASA/JPL-Caltech)।

यद्यपि इन्फ्रारेड प्रकाश को मानव आंख द्वारा नहीं देखा जा सकता, फिर भी इन्फ्रारेड कैमरा या थर्मल सेंसर जैसे विशेष उपकरण इसे ऊष्मा के रूप में पहचान सकते हैं।

नाइट विज़न गॉगल्स, जो अंधेरे में गर्म वस्तुओं का पता लगाने के लिए इन्फ्रारेड प्रकाश का उपयोग करते हैं, इसका एक प्रमुख उदाहरण हैं। वेब तारों, आकाशगंगाओं और ग्रहों के अध्ययन के लिए भी इसी तरह की तकनीक का उपयोग करते हैं।

वेब ने अवरक्त प्रकाश का उपयोग इसलिए किया है क्योंकि दूरस्थ आकाशगंगाओं से आने वाला दृश्य प्रकाश जब अंतरिक्ष में यात्रा करता है तो ब्रह्माण्ड के विस्तार के कारण वह फैल जाता है।

यह विस्तार दृश्य प्रकाश को अवरक्त प्रकाश में परिवर्तित कर देता है। परिणामस्वरूप, अंतरिक्ष में सबसे दूर स्थित आकाशगंगाएँ अब दृश्य प्रकाश में नहीं, बल्कि मंद अवरक्त प्रकाश में चमकती हैं। वेब को विशेष रूप से इसी प्रकार के प्रकाश का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

विशाल स्वर्ण दर्पण: मंद प्रकाश का संग्रह

प्रकाश के कैमरे तक पहुंचने से पहले, उसे वेब के विशाल स्वर्ण दर्पण द्वारा कैद किया जाना चाहिए, जो 21 फीट (6.5 मीटर) से अधिक चौड़ा है और 18 छोटे दर्पणों से बना है, जो एक छत्ते की तरह व्यवस्थित हैं।

दर्पण की सतह को सोने की एक पतली परत से ढका गया है, न केवल सौंदर्य बढ़ाने के लिए बल्कि इसलिए भी क्योंकि सोना अवरक्त प्रकाश को बहुत अच्छी तरह से परावर्तित करता है।

यह दर्पण गहरे अंतरिक्ष से प्रकाश एकत्र करता है और उसे दूरबीन के उपकरणों पर परावर्तित करता है। दर्पण जितना बड़ा होगा, उतना ही अधिक प्रकाश वह एकत्र करेगा और उतनी ही दूर तक देख सकेगा। वेब का दर्पण मानव द्वारा अंतरिक्ष में भेजा गया अब तक का सबसे बड़ा दर्पण है।

वेब का बड़ा दर्पण, जो 18 छोटे षट्कोणीय दर्पणों से बना है और सोने से लेपित है (फोटो: नासा)।

NIRCam और MIRI: वेब की अति-संवेदनशील "आँखें"

वेब के दो सबसे महत्वपूर्ण वैज्ञानिक उपकरण, जो कैमरे के रूप में कार्य करते हैं, NIRCam और MIRI हैं।

NIRCam (नियर इन्फ्रारेड कैमरा) वेब का मुख्य कैमरा है, जो आकाशगंगाओं और तारों की अद्भुत तस्वीरें लेता है। इसमें एक कोरोनाग्राफ भी है - एक ऐसा उपकरण जो तारों के प्रकाश को अवरुद्ध करता है जिससे यह चमकीले प्रकाश स्रोतों के पास बहुत धुंधली वस्तुओं, जैसे चमकीले तारों की परिक्रमा करने वाले ग्रहों, की तस्वीरें ले सकता है।

NIRCam निकट-अवरक्त प्रकाश (मानव आँख द्वारा देखे जा सकने वाले प्रकाश के सबसे निकट का प्रकार) को पकड़कर और उसे विभिन्न तरंगदैर्ध्य में विभाजित करके काम करता है। इससे वैज्ञानिक न केवल किसी वस्तु का आकार निर्धारित कर सकते हैं, बल्कि यह भी जान सकते हैं कि वह किस चीज़ से बनी है।

अंतरिक्ष में विभिन्न पदार्थ विशिष्ट तरंगदैर्ध्य पर अवरक्त प्रकाश को अवशोषित और उत्सर्जित करते हैं, जिससे एक विशिष्ट "रासायनिक फिंगरप्रिंट" बनता है। इन फिंगरप्रिंटों का अध्ययन करके, वैज्ञानिक दूरस्थ तारों और आकाशगंगाओं के गुणों के बारे में जान सकते हैं।

MIRI (मध्य-अवरक्त उपकरण) लंबी अवरक्त तरंगदैर्ध्य का पता लगाता है, जो विशेष रूप से ठंडी, धूल भरी वस्तुओं, जैसे कि गैस बादलों के अंदर अभी भी बन रहे तारों का पता लगाने में उपयोगी है। MIRI ग्रहों के वायुमंडल में उन अणुओं के प्रकारों के बारे में सुराग खोजने में भी मदद कर सकता है जो जीवन का समर्थन कर सकते हैं।

दोनों कैमरे पृथ्वी पर इस्तेमाल होने वाले मानक कैमरों की तुलना में कहीं ज़्यादा संवेदनशील हैं। NIRCam और MIRI अरबों प्रकाश वर्ष दूर से भी थोड़ी सी भी ऊष्मा का पता लगा सकते हैं। अगर आपकी आँखें वेब के NIRCam जैसी होतीं, तो आप चाँद पर किसी मधुमक्खी से निकलने वाली ऊष्मा को देख सकते थे।

वेब की पहली डीप-फील्ड छवियाँ: बाईं ओर MIRI छवि और दाईं ओर NIRCam छवि (छवि: NASA)।

दूर की वस्तुओं से आने वाली हल्की गर्मी का पता लगाने के लिए, वेब को बेहद ठंडा रहना पड़ता है। इसीलिए इसमें टेनिस कोर्ट के आकार का एक विशाल सनशील्ड लगा होता है। पाँच परतों वाला यह सनशील्ड सूर्य, पृथ्वी और यहाँ तक कि चंद्रमा से आने वाली गर्मी को भी रोकता है, जिससे वेब को लगभग शून्य से 223 डिग्री सेल्सियस नीचे का तापमान बनाए रखने में मदद मिलती है।

MIRI को और भी ठंडा होना ज़रूरी है, इसलिए इसमें अपना एक विशेष रेफ्रिजरेटर है, जिसे क्रायोकूलर कहते हैं, जो इसे शून्य से 266 डिग्री सेल्सियस के आसपास बनाए रखता है। अगर वेब थोड़ा भी गर्म होता, तो उसकी अपनी गर्मी उन मंद संकेतों को दबा देती जिन्हें वह पकड़ने की कोशिश कर रहा था।

परिवेशीय प्रकाश को जीवंत छवियों में बदलें

जब प्रकाश वेब के कैमरे तक पहुँचता है, तो वह डिटेक्टर नामक सेंसर से टकराता है। ये डिटेक्टर फ़ोन कैमरे की तरह सामान्य तस्वीरें नहीं लेते।

इसके बजाय, वे अवरक्त प्रकाश को डिजिटल डेटा में परिवर्तित करते हैं, जिसे फिर पृथ्वी पर वापस भेजा जाता है, जहां वैज्ञानिक इसे संसाधित करते हैं और इसे पूर्ण-रंगीन चित्रों में बदल देते हैं।

वेब की तस्वीरों में हम जो रंग देखते हैं, वे कैमरे द्वारा सीधे "देखे" गए रंग नहीं होते। चूँकि अवरक्त प्रकाश अदृश्य होता है, इसलिए वैज्ञानिक अलग-अलग तरंगदैर्घ्यों को रंग प्रदान करते हैं ताकि हमें यह समझने में मदद मिल सके कि तस्वीर में क्या है।

ये संसाधित चित्र आकाशगंगाओं, तारों आदि की संरचना, आयु और संयोजन को प्रकट करने में मदद करते हैं।

अदृश्य अवरक्त प्रकाश को एकत्रित करने और उसे अतिशीत कैमरों तक भेजने के लिए एक विशाल दर्पण का उपयोग करके, जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने हमें ब्रह्मांड के आरंभ से ही आकाशगंगाओं के निर्माण को देखने का अवसर दिया है, जिसका अर्थ है कि हम देख रहे हैं कि लगभग 14 अरब वर्ष पहले क्या हुआ था।

स्रोत: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-mat-giup-kinh-vien-vong-james-webb-co-the-kham-pha-vu-tru-so-khai-20250710034510062.htm