जेम्स वेब के अध्ययन का पहला लक्ष्य घर के करीब होगा

दुनिया भर के खगोलशास्त्री नए विज्ञान की प्रत्याशा में हैं जो संभव होगा एक बार दुनिया का सबसे शक्तिशाली अंतरिक्ष दूरबीन, जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप, अपना काम पूरा कर लेगा कमीशनिंग. 25 दिसंबर, 2021 को लॉन्च किए गए टेलीस्कोप के बाद से, इसने अपने हार्डवेयर को अपने अंतिम कॉन्फ़िगरेशन में खोल दिया है, सूर्य के चारों ओर अपनी अंतिम कक्षा में पहुंच गया है, और इसके दर्पणों को इसके प्राथमिक कैमरे के साथ संरेखित करने का काम पूरा हो गया है, लेकिन इसके तैयार होने से पहले इसके उपकरणों के अंशांकन जैसे चरण अभी भी बाकी हैं वैज्ञानिक उपयोग.

जैसे ही कमीशनिंग चरण पूरा हो जाएगा, जो इस गर्मी में समाप्त होने वाला है, विज्ञान अवलोकन शुरू हो जाएगा। और यहीं चीजें रोमांचक हो जाती हैं, क्योंकि दूरबीन की उच्च संवेदनशीलता और अवरक्त क्षमताएं इसे सक्षम बनाएंगी अत्यधिक दूर की वस्तुओं का निरीक्षण करना, यहां तक ​​कि वर्तमान अंतरिक्ष-आधारित दूरबीनों द्वारा देखी गई वस्तुओं की तुलना में भी धुंधला हबल. यह खगोलीय अवलोकन के एक नए युग की शुरुआत करेगा और विषयों की जांच करने में मदद कर सकता है पहली आकाशगंगाएँ कैसे बनीं और क्या अन्य तारा प्रणालियों के ग्रहों में वायुमंडल है, इसके बारे में व्यापक जानकारी या नहीं।

इसके पहले पांच महीनों में इस बिल्कुल नए टेलीस्कोप की क्षमताओं का परीक्षण करने के लिए तेरह परियोजनाओं को चुना गया है संचालन, और जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, इस नए उपकरण पर किस परियोजना को पहले स्थान मिलना चाहिए, इसकी प्रतिस्पर्धा थी भयंकर।

के सबसे 13 परियोजनाएं चुनी गईं ब्लैक होल या दूर की आकाशगंगाओं जैसी दूर की वस्तुओं को देखेगा। लेकिन एक परियोजना घर के करीब दिखेगी - बृहस्पति पर, ठीक हमारे ब्रह्मांडीय पिछवाड़े में।

यह जानने के लिए कि शोधकर्ता इस बड़े, खूबसूरत गैस विशाल के बारे में क्या खोज करने की उम्मीद करते हैं, और यह पता लगाने के लिए कि लक्ष्य इतना करीब क्यों है ऐसे शक्तिशाली दूरबीन का परीक्षण करने के लिए उपयोग किया जा रहा है, हमने बृहस्पति अवलोकन के नेता, बर्कले के खगोलशास्त्री इम्के डी पैटर से बात की टीम।

तलाशने के लिए एक संपूर्ण प्रणाली

हमारे सौर मंडल में सुदूर एक्सोप्लैनेट या यहां तक ​​कि अधिक दूर के बर्फीले विशाल ग्रहों की तुलना में, खगोलविद बृहस्पति के बारे में बहुत कुछ जानते हैं। हमारे पास ग्रह के बारे में बहुत सारा डेटा है, जिसका श्रेय जमीन पर स्थित दूरबीनों और गैलीलियो जैसे मिशनों के अवलोकनों को जाता है, जिन्होंने 2003 तक ग्रह की परिक्रमा की थी, और जूनो जो अब भी वहां परिक्रमा कर रहा है।

लेकिन जैसा कि अक्सर विज्ञान के मामले में होता है, ग्रह के बारे में हमें मिलने वाला प्रत्येक डेटा अधिक प्रश्न खड़े कर सकता है। "हम कई अंतरिक्ष यान के साथ वहां गए हैं और हमने हबल और कई ग्राउंड-आधारित दूरबीनों के साथ विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में तरंग दैर्ध्य पर ग्रह का अवलोकन किया है।" (यूवी से लेकर मीटर तरंग दैर्ध्य तक), इसलिए हमने बृहस्पति, उसके वायुमंडल, आंतरिक भाग और उसके चंद्रमाओं और छल्लों के बारे में बहुत कुछ सीखा है,'' डी ने कहा। पटेर. "लेकिन हर बार जब आप अधिक सीखते हैं तो कुछ चीजें होती हैं जिन्हें आप अभी तक नहीं समझते हैं - इसलिए आपको हमेशा अधिक डेटा की आवश्यकता होती है।"

बृहस्पति के बारे में हमारे पास मौजूद कुछ सबसे बड़े खुले प्रश्न इसकी चिंता से संबंधित हैं वायुमंडल, जैसे कि वायुमंडल में परतों के बीच गर्मी कैसे चलती है, और वायुमंडल मैग्नेटोस्फीयर के साथ कैसे संपर्क करता है।

लेकिन समूह केवल बृहस्पति को ही नहीं देखेगा, बल्कि ग्रेट रेड स्पॉट (इतना विशाल अशांत तूफ़ान) जैसे विवरणों पर भी गौर करेगा इसे एक ऐसे बड़े स्थान के रूप में देखा जा सकता है जो पूरी पृथ्वी को अपनी चपेट में ले सकता है) और ग्रह के दक्षिणी ध्रुव (अपनी विशिष्ट विशेषता के साथ) अरोरा)। वे पूरे जोवियन सिस्टम को भी देखेंगे, जिसमें ग्रह के फीके छल्ले और आयो और गेनीमेड सहित उसके चंद्रमा भी शामिल हैं।

इनमें से प्रत्येक लक्ष्य अपने आप में दिलचस्प है - उदाहरण के लिए, आयो सौर मंडल में सबसे अधिक ज्वालामुखीय रूप से सक्रिय स्थान है, और गेनीमेड एकमात्र चंद्रमा है जो अपने स्वयं के मैग्नेटोस्फीयर का उत्पादन करने के लिए जाना जाता है। समग्र रूप से देखा जाए तो जोवियन प्रणाली वेब की क्षमताओं की सीमाओं का परीक्षण करने के लिए आदर्श स्थान है।

इन्फ्रारेड में झाँकना

इन जटिल विषयों के बारे में जानने में मदद के लिए, डी पैटर का समूह जेम्स वेब की अवरक्त क्षमताओं का लाभ उठाएगा, जो शोधकर्ताओं को ग्रह के वायुमंडल में गहराई से देखने की अनुमति देता है।

वे क्षमताएं दृश्य प्रकाश तरंग दैर्ध्य को देखकर जितना संभव होगा उससे परे वातावरण का अध्ययन करना संभव बनाती हैं। "दृश्यमान तरंग दैर्ध्य रेंज में, आप मूल रूप से बादल देखते हैं," उसने समझाया। “अवरक्त तरंग दैर्ध्य पर, आप तरंग दैर्ध्य के आधार पर बादलों के ऊपर और बादलों के नीचे जांच कर सकते हैं। अलग-अलग तरंग दैर्ध्य पर आप वायुमंडल में अलग-अलग ऊंचाई देख सकते हैं, जो कि अपारदर्शिता पर निर्भर करता है वायुमंडल (अर्थात विशेष तरंगदैर्घ्य पर कितना 'प्रकाश' अवशोषित होता है, यह निर्धारित करता है कि कोई व्यक्ति कितनी गहराई तक देख सकता है ग्रह)।"

इस शोध के लिए विशेष रूप से उपयोगी मध्य-अवरक्त तरंग दैर्ध्य होगी, जिसे वेब के एमआईआरआई या मध्य-अवरक्त उपकरण का उपयोग करके देखा जा सकता है।

डी पैटर ने बताया, "सबसे बड़ा फायदा मध्य-अवरक्त तरंग दैर्ध्य में है।" "हम इनमें से कुछ तरंग दैर्ध्य को जमीन से देख सकते हैं, लेकिन पृथ्वी का वातावरण इतना अशांत है कि हमें ज़मीन पर जो मिलता है, हम उसके अवलोकनों को अच्छी तरह से जांच नहीं सकते।” इसका मतलब है कि इसमें अधिक अनिश्चितता है आंकड़े; एक समस्या जो पृथ्वी पर पृष्ठभूमि अवरक्त विकिरण के कारण और भी गंभीर हो गई है।

लेकिन जेम्स वेब जैसी अंतरिक्ष-आधारित दूरबीन के साथ, रास्ते में आने के लिए कोई वातावरण और कम पृष्ठभूमि विकिरण नहीं है, और इसका मतलब है कि एकत्र किया गया डेटा अधिक सटीक होगा। इसके अतिरिक्त, वेब असाधारण स्थिरता प्रदान करता है, जिसका अर्थ है कि यह अंतरिक्ष में अपनी स्थिति के कारण लक्ष्य की ओर इशारा कर सकता है और डगमगा नहीं सकता है। इसका मतलब यह है कि यह बृहस्पति पर अब तक का सबसे सटीक डेटा एकत्र कर सकता है।

वेब की सीमाओं का परीक्षण करना

जेम्स वेब का उपयोग कैसे किया जा सकता है, इसके प्रस्तावों का आकलन करते समय, डी पैटर ने बताया, समिति निर्णय ले रही है पहले कौन सी परियोजनाएँ आगे बढ़ानी थीं, वे खगोल विज्ञान समुदाय के विचारों को देखना चाहते थे कि दूरबीन क्या कर सकती है करना। "तो उन्होंने वास्तव में ऐसी परियोजनाओं की तलाश की, जो JWST को सीमा तक धकेल दें," उसने कहा। "यही तो हमारा प्रोजेक्ट कर रहा है।"

वे ग्रह के वायुमंडल की ज्वालामुखियों, छल्लों और परतों जैसी विभिन्न विशेषताओं का पता लगाने के लिए, सिस्टम में विभिन्न लक्ष्यों के लिए अलग-अलग संयोजनों में वेब के सभी चार उपकरणों का उपयोग करेंगे।

योजना बृहस्पति, उसके छल्लों और उसके चंद्रमाओं आयो और गेनीमेड का निरीक्षण करने की थी, लेकिन टीम द्वारा प्रस्तुत किए जाने के कई साल बाद उनके प्रस्ताव में एक अप्रत्याशित समस्या उत्पन्न हुई - दूरबीन वास्तव में नियोजित कार्य के लिए बहुत संवेदनशील थी बृहस्पति. "दूरबीन उनकी अपेक्षा से कहीं अधिक संवेदनशील थी, इसलिए हमें बृहस्पति पर अपने कई अवलोकनों को बदलना पड़ा - और हम बृहस्पति पर अपनी मूल अपेक्षा से कम काम कर सकते हैं।"

लेकिन टीम को अभी भी पता था कि वे मूल्यवान डेटा प्राप्त कर सकते हैं और जो काम वे करना चाहते हैं उसे करने के तरीके ढूंढ सकते हैं। उन्होंने कारकों को बदल दिया जैसे कि वे कौन से फ़िल्टर का उपयोग करेंगे, और दृश्य के छोटे क्षेत्रों पर ध्यान दिया।

बृहस्पति ऐसी चुनौती क्यों प्रदान करता है?

यह विचार कि दूरबीन बहुत संवेदनशील है, उल्टा लग सकता है। लेकिन इसे ऐसे समझें जैसे सूरज की ओर मुंह करके तस्वीर लेना: सारे रंग उड़ जाते हैं इसलिए हर चीज़ सफ़ेद और धुली हुई दिखाई देती है और कोई भी विवरण देखना मुश्किल होता है। सूर्य से आने वाली रोशनी बहुत तेज है, जिससे छवि अत्यधिक उजागर हो जाती है।

खगोलीय पिंडों का अध्ययन करते समय भी यही बात होती है। ग्रह तारों की तुलना में अधिक प्रकाश नहीं छोड़ते हैं, क्योंकि वे स्वयं प्रकाश उत्पन्न नहीं करते हैं बल्कि केवल अपने तारों से प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं। इससे ग्रह समग्र रूप से तारों की तुलना में बहुत अधिक धुंधले हो जाते हैं। लेकिन जब आप छोटे विवरण देख रहे हों या चंद्रमा जैसे छोटे पिंडों की तलाश कर रहे हों, या छल्ले जैसे बारीक विवरण देख रहे हों, तो किसी ग्रह की रोशनी आपके द्वारा एकत्र किए जा रहे डेटा में चमक पैदा कर सकती है।

बृहस्पति के चंद्रमाओं या छल्लों का अध्ययन करने के लिए वेब का उपयोग करते समय यह बड़ी चुनौती है: ग्रह से प्रकाश की अनुमति देने की कोशिश करना ताकि इन छोटी वस्तुओं को विस्तार से देखा जा सके। बृहस्पति आकाश में सबसे चमकीली वस्तुओं में से एक है, इसलिए यह कोई आसान काम नहीं है।

सौभाग्य से, खगोलविदों के पास हबल स्पेस टेलीस्कोप जैसे अन्य उपकरणों का उपयोग करके ग्रहों के छल्ले का अवलोकन करने का बहुत अनुभव है। "तो हम उस ज्ञान का उपयोग JWST टिप्पणियों के लिए करते हैं," डी पैटर ने समझाया। टीम विभिन्न "रोल कोणों" पर छल्लों का निरीक्षण करेगी, जिसका अर्थ है कि छल्लों को डिटेक्टर पर थोड़ा अलग अभिविन्यास में स्थानांतरित किया जाएगा। विभिन्न कोणों से छल्लों का अवलोकन करके, वे देख सकते हैं कि ग्रह से बिखरी हुई रोशनी छल्लों पर कैसे पड़ती है। फिर इस प्रकाश को घटाया जा सकता है, केवल छल्लों से प्रकाश ही शेष रह जाएगा।

हमारे सौर मंडल और उससे आगे के ग्रहों का अध्ययन

बृहस्पति का अध्ययन करने के लिए वेब का उपयोग करना न केवल इस ब्रांड-नई दूरबीन की सीमाओं का परीक्षण करने का एक तरीका है। हमारे अपने सौर मंडल में ग्रहों का अध्ययन करने से हमारे सौर मंडल के बाहर के ग्रहों को समझने में भी मदद मिल सकती है, जिन्हें एक्सोप्लैनेट कहा जाता है।

आज एक्सोप्लैनेट विज्ञान का एक बड़ा उद्देश्य किसी ग्रह की पहचान करने और उसका अनुमान लगाने से परे जाना है आकार या द्रव्यमान, और यह देखकर कि क्या इसमें कोई है, इसके बारे में अधिक संपूर्ण समझ विकसित करना है वायुमंडल।

लेकिन दूर के सिस्टम में ग्रहों को समझने के लिए, हमारे अपने सिस्टम में ग्रहों को समझने में मदद मिलती है। वेब दूर स्थित गैस दिग्गजों के वायुमंडल को देखेगा, जिसकी तुलना हम बृहस्पति और शनि के वायुमंडल के बारे में जो जानते हैं, उससे कर सकते हैं।

इसके अलावा, बृहस्पति का अध्ययन करने के लिए वेब का उपयोग करके, डी पैटर की टीम उपकरणों का एक सेट विकसित करेगी जिसका उपयोग खगोल विज्ञान समुदाय में अन्य लोगों द्वारा अन्य ग्रहों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है। हमारे सौर मंडल, और वेबब उनके बारे में क्या खोज करने में सक्षम हो सकता है इसकी एक झलक दें - जिसमें यूरेनस के दिलचस्प और शायद ही कभी अध्ययन किए गए दूर के ग्रह शामिल हैं और नेपच्यून.

“हमारी टीम सॉफ्टवेयर विकसित करेगी जिसका उपयोग न केवल जोवियन प्रणाली के लिए किया जा सकता है, बल्कि शनि प्रणाली, यूरेनस और नेपच्यून के लिए भी किया जा सकता है। और हम लोगों को दिखा सकते हैं कि आप हमारी टिप्पणियों के आधार पर क्या उम्मीद कर सकते हैं,'' डी पैटर ने कहा। "यह निश्चित रूप से उस तरह से एक पथप्रदर्शक है।"

संपादकों की सिफ़ारिशें

• यही कारण है कि वैज्ञानिक सोचते हैं कि 'नरक ग्रह' शुक्र पर जीवन पनपा होगा
• 13.4 अरब वर्ष पहले बनी आकाशगंगा को देखने के लिए आश्चर्यजनक जेम्स वेब छवि पर ज़ूम करें
• जेम्स वेब ने अब तक खोजे गए सबसे दूर स्थित सक्रिय सुपरमैसिव ब्लैक होल का पता लगाया है
• जेम्स वेब को ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना का सुराग मिला है
• जेम्स वेब ने आश्चर्यजनक ओरायन निहारिका में महत्वपूर्ण अणु का पता लगाया