जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप एक्सोप्लैनेट की खोज कैसे करेगा

जब हाल ही में लॉन्च किया गया जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप पूरी तरह से खुलने और ऑनलाइन आने के बाद, यह ब्रह्मांड का पता लगाने के लिए खगोलविदों के लिए सिर्फ एक और उपकरण नहीं होगा। अपनी अत्याधुनिक स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक से यह अंतरिक्ष के अंधेरे में भी झांकने में सक्षम होगा दूर की वस्तुओं को पहले से कहीं अधिक विस्तार से देखें - अपने पूर्ववर्ती, हबल स्पेस से कहीं अधिक दूरबीन. यह एक्सोप्लैनेट के बारे में हमारी समझ में क्रांतिकारी बदलाव लाने जा रहा है, और यह हमें यह जानने में भी मदद कर सकता है कि हम कहां से आए हैं और ब्रह्मांड में और कहां रहने योग्य हो सकते हैं।

यह जानने के लिए कि जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप हमें खरबों मील दूर चट्टानों की घूमती गेंदों का अध्ययन करने में कैसे मदद करेगा (और खगोलशास्त्री ऐसा क्यों करना चाहते हैं), हमने दो से बात की। वे शोधकर्ता जो तैनाती के बाद जेम्स वेब के साथ काम करेंगे: स्पेस टेलीस्कोप साइंस इंस्टीट्यूट के नेस्टर एस्पिनोज़ा और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के एंटोनेला नोटा (ईएसए)।

आगे की ओर एक बड़ी छलांग

हाल के वर्षों में, शोधकर्ताओं ने दूरबीनों का उपयोग करके हमारे सौर मंडल के बाहर के ग्रहों की पहचान की है टेस (ट्रांजिटिंग एक्सोप्लैनेट सर्वे सैटेलाइट) या केप्लर अंतरिक्ष दूरबीन. ये सबसे चमकीले तारों को देखने में सक्षम हैं और जब कोई ग्रह हमारे और उनके बीच से गुजरता है तो एक तकनीक का उपयोग करके उनकी चमक में बदलाव देख सकते हैं। पारगमन विधि. यह वैज्ञानिक अवलोकन की एक प्रभावशाली उपलब्धि है, लेकिन यह हमें उन ग्रहों के बारे में बहुत कुछ नहीं बताता है कि वे कैसे हैं - केवल उनका अनुमानित आकार और कभी-कभी उनका द्रव्यमान।

यदि हम जानना चाहते हैं कि कोई ग्रह कैसा है - क्या उसका वातावरण है? यह किससे बना है? क्या आकाश में बादल हैं? क्या वहां पानी है? - हमें बहुत अधिक विस्तार से देखने की जरूरत है। वेब यही करने जा रहा है, लेकिन यह एक बड़ी तकनीकी चुनौती है। इसीलिए NASA, ESA और कैनेडियन स्पेस एजेंसी (CSA) सभी इस प्रोजेक्ट पर मिलकर काम कर रहे हैं।

“वेब हबल की तुलना में सौ गुना अधिक संवेदनशील है, और उसके कारण, वेब इसका खुलासा करने में सक्षम होगा बहुत दूर के ब्रह्मांड के सबसे दूर के कोनों में अत्यंत सूक्ष्म विवरण, अति सुंदर रिज़ॉल्यूशन के साथ," नोटा व्याख्या की।

जबकि हबल का उपयोग किया जा चुका है एक्सोप्लैनेट के बारे में और जानें, एस्पिनोज़ा ने कहा, “यह आपको जो दृष्टिकोण देता है वह बहुत संकीर्ण है। हो सकता है, यह आपको एक सुविधा दे। तुलनात्मक रूप से, उन्होंने कहा, वेब "माइंड-ब्लोइंग" होने वाला है, जो हमें एक साथ कई विशेषताओं को देखने और छोटे ग्रहों को देखने की इजाजत देता है। "छोटे ग्रहों को बड़े विस्तार से देखने के लिए यह हमारा पहला बदलाव होगा।"

हबल दृश्य प्रकाश तरंग दैर्ध्य में भी काम करता है, प्रकाश की उस सीमा में छवियों को कैप्चर करता है जिसे हम देख सकते हैं। लेकिन जेम्स वेब इन्फ्रारेड तरंग दैर्ध्य में काम करेंगे, जो विभिन्न विशेषताओं को चुन सकते हैं नोटा के रूप में, अस्पष्ट धूल के माध्यम से झाँकना, "ब्रह्मांड में एक खिड़की खोलना जो पूरी तरह से नया होगा"। इसे रखें।

हबल और वेब एक ही लक्ष्य पर पूरक डेटा इकट्ठा करके एक साथ काम करने में सक्षम होंगे। तो अगर आप प्यार करते हैं हबल द्वारा खींची गई अंतरिक्ष की खूबसूरत तस्वीरें, चिंता मत करो, ये ख़त्म नहीं होंगे। हम और भी गहरी समझ के लिए बस एक और उपकरण प्राप्त करेंगे।

“जेम्स वेब क्रांतिकारी होने जा रहा है। सचमुच क्रांतिकारी,'' एस्पिनोज़ा ने कहा। “यह हमें उन चीजों को देखने की अनुमति देगा जिनकी हम लंबे समय से पता लगाने की उम्मीद कर रहे थे लेकिन ऐसा नहीं हुआ देखने की तकनीक थी, और मुझे पूरा यकीन है कि यह उन चीज़ों का पता लगाएगी जिनके बारे में हम नहीं सोच रहे हैं का।"

हबल की 1980 के दशक की तकनीक को अद्यतन करना

शोधकर्ताओं ने वर्तमान में उपलब्ध उपकरणों का उपयोग करके एक्सोप्लैनेट के बारे में खोजने और सीखने का एक उल्लेखनीय काम किया है, अब तक 4,000 से अधिक एक्सोप्लैनेट की खोज की है। हालाँकि, यह क्षेत्र बहुत नया है, हमारे सौर मंडल के बाहर पहले ग्रहों की पहचान 1990 के दशक में की गई थी। इसका मतलब है कि हबल जैसे कई वर्तमान पीढ़ी के उपकरण कभी भी एक्सोप्लैनेट अध्ययन को ध्यान में रखकर डिज़ाइन नहीं किए गए थे।

एस्पिनोज़ा ने कहा, "हबल '80 के दशक की तकनीक है।" “80 के दशक के ख़िलाफ़ कुछ भी नहीं - मुझे 80 का दशक पसंद है, ख़ासकर संगीत! - लेकिन प्रौद्योगिकी बहुत विकसित हो गई है। उस समय हमारे पास जिस तरह के डिटेक्टर थे, वे आज के डिटेक्टरों की तुलना में कुछ भी नहीं हैं।"

दूसरी ओर, जेम्स वेब को एक्सोप्लैनेट लक्षण वर्णन के लिए उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट इरादे से डिजाइन किया गया है, और यह इसके डिजाइन सिद्धांतों में सबसे आगे रहा है। उदाहरण के लिए, जब वेब किसी तारे की ओर इशारा कर रहा है, तो यह बहुत उच्च परिशुद्धता के साथ एक विशेष पिक्सेल की ओर इशारा करेगा और ऐसा नहीं होगा बिल्कुल भी आगे बढ़ें, जिससे शोधकर्ताओं को चमक में किसी भी गिरावट को बहुत सटीक रूप से मापने की अनुमति मिल सके जो किसी ग्रह के बारे में सुराग दे सके की परिक्रमा।

परिशुद्धता का यह स्तर वेब को अपने सबसे रोमांचक एक्सोप्लैनेट-संबंधित कार्य को निष्पादित करने की अनुमति देता है: यह पता लगाना कि क्या एक एक्सोप्लैनेट में वातावरण है, और वह वातावरण किससे बना है। एस्पिनोज़ा ने समझाया, "जब आप एक्सोप्लैनेट वायुमंडल का पता लगाने की कोशिश कर रहे हों तो छोटे विवरण बहुत मायने रखते हैं।"

इन्फ्रारेड प्रकाश का उपयोग करके एक्सोप्लैनेट की जांच करना

हालाँकि शोधकर्ता कुछ लेकर आए हैं बहुत रचनात्मक तरीके को एक्सोप्लैनेट वायुमंडल का पता लगाएं, यह ऐसा कुछ नहीं है जिसे करने के लिए वर्तमान उपकरणों को डिज़ाइन किया गया था। इसीलिए वेब की क्षमताएं इतनी क्रांतिकारी होंगी।

ब्रह्मांड में झाँकने के लिए वेब के पास चार उपकरण हैं जो इन्फ्रारेड तरंग दैर्ध्य में देखेंगे। इनमें नियर-इन्फ्रारेड कैमरा (NIRCam) और नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राफ (NIRSpec) शामिल हैं। फिर फाइन गाइडेंस सेंसर/नियर इंफ्रारेड इमेजर और स्लिटलेस स्पेक्ट्रोग्राफ (एफजीएस/एनआईआरआईएसएस) है, जो, जैसा कि उनके नाम से पता चलता है, निकट-इन्फ्रारेड बैंड में दिखेगा। अंत में, मिड-इन्फ्रारेड इंस्ट्रूमेंट (MIRI) है, जो दूर-इन्फ्रारेड में एक विस्तृत रेंज को देखता है।

लेकिन ये संवेदनशील उपकरण हैं, और इन्हें काम करने के लिए सावधानीपूर्वक बनाए गए वातावरण की आवश्यकता होती है। इसलिए उनके आसपास की तकनीक भी अत्याधुनिक होनी चाहिए।

"वेब नई, जटिल तकनीक से भरपूर है, संवेदनशील आईआर डिटेक्टरों से लेकर टेनिस कोर्ट के आकार का, पांच परत वाला पतला कैप्टन सनशील्ड जो सुरक्षा प्रदान करेगा।" सौर विकिरण से उपकरण और दूरबीन और डिटेक्टरों को अवरक्त में निरीक्षण करने के लिए आवश्यक ठंडे तापमान तक पहुंचने की अनुमति देगा," नोटा कहा।

उन्होंने एनआईआरएसपेक के माइक्रोशटर ऐरे जैसे उपकरणों पर बारीक विवरण भी बताया, जो कुछ मानव बाल के आकार की छोटी बंद खिड़कियों का एक सेट है। यह उपकरण को एक ही समय में सैकड़ों वस्तुओं का निरीक्षण करने की अनुमति देगा। नोटा ने कहा, "अंतरिक्ष खगोल विज्ञान में यह पहली बार है, जहां परंपरागत रूप से एक समय में एक वस्तु की स्पेक्ट्रोस्कोपी की जाती है।"

यह समझना कि हम कहाँ से आये हैं

यह देखने की प्रेरणा कि क्या किसी दूर के ग्रह पर वातावरण है, सिर्फ एक वैज्ञानिक उत्कर्ष नहीं है, या ये दूर के स्थान कैसे हैं, इसके बारे में एक निष्क्रिय जिज्ञासा नहीं है। बल्कि, यह समझने की कुंजी है कि ग्रह - जिनमें हमारे ग्रह भी शामिल हैं - कैसे बनते हैं।

जब यह समझने की बात आती है कि हमारा सौर मंडल कैसे बना, तो शोधकर्ता मॉडल चलाते हैं और यह देखने की कोशिश करते हैं कि जिन ग्रहों को हम देखते हैं उनकी संरचना के साथ हमारा अंत कैसे हो सकता है। "लेकिन वर्तमान में हमारे पास एक नमूना आकार है," एस्पिनोज़ा ने बताया। "हमारा सौर मंडल। इतना ही। अब हम ऐसे युग में हैं जब हम अन्य सौर मंडलों की संरचनाओं को देख सकते हैं। और ग्रह कैसे बने हैं यह उनकी रासायनिक संरचना को परिभाषित करता है।

इसलिए जब हम किसी सुदूर बाह्य ग्रह के वातावरण को देखते हैं, तो हमें पता चलता है कि यह कैसे बना। और उससे, हम एक तस्वीर बना सकते हैं कि हमारे पिछवाड़े में मौजूद अधिक मामलों के आधार पर ग्रह और सौर मंडल कैसे बनते हैं। “तो इन एक्सोप्लैनेट्स में रसायन विज्ञान के माध्यम से गठन के संकेतों को प्राप्त करना जो हम उनमें देखते हैं वातावरण हमारे लिए यह समझने के लिए बिल्कुल मौलिक है कि वे कैसे बने, और इसलिए हम कैसे बने," उन्होंने कहा कहा।

रहने लायक जगह के लिए शिकार

शायद एक्सोप्लैनेट वायुमंडल को देखने का सबसे रोमांचक कारण यह समझना है कि ब्रह्मांड में और कहां जीवन पनपने में सक्षम हो सकता है। नोटा ने कहा, "वेब जिन प्रमुख प्रश्नों का अध्ययन करेगा उनमें से एक जीवन की उत्पत्ति है।" “एक्सो-दुनिया की विशाल विविधताएँ हैं, हमारी कल्पना से कहीं अधिक। बृहस्पति के आकार के गैस ग्रह हैं जो अपने तारे के बहुत करीब परिक्रमा कर रहे हैं, विशाल चट्टानी 'सुपर-अर्थ' और 'गर्म' ग्रह हैं। नेपच्यून।' इनमें से कुछ में मेजबानी के लिए तापमान की सही स्थितियाँ और सही संरचना हो सकती है ज़िंदगी।"

लेकिन यह निर्धारित करने के लिए कि कोई ग्रह रहने योग्य है या नहीं, एस्पिनोज़ा ने कहा, केवल उसका आकार और द्रव्यमान जानना पर्याप्त नहीं है। आख़िरकार, जब हमें कोई ऐसा ग्रह मिलता है जो पृथ्वी के आकार का है और उसका द्रव्यमान भी उतना ही है, तो लोग अक्सर मान लेते हैं कि यह पृथ्वी जैसा स्थान होगा। लेकिन शुक्र और मंगल का आकार और द्रव्यमान लगभग पृथ्वी के समान है, और उनका वातावरण हमारे जीवन के लिए बेहद प्रतिकूल है। "छुट्टियों पर जाने के लिए शुक्र सबसे खराब जगह है!" उन्होंने इसके अत्यधिक दबाव और कार्बन डाइऑक्साइड से भरे विषाक्त वातावरण के साथ मजाक किया। मंगल ग्रह बहुत बेहतर नहीं है, इसके अत्यंत पतले, असहनीय वातावरण के कारण यह पृथ्वी पर हमारे वायुमंडल का केवल 1% घनत्व है।

इसलिए हमें यह जानने के लिए वायुमंडल के बारे में जानना होगा कि कोई ग्रह रहने योग्य है या नहीं। और इससे भी महत्वपूर्ण बात, यह अनुमान लगाने के लिए कि वहां कितने रहने योग्य ग्रह हो सकते हैं, हमें यह जानना होगा कि हमारे जैसे आकार वाले ग्रहों के लिए किस प्रकार का वातावरण विशिष्ट है। "प्रकृति द्वारा निर्मित सबसे सामान्य वातावरण कौन सा है?" एस्पिनोज़ा ने पूछा। "यह शुक्र जैसा या मंगल जैसा हो सकता है, और पृथ्वी एक बाहरी वस्तु है।" या यह हो सकता है कि पृथ्वी जैसा वातावरण विशिष्ट हो, और संभावित रूप से रहने योग्य ग्रहों की संख्या बहुत बड़ी हो।

अज्ञात में पहुंचना

वेब केवल एक्सोप्लैनेट को ही नहीं देखेगा। यह ब्रह्मांड के शुरुआती चरणों में पीछे मुड़कर देखने से लेकर पहली आकाशगंगाओं के निर्माण को देखने से लेकर, घूमती धूल और गैस से तारे कैसे पैदा होते हैं, यह देखने तक, अनुसंधान की एक विशाल श्रृंखला का प्रदर्शन करेगा। के साथ विज्ञान संचालन के प्रथम वर्ष की योजना बनाई गई, हम केवल इस बात की सतह को खंगाल रहे हैं कि इस नए उपकरण का उपयोग किस लिए किया जा सकता है। हमें इंतजार करना होगा और देखना होगा कि यह किन अन्य खगोलीय चमत्कारों को उजागर करने में सक्षम होगा।

नोटा ने कहा, "मुझे लगता है कि सबसे बड़ी खोज वह होगी जिसकी किसी को उम्मीद नहीं थी।" "वह जो ब्रह्मांड को देखने के हमारे तरीके को बदल देगा, वह जो परिभाषित करेगा, शायद हमेशा के लिए, ब्रह्मांड में हमारा स्थान क्या है।"

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