एस्ट्रोसैट गुरुत्वाकर्षण तरंग की गाथा में योगदान देता है खगोल विज्ञान होम / अभिलेखागार / एस्ट्रोसैट गाथा में योगदान देता है
17 अगस्त, 2017 को, गुरुत्वाकर्षण तरंग (GW) खगोल विज्ञान की पवित्र कब्र की तलाश करने वाले वैज्ञानिकों ने सोने पर प्रहार किया। द्विआधारी न्यूट्रॉन सितारों के विलय से जीडब्ल्यू संकेतों के बाद मायावी और लंबे समय से मांगे गए थे और बहु-मैसेंजर टिप्पणियों ने इस विलय के स्पष्ट संकेत प्रदान किए बिना किसी हिचकिचाहट के मुद्दे को पकड़ने के लिए। अमेरिका में दो GW डिटेक्टरों ने सिग्नल उठाया और यूरोप में काम कर रहे एक तिहाई ने इसकी पुष्टि की। आकाश के कई उपग्रहों ने विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के विभिन्न बैंडों में इस घटना से संकेतों का पता लगाया, और दुनिया भर में ऑप्टिकल और रेडियो दूरबीनों की एक विशाल सरणी ने इस नई घटना में अपनी दृष्टि को प्रशिक्षित किया, जिससे विभिन्न प्रकार के संकेत मिलते हैं।
एस्ट्रोसैट के वैज्ञानिक, जिन्होंने अपने प्रयासों से योगदान दिया, आज इस महत्वपूर्ण खोज और एक 'खुले तिल' की घोषणा करने के लिए दुनिया भर के कुछ हज़ार वैज्ञानिकों (तीन नोबेल पुरस्कार विजेताओं और कुछ अन्य भारतीय वैज्ञानिकों सहित) के साथ कंधे से कंधा मिलाकर खड़े हैं। वैज्ञानिक खोज के विशाल भंडार को घूरने का क्षण है कि 'मल्टी-मैसेंजर, टाइम-डोमेन एस्ट्रोनॉमी' का यह नया युग खुलता है।
गुरुत्वाकर्षण तरंग खगोल विज्ञान: द लास्ट फ्रंटियर
कोई भी त्वरित इलेक्ट्रॉनिक चार्ज विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित करता है: वैज्ञानिक नियमित रूप से इसका उपयोग रेडियो तरंगों, ऑप्टिकल प्रकाश और एक्स-रे जैसी विद्युत चुम्बकीय तरंगों को उत्पन्न करने और भेजने के लिए करते हैं। कोई भी गतिमान द्रव्यमान अंतरिक्ष समय को परेशान करता है और गतिमान द्रव्यमान में एक 'चतुर्भुज' क्षण गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्पन्न करना चाहिए: अल्बर्ट आइंस्टीन ने सौ साल पहले सिद्धांत दिया था। आइंस्टीन के शब्दों को वेद वाक्य या इंजील ट्रुथ के रूप में माना जाता है, और खगोलविद नियमित रूप से ब्रह्मांड में कॉम्पैक्ट बड़े द्रव्यमान की गतिशीलता को समझने के लिए इसका उपयोग करते हैं। रसेल ए। हुल्स और जोसेफ एच। टेलर, जूनियर ने दो रेडियो पल्सर को एक-दूसरे के चारों ओर घूमते हुए पाया, जो धीरे-धीरे एक-दूसरे की ओर आ रहे थे, और उन्होंने उनके व्यवहार को समझने के लिए आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण तरंग सिद्धांत को लागू किया: उन्हें इस काम के लिए विधिवत नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। यह एक दिलचस्प सवाल खोलता है-क्या खगोलविदों को, जो रेडियो से लेकर गामा-किरणों तक विद्युत चुम्बकीय विकिरण की हर शाखा का उपयोग पुरस्कार के लिए ब्रह्मांड के रहस्यों को खोलने के लिए करते हैं, गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उपयोग ब्रह्मांड की विदेशी विशेषताओं को समझने के लिए नहीं करना चाहिए- जैसे कि लहरें आकाशगंगाओं के टकराने पर बिग बैंग या ब्लैक होल का विलय?
ठीक है, उन्हें चाहिए, लेकिन पकड़ इस तथ्य में निहित है कि गुरुत्वाकर्षण बल विद्युत चुम्बकीय बल की तुलना में बेहद कमजोर है, और सामान्य ज्ञान यह मानता है कि यहां तक कि सबसे संवेदनशील डिटेक्टर जो मनुष्य बना सकते हैं वे सबसे विदेशी गुरुत्वाकर्षण तरंग स्रोतों का पता नहीं लगा सकते हैं जिनकी हम कल्पना कर सकते हैं . हालांकि, पिछले कुछ दशकों के दौरान, समर्पित वैज्ञानिकों की एक बड़ी संख्या ने सबसे परिष्कृत डिटेक्टरों का निर्माण किया है जो कि नैनोमीटर के एक छोटे से अंश के अनुरूप द्रव्यमान की अनंत गति को मापने में सक्षम हैं ताकि वे गुरुत्वाकर्षण तरंगों के प्रति संवेदनशील हो सकें। वाह़य अंतरिक्ष। साल दर साल, वे न्यूट्रॉन सितारों के विलय के संकेत ढूंढते रहे, लेकिन खोज व्यर्थ थी!
माँ प्रकृति आमतौर पर अपनी आस्तीन पर आश्चर्य रखना पसंद करती है! जब 2015 में अत्यधिक बेहतर संवेदनशीलता वाले GW डिटेक्टरों को चालू किया गया, तो उन्हें कुछ मिला: न्यूट्रॉन स्टार-न्यूट्रॉन स्टार विलय नहीं, बल्कि दो बड़े पैमाने पर ब्लैक होल के विलय और द्रव्यमान के पूर्ण जलने के बराबर ऊर्जा को उगलने की एक पूरी तरह से अप्रत्याशित घटना। दो सूर्यों के अनुरूप। यह वास्तव में एक महत्वपूर्ण खोज है, और इस मानवीय प्रयास के वास्तुकार, किप थॉर्न, रेनर वीस और बैरी बरिश को इस वर्ष का नोबेल पुरस्कार विधिवत मिला।
मेसर्स हल्स और टेलर की खोज से प्रत्याशित दो न्यूट्रॉन सितारों के विलय के मायावी मामले के बारे में क्या? पिछले दो वर्षों के दौरान, चार GW घटनाओं की खोज की गई थी, हालांकि, वे सभी ब्लैक होल के विलय के कारण थे। ब्लैक होल के विलय के साथ समस्या यह है कि, जैसा कि नाम से स्पष्ट है, 'ब्लैक', यानी, GW घटनाओं के अलावा, विद्युत चुम्बकीय विकिरण की किसी अन्य शाखा में विलय के कोई कहानी संकेत नहीं हैं। इसलिए, हम यह निर्धारित नहीं कर सकते कि वे कहाँ से आ रहे हैं, या उनके पूर्वज क्या हैं। न्यूट्रॉन स्टार विलय के मामले में ऐसा नहीं है। यह दृढ़ विश्वास था कि जब न्यूट्रॉन स्टार विलय से GW घटनाओं की खोज की जाती है,
इस बहुप्रतीक्षित घटना का पूरे वैज्ञानिक समुदाय को बेसब्री से इंतजार था।
एस्ट्रोसैट पिचों का सीजेडटी इमेजर
एस्ट्रोसैट को 28 सितंबर, 2015 को लॉन्च किया गया था और एस्ट्रोसैट का सीजेडटी इमेजर (सीजेडटीआई) उपकरण चालू होने वाला पहला उपकरण था। ऑपरेशन के पहले दिन 6 अक्टूबर 2015 को, सीजेडटीआई ने गामा-रे बर्स्ट (जीआरबी) का पता लगाया और एक कुशल जीआरबी डिटेक्टर साबित हुआ। सीजेडटीआई डेटा के साथ काम करने वाले वैज्ञानिकों ने महसूस किया कि जीडब्ल्यू स्रोतों के साथ किसी भी गामा-रे घटनाओं का पता लगाने के लिए यह एक अद्भुत उपकरण होगा।
ऐसी गामा-रे घटनाओं का पता लगाने में समस्या यह है कि वे दुर्लभ, अप्रत्याशित हैं, और आकाश में किसी भी दिशा से आ सकती हैं। इसलिए, डिटेक्टरों को सभी आकाश संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है, और आम तौर पर, उनकी अवलोकन क्षमताओं में एक व्यापार बंद होता है। वर्तमान में, तीन संवेदनशील ऑपरेटिंग जीआरबी मॉनिटर हैं, साथ ही कुछ और कम संवेदनशील डिटेक्टर हैं, जिनमें से प्रत्येक की अपनी क्षमताएं और सीमाएं हैं। वर्तमान में संचालित सबसे संवेदनशील जीआरबी मॉनिटर स्विफ्ट उपग्रह है, हालांकि, यह किसी भी समय आकाश का केवल दसवां हिस्सा देख सकता है। दूसरी ओर, सीजेडटीआई और फर्मी उपग्रह, आकाश में बहुत बड़े क्षेत्रों के प्रति संवेदनशील हैं, लेकिन इन घटनाओं को स्थानीयकृत करने की क्षमता बहुत सीमित है।
इन उपकरणों में से प्रत्येक ने जीडब्ल्यू घटनाओं के साथ गामा-रे संकेतों का पता लगाने की दौड़ में अपनी भूमिका निभाई। 14 सितंबर, 2015 को (एस्ट्रोसैट के लॉन्च से पहले) पहले GW इवेंट के दौरान, Fermi ने दावा किया कि GW इवेंट के 0.4 सेकंड के भीतर उसने GRB जैसी घटना का पता लगा लिया था। हालाँकि, INTEGRAL उपग्रह के अवलोकन असहमत थे: सर्वसम्मति यह थी कि यह पृष्ठभूमि में कुछ असंबंधित स्पाइक हो सकता है। जनवरी 2017 में एक और GW घटना का पता चला, ऑप्टिकल खगोलविदों ने देखा, घटना के अगले दिन, कुछ स्रोत धीरे-धीरे चमक में कम हो रहे थे। क्या यह GW स्रोत में होने वाली किसी चीज़ के बारे में बताए गए संकेत हो सकते हैं? CZTI ने एक फर्म No! इसने एक जीआरबी का पता लगाया था, GW इवेंट के 21 घंटे बाद। लुप्त हो रहे ऑप्टिकल स्रोत को यह GRB दिखाया गया, जिसका GW ईवेंट से कोई संबंध नहीं है।
अगस्त 17, 2017: एक लाल अक्षर दिवस
17 अगस्त, 2017 को बहुप्रतीक्षित घटना घटी।
अमेरिका में जीडब्ल्यू डिटेक्टरों ने संकेतों की एक बहुत लंबी श्रृंखला, या 'चिरप्स' दर्ज की, जो कि वैज्ञानिकों ने दशकों से न्यूट्रॉन स्टार सहसंयोजन से आने के लिए अनुकरण किया है। इससे पहले कि वे इस खोज की घोषणा कर पाते, फर्मी उपग्रह ने उसी समय एक जीआरबी का पता लगा लिया था: वास्तव में जीडब्ल्यू घटना के कुछ सेकंड के भीतर। क्या यह एक असंबंधित पृष्ठभूमि में उतार-चढ़ाव वाली घटना भी हो सकती है? बहुत कम संभावना है, क्योंकि ठीक उसी समय, INTEGRAL उपग्रह में संयोग-विरोधी ढाल ने भी इस GRB का पता लगाया था। स्विफ्ट और सीजेडटीआई के बारे में क्या? उन्होंने किसी का पता नहीं लगाया! घटना शायद स्विफ्ट के संकीर्ण क्षेत्र से बाहर होनी चाहिए। सीजेडटीआई के बारे में क्या? यह सक्रिय और संचालित था और जीआरबी का पता लगाया जाना चाहिए था। सामंजस्य स्थापित करने का एकमात्र तरीका यह मान लेना था कि स्रोत को पृथ्वी द्वारा अवरुद्ध कर दिया गया था: इससे GW घटना के संभावित स्रोत क्षेत्रों को कम करने में मदद मिली।
जल्द ही, यूरोप के GW डिटेक्टरों ने भी प्रवेश किया, और GW घटना और GRB के लिए जिम्मेदार आकाश का क्षेत्र एक छोटे से क्षेत्र में सीमित हो गया। दुनिया भर में ऑप्टिकल टेलीस्कोप ने इस क्षेत्र में प्रत्येक आकाशगंगा को स्कैन किया और, देखो और देखो, वास्तव में एक उज्ज्वल ऑप्टिकल वस्तु थी, जिसे पहले नहीं देखा गया था, एनजीसी 4993 नामक आकाशगंगा के पास।
और बाकी, जैसा वे कहते हैं, इतिहास है। जल्द ही, इस स्रोत से इन्फ्रा-रेड और पराबैंगनी उत्सर्जन देखा गया। नौ दिन बाद, एक एक्स-रे स्रोत का पता चला, और पंद्रह दिन बाद, रेडियो उत्सर्जन भी देखा गया। इतने विशाल बहु-तरंग दैर्ध्य डेटा से, न्यूट्रॉन सितारों के टकराने और विलय करने की भौतिकी का गहराई से अध्ययन किया गया। एक रोमांचक खोज यह है कि घटना में निकाली गई सामग्री भारी तत्वों में समृद्ध है, इतना कि, न्यूट्रॉन सितारों के टकराने से ब्रह्मांड में सोने, प्लैटिनम और चांदी जैसी कीमती धातुओं की पूरी आपूर्ति हो सकती है। इन तत्वों के उत्पादन को समझना मुश्किल हो गया है, और अब स्रोत मिल गया है!
GW170817 की कहानी उस अद्भुत परिणाम की गवाही देती है जब दुनिया के सभी बेहतरीन उपकरणों को एक ही उद्देश्य के लिए जोड़ा जाता है। दुनिया भर में कई टीमों के सहयोगात्मक प्रयास इस रोमांचक और पर्याप्त खोज को एक अतिरिक्त विश्वसनीयता प्रदान करते हैं और मल्टी-मैसेंजर, टाइम-डोमेन खगोल विज्ञान में एक नए युग की शुरुआत करते हैं!
वैज्ञानिक जिज्ञासा: कभी तृप्त नहीं
GW संसूचक बेहतर संवेदनशीलता के साथ वापस लौटने में एक वर्ष का समय ले रहे हैं। न्यूट्रॉन स्टार विलय की घटनाएं और साथ में 'किलोनोवा' अगले रन के दौरान काफी सामान्य अवलोकन होना चाहिए। ब्लैक होल विलय की घटनाएं भी अधिक होनी चाहिए। वैज्ञानिक पहले से ही समृद्ध भविष्य की फसल के बारे में सपना देख रहे हैं:
क्या हम ब्लैक होल विलय के बारे में कोई सुस्पष्ट हस्ताक्षर प्राप्त कर सकते हैं ताकि यह पता लगाया जा सके कि वे कहां से आ रहे हैं? शायद अधिक संवेदनशील सभी आकाश डिटेक्टर एक उत्तर के साथ मदद करेंगे।
क्या इन घटनाओं का उपयोग ब्रह्मांड विज्ञान को परिष्कृत करने के लिए दूरी माप के लिए एक उपकरण के रूप में किया जा सकता है? GW सिद्धांतकारों और किलोनोवा पर्यवेक्षकों के बीच बड़े पैमाने पर सहयोग इसे करने में सक्षम होना चाहिए।
क्या हम ब्लैक होल के निकट के क्षेत्रों के बारे में कुछ जान सकते हैं? संभव।
क्या न्यूट्रॉन सितारों के बीच कुछ अजीब तारे हैं? निश्चित रूप से ऐसी और भी वस्तुएं हमें बताएंगी। अंत में, क्या माँ प्रकृति ने अपनी आस्तीन को और अधिक आश्चर्यचकित किया है? केवल भविष्य ही हमें बताएगा!
आगे क्या? महत्वपूर्ण अगले कदमों में डिटेक्टरों को अधिक संवेदनशील बनाना, स्थानीयकरण क्षमता में सुधार करना और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि दुनिया भर में सभी विद्युत चुम्बकीय बैंड, न्यूट्रिनो और गुरुत्वाकर्षण तरंगों में फैली वेधशालाओं का निरंतर सहयोग शामिल होगा।
भारतीय अंतरिक्ष विज्ञान के संदर्भ में, निश्चित रूप से बेहतर एल्गोरिदम और सिमुलेशन के माध्यम से सीजेडटीआई की क्षमता में सुधार किया जाएगा: भविष्य के जीडब्ल्यू संघों के लिए गामा-रे घटनाओं की स्वतंत्र रूप से पुष्टि और स्थानीयकरण करना संभव होना चाहिए। शायद, सभी स्काई मॉनिटर की तरह एक बेहतर सीजेडटीआई भी डिजाइन और उड़ाया जा सकता है!
एस्ट्रोसैट सीजेडटीआई के योगदान को शामिल करते हुए जीडब्ल्यू170817 के बहु-मैसेंजर अध्ययन विज्ञान और खगोलभौतिकीय जर्नल पत्रों में प्रकाशित होते हैं।
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