17 अगस्त, 2017 को, वैज्ञानिकों ने पवित्र पात्र गुरुत्वाकर्षण तरंग (जीडब्ल्यू) खगोल विज्ञान की तलाश में आक्रांत सोना पाया। द्विआधारी न्यूट्रॉन तारों के विलय से जीडब्ल्यू के संकेतक के मायावी और लंबे समय के और बहु-दूत अवलोकनों ने इस विलय के बोध-संकेतों को बिना किसी कष्ट के मुकाबले प्राप्त किया। अमेरिका में जीडब्ल्यू संसूचकों में से दो ने संकेत प्राप्त किया और यूरोप में काम कर रहे तीसरे, ने इसकी पुष्टि की । आकाश में कई उपग्रहों ने विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के विभिन्न बैंडों में इस घटना से संकेतक का पता लगाया, और प्रकाशिक और रेडियो दूरबीनों की विशाल व्यूह ने इस नई घटना में विभिन्न समपोषक संकेतों को खोजते हुए अपनी दृष्टि दुनिया को दी ।

अपने जबरदस्त प्रयासों के खगोल विज्ञान वैज्ञानिक आज इस विशाल खोज और 'ओपन सीसम' की घोषणा करने के लिए दुनिया भर के कुछ हजार वैज्ञानिकों (तीन नोबेल पुरस्कार विजेताओं और कुछ अन्य भारतीय वैज्ञानिकों सहित) के साथ कंधे से कंधा लगाकर खड़े हैं। वैज्ञानिक खोज की विशाल भंडार को घूरने का क्षण है जोकि 'बहु-दूत, टाइम-डोमेन खगोलशास्त्र' के इस नए युग को खोलता है।

गुरुत्वाकर्षण तरंग खगोल विज्ञान: अंतिम सीमा

कोई त्वरित इलेक्ट्रॉनिक चार्ज विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उत्सर्जन करता है: वैज्ञानिक नियमित रूप से रेडियो तरंगों, प्रकाशिक प्रकाश और एक्स-रे जैसे विद्युत चुम्बकीय तरंगों को उत्पन्न करने और भेजने के लिए उपयोग करते हैं। कोई भी गतिमान वस्तु अंतरिक्ष के समय को विचलित करती है और गतिमान द्रव्यमान में `क्वाड्रोपोल' गति को गुरुत्वाकर्षण तरंगों को उत्पन्न करना चाहिए: अल्बर्ट आइंस्टीन का सौ साल पहले का सिद्धांत । आइंस्टीन के शब्दों को वेद वाक्य या इंजील सत्य के रूप में माना जाता है, और खगोलविदों ने नियमित रूप से ब्रह्माण्ड में संहत बड़े द्रव्यमान की गतिशीलता को समझने के लिए इसका इस्तेमाल किया है। रसेल ए. हल्स और जोसेफ एच. टेलर, जूनियर ने एक दूसरे के चहुओर घूमते हुए दो रेडियो पल्सर की खोज की, जो धीरे धीरे एक-दूसरे को काटते हैं, और उन्होंने आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण तरंग सिद्धांत को उनके व्यवहार को समझने के लिए लागू किया: उन्हें इस काम के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। इससे  दिलचस्प प्रश्न उठता है- क्या खगोलविदों को यह नहीं करना चाहिए कि, जो रेडियो से लेकर गामा-रे तक की विद्युत चुम्बकीय विकिरण की हर शाखा का उपयोग ब्रह्मांड के रहस्यों को खोलने के लिए करते हैं, गुरुत्वाकर्षण लहरों का उपयोग ब्रह्माण्ड के विदेशज विशेषताओं को समझने के लिए करें- जैसे की तरंग बिग बैंग या जब आकाशगंगाओं को टकराने से ब्लैकहोल का विलय?

खैर, उन्हें चाहिए, लेकिन यह 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 मनुष्य जो भी अति संवेदनशील संसूचक बना सकता है, वे सबसे विदेशज गुरुत्वाकर्षण तरंग स्रोतों का पता लगा सकते हैं जिसकी हम कल्पना कर सकते हैं । हालांकि, पिछले कुछ दशकों के दौरान, समर्पित वैज्ञानिकों की बड़ी संख्या में सबसे परिष्कृत संसूचकों का निर्माण किया गया है जो कि किलोमीटर आकार के पिंडों में एक नैनोमीटर के छोटे अंश के समान द्रव्यमान के अतिसूक्ष्म गति को मापने में सक्षम है ताकि वे बाह्य ​​अंतरिक्ष गुरुत्वाकर्षण तरंगों के प्रति संवेदनशील हो सकें। वर्षानुवर्ष, वे न्यूट्रॉन तारों के विलय के लक्षणों की तलाश करते रहे, लेकिन खोज व्यर्थ था!

माँ प्रकृति आमतौर पर अपने आंचल में आश्चर्य को छुपाए रखती है! जब 2015 में अत्यधिक सुधारित संवेदनशीलता वाले जीडब्ल्यू संसूचकों को चालू किया गया था, तो उन्हें कुछ मिला: न्युट्रॉन तारा-न्यूट्रॉन तारा विलय नहीं, बल्कि दो बड़े ब्लैकहोल की पूरी तरह अप्रत्याशित घटना जिसमें विलय और पूरी तरह से जलती हुई ऊर्जा दो सूरज के बराबर ऊर्जा निकल रही है । यह वास्तव में महत्वपूर्ण खोज है, और इस विशाल मानव प्रयास के वास्तुशिल्पकार, किप थॉर्न, रेनर वीस और बैरी बरिस को इस वर्ष का नोबेल पुरस्कार को मिला।

मैसर्स हल्स और टेलर की खोज से दो न्यूट्रॉन तारों के विलय के मायावी मामले के बारे में क्या अनुमान लगाए गए हैं? पिछले दो सालों के दौरान, चार जीडब्ल्यू की घटनाओं की खोज हुई, हालांकि, वे सभी ब्लैकहोल के विलय के कारण थे। ब्लैकहोल में विलय के साथ समस्या यह है कि वे नाम से स्पष्ट रूप से 'ब्लैक' हैं, अर्थात जीडब्ल्यू की घटनाओं के अलावा, विद्युत चुम्बकीय विकिरण की किसी भी अन्य शाखा में विलय के कोई भी संकेत नहीं हैं। इसलिए, हम यह नहीं जान सकते कि वे कहाँ से आ रहे हैं, या उनके पूर्वज कौन हैं । यह न्यूट्रॉन तारा विलय के मामले में नहीं है । यह दृढ़ विश्वास है कि जब जीडब्ल्यू की घटनाएं न्यूट्रॉन तारा विलय से मिलती हैं, तो उनके साथ बड़ी मात्रा में विद्युत चुम्बकीय विकिरण हो जाएगा, जो इन घटनाओं के स्रोतों को इंगीत करने में हमारी मदद करेगा।

पूरा वैज्ञानिक समुदाय उत्सुकता से इस प्रत्याशित घटना की प्रतीक्षा कर रहा था।

एस्ट्रासैट के सीजेडटी प्रतिबिबिंत्र में अंतराल

एस्ट्रोसैट को 28 सितंबर, 2015 को प्रमोचन किया गया था और एस्ट्रोसैट के सीजेडटी प्रतिबिबिंत्र (सीजेडटीआई) उपकरण को प्रचालनीय करने वाला पहला उपकरण था। 6 अक्टूबर 2015 को, प्रचालन के पहले दिन, सीजेडटीआई ने गामा-रे प्रस्फोट (जीआरबी) का पता लगाया और कुशल जीआरबी संसूचक साबित हुआ। सीजेडटीआई डेटा के साथ काम करने वाले वैज्ञानिकों ने महसूस किया कि यह जीडब्ल्यू स्रोतों के साथ गामा-रे घटनाओं का पता लगाने के लिए 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 सकते हैं। इसलिए, संसूचकों को पूरे आकाश संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है, और आम तौर पर, उनकी अवलोकन क्षमता में दुविधा होती है। वर्तमान में, तीन संवेदनशील प्रचालनीय जीआरबी मॉनीटर हैं, साथ ही कुछ और कम संवेदनशील संसूचकों के साथ, प्रत्येक के पास अपनी क्षमताएं और सीमाएं हैं। वर्तमान में सबसे संवेदनशील जीआरबी मॉनीटर स्विफ्ट उपग्रह है, हालांकि, यह किसी भी समय आकाश के केवल दसवें हिस्से को देख सकता है। दूसरी ओर, सीजेडटीआई और फर्मी उपग्रह आकाश में बहुत बड़े क्षेत्रों के प्रति संवेदनशील हैं, लेकिन इन घटनाओं को स्थानीय बनाने की बहुत सीमित क्षमता युत हैं । इंटिग्रल उपग्रह के विरोधी-संयोग ढाल, भी, जीआरबी मॉनीटर के रूप में कार्य कर सकते हैं।

इन उपकरणों में से प्रत्येक ने जीडब्ल्यू की घटनाओं के साथ गामा-रे संकेतों का पता लगाने की दौड़ में अपना हिस्सा निभाया। 14 सितंबर, 2015 को (एस्ट्रोसैट के प्रमोचन के पहले) पहले जीडब्ल्यू कार्यक्रम के दौरान, फर्मी ने दावा किया कि उसने जीआरबी घटना की तरह जीडब्ल्यू घटना 0.4एस के भीतर की थी। इंटेग्रीयल उपग्रह से अवलोकन हालांकि, इससे असहमत थी कि: यह पृष्ठभूमि में कुछ असंबंधित स्पाइक हो सकता है । जनवरी 2017 में एक और जीडब्ल्यू घटना का पता चला, प्रकाशिक खगोलविदों ने देखा कि, घटना के अगले दिन, कुछ स्रोत की चमक धीरे-धीरे कम हो रही हैं। क्या यह जीडब्ल्यू स्रोत में कुछ हो रहा है, ये बताने वाले संकेतक हैं? सीजेडटीआई ने स्पष्ट ना कहा । जीडब्ल्यू की घटना के 21 घंटे बाद, उसने जीआरबी का पता लगाया था। लुप्त होती प्रकाशिक स्रोत ने इस जीआरबी, का जीडब्ल्यू घटना के लिए असंबंधित होना दिखाया था।

17 अगस्त, 2017: चिरस्मरणीय दिवस

17 अगस्त, 2017 को, बहुत प्रत्याशित घटना हुई।

अमेरिका में जीडब्ल्यू संसूचकों ने न्यूट्रॉन तारे से एकसाथ आने वाले कई दशकों तक संकेत की बहुत लंबी श्रृंखला, या 'क्रिप्स' को पंजीकृत किया है। इससे पहले कि वे इस खोज की घोषणा कर सकें, फर्मी उपग्रह ने उसी समय में जीआरबी: वास्तव में जीडब्ल्यू घटना के कुछ सेकंड के भीतर पता लगाया था । क्या यह असंबंधित पृष्ठभूमि के उतार-चढ़ाव की घटना भी हो सकती है? इसकी संभावना नहीं है, क्योंकि, उसी समय,इंटिग्रल  उपग्रह के विरोधी संयोग ढाल ने भी इस जीआरबी को पाया। स्विफ्ट और सीजेडटीआई के बारे में क्या? वे किसी भी का पता नहीं लगा पाए! घटना शायद स्विफ्ट के संकीर्ण क्षेत्र के बाहर की होनी चाहिए । सीजेडटीआई के बारे में क्या? यह सक्रिय और प्रचालन में था और इसे जीआरबी का पता लगाना चाहिए था। सामंजस्य के एकमात्र तरीका का यह मानना ​​था कि स्रोत पृथ्वी द्वारा अवरुद्ध था: इसने जीडब्ल्यू घटना के संभव स्रोत क्षेत्रों को कम करने में मदद की।

जल्द ही, यूरोप के जीडब्ल्यू संसूचकों ने भी पाया और जीडब्ल्यू घटना के लिए जिम्मेदार आकाश का क्षेत्र और जीआरबी छोटे से क्षेत्र में सीमित था। दुनिया भर के प्रकाशिक दूरबीनों ने इस क्षेत्र में प्रत्येक आकाशगंगा को स्कैन किया था, और देखिए, वास्तव में यह उज्ज्वल प्रकाशिक पिंड था, जिसे पहले एनजीसी 4993 नामक आकाशगंगा के पास कभी नहीं देखा गया था।

और बाकी, जैसा वे कहते हैं, इतिहास है। जल्द ही, इस स्रोत से अवरक्त-लाल और पराबैंगनी उत्सर्जन देखा गया। नौ दिनों के बाद, एक्स-रे स्रोत का पता चला, और पंद्रह दिन बाद, रेडियो उत्सर्जन भी देखा गया। इस तरह के विशाल बहु-तरंग दैर्ध्य डेटा से, न्यूट्रॉन तारों के टकराने और विलय के भौतिकी को गहराई से अध्ययन किया गया। रोमांचक खोज यह है कि इस घटना में निकली सामग्री भारी तत्वों में समृद्ध है, इतना है कि, ब्रह्मांड में न्यूट्रान तारों की टक्कर सोने, प्लेटिनम और चांदी जैसी कीमती धातुओं की आपूर्ति का कारण बन सकती है। इन तत्वों का उत्पादन समझना मुश्किल हो गया है, और अब स्रोत पाया गया है!

जीडब्ल्यू170817 की कहानी अद्भुत परिणाम की गवाही देती है जब सभी दुनिया के सर्वश्रेष्ठ उपकरणों को एक ही उद्देश्य के लिए जोड़ा जाता है। कई टीमों के सहयोगी प्रयास इस रोमांचक और पर्याप्त खोज के लिए  अतिरिक्त विश्वसनीयता प्रदान करते हैं और बहु-दूत, समय-डोमेन खगोल विज्ञान में नए युग की शुरुआत करते हैं!

वैज्ञानिक उत्सुकता: जो कभी तृप्त नहीं होती

जीडब्ल्यू संसूचक बेहतर संवेदनशीलता के साथ लौटने के लिए एक वर्ष का समय ले रहे हैं। अगले रन के दौरान न्यूट्रॉन तारा विलय की घटनाएं और साथ में 'किलोनोवा' अवलोकन काफी सामान्य होना चाहिए। ब्लैक होल विलय की घटनाओं के साथ-साथ अधिक की होनी चाहिए। वैज्ञानिक पहले से ही समृद्ध भविष्य की फसल का सपना देख रहे हैं:

क्या यह ब्लैक होल के विलय के बारे में संकेतक हैं कि वे कहां से आ रहे हैं? शायद अधिक संवेदनशील सभी आकाश संसूचकों से जवाब में मदद मिलेगी।

ब्रह्माण्ड विज्ञान को परिशोधित करने के लिए इन घटनाओं को दूरी माप के लिए उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है? जीडब्ल्यू सिद्धांतकारियों और किलोनोवा पर्यवेक्षकों के बीच विशाल सहयोग इसे करने में सक्षम होना चाहिए।

क्या हम ब्लैक होल के करीब के इलाकों के बारे में कुछ सीख सकते हैं? मुमकिन है।

क्या न्यूट्रॉन तारों के बीच कुछ अजीब तारे हैं? निश्चित रूप से ऐसे अधिक पिंड हमें बता देंगे । अंत में, माँ प्रकृति के आंचल में और अधिक आश्चर्य है? केवल भविष्य हमें बताएगा!

आगे क्या? महत्वपूर्ण अगले चरण में संसूचकों को अधिक संवेदनशील बनाना, स्थानीयकरण की क्षमता में सुधार करना और सबसे महत्वपूर्ण, सभी विद्युत चुम्बकीय बैंड, न्यूट्रानो और गुरुत्वाकर्षण तरंगों में फैले दुनिया के वेधशालाओं को निरंतर सहयोग में शामिल होना होगा।

भारतीय अंतरिक्ष विज्ञान के संदर्भ में, सीजेडटीआई की क्षमता में निश्चित रूप से बेहतर कलनविधि और अनुकरण के माध्यम से सुधार होगा: भविष्य जीडब्ल्यू संघटनों के लिए गामा-रे घटनाओं को स्वतंत्र रूप से पुष्टि और स्थानीय बनाना संभव है। शायद, सभी आकाश मॉनीटर करने हेतु बहुत सुधारित सीजेडटीआई का डिजाइन और उड़ान होगा!

जीडब्ल्यू 170817 के बहु दूत अध्ययनों में एस्ट्रोसैट सीजेडटीआई के योगदान को शामिल किया गया और विज्ञान और खगोल भौतिकी पत्रों की पत्रिकाओं में प्रकाशित किया गया है।

लेख

इल्युमिनेटिंग ग्रैविटेशनल वेवज: न्यूट्रॉन तारा विलय से फोटॉनों की अनुरूप तस्वीर - साइन्स 10.1126/साइन्स.एप 9455 (2017)।
मल्टी-मैसेंजर ऑबजर्वेशन ऑफ ए बाइनरी न्यूट्रॉन तारा मर्जर- दी एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स, 848: एल 12 (59 पीपी), अक्टूबर 20, 2017