पृथ्वी 2.0 की खोज के लिए नासा का रोमन टेलीस्कोप आकार बदलने वाले दर्पणों का उपयोग करेगा

नासा का आगामी नैन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप (Nancy Grace Roman Space Telescope) तारों के प्रकाश के एक परिष्कृत "गायब होने के खेल" (disappearing act) के माध्यम से एक्सोप्लैनेट (exoplanet) की खोज में क्रांति लाने के लिए तैयार है। उन्नत 'एक्टिव वेवफ्रंट कंट्रोल' (active wavefront control) का उपयोग करके, इस मिशन का लक्ष्य उन ग्रहों की सीधी तस्वीरें लेना है जो पहले अपने मेजबान तारों की अत्यधिक चमक में खो जाते थे।

एक्टिव वेवफ्रंट कंट्रोल की सटीकता

हालांकि हबल (Hubble) और जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) जैसे मौजूदा वेधशालाएं तारों के प्रकाश को रोकने के लिए स्थिर कोरोनोग्राफ (coronagraphs) का उपयोग करती हैं, लेकिन उन्हें अक्सर दर्पणों की सूक्ष्म खामियों के कारण होने वाली भटकाव वाली चमक (stray glare) से जूझना पड़ता है। रोमन स्पेस टेलीस्कोप एक युगांतरकारी परिवर्तन (paradigm shift) लाता है: पहला अंतरिक्ष-आधारित "एक्टिव" कोरोनोग्राफ।

इस तकनीक के केंद्र में दो डिफ़ॉर्मेबल मिरर (deformable mirrors) हैं, जिनमें से प्रत्येक में 48-बाय-48 एक्ट्यूएटर्स (actuators) का एक चेकरबोर्ड पैटर्न है। ये नन्हे पिस्टन सूक्ष्म उंगलियों की तरह काम करते हैं, जो कांच की एक पतली परत को खींचने के लिए वोल्टेज का उपयोग करते हैं। इसकी सटीकता आश्चर्यजनक है; दर्पण मात्र 10 पिकोमीटर तक विकृत हो सकते हैं—जो हाइड्रोजन परमाणु के व्यास का लगभग दसवां हिस्सा है। यह टेलीस्कोप को "एक्टिव वेवफ्रंट कंट्रोल" करने की अनुमति देता है, जो प्रभावी रूप से प्रकाश के लिए 'नॉइज़-कैंसलिंग हेडफ़ोन' की तरह काम करता है। अवांछित प्रकाश तरंगों को रद्द करने के लिए दर्पण की सतह को आकार देकर, यह प्रणाली तारे के चारों ओर एक "डोनट के आकार" का काला क्षेत्र बनाती है, जिससे पास के ग्रहों को देखने के लिए एक स्पष्ट खिड़की मिल जाती है।

"हॉट जुपिटर" युग से परे

अब तक, अधिकांश चित्रित एक्सोप्लैनेट "हॉट जुपिटर" (Hot Jupiters) रहे हैं—विशाल, चमकते गैस दानव जो अपने तारों के बेहद करीब परिक्रमा करते हैं। उनका आकार और गर्मी उन्हें इन्फ्रारेड प्रकाश में आसानी से पहचानने योग्य बनाती है, लेकिन वे हमारे अपने सौर मंडल का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं।

रोमन स्पेस टेलीस्कोप इसी अंतर को पाटने के लिए डिज़ाइन किया गया है। तारों की चमक के मुकाबले एक्सोप्लैनेट के प्रति संवेदनशीलता को 1,000 गुना तक बढ़ाकर, यह "जुपिटर एनालॉग्स" (Jupiter analogues) की सीधी तस्वीर लेने में सक्षम होगा। ये परिपक्व, ठंडे गैस दानव हैं जो हमारे जुपिटर के समान दूरियों पर सूर्य जैसे तारों की परिक्रमा करते हैं, और तीव्र गर्मी उत्सर्जित करने के बजाय प्रकाश को परावर्तित करते हैं। यह क्षमता पृथ्वी जैसे संसारों का पता लगाने के अंतिम लक्ष्य की ओर एक महत्वपूर्ण कदम है।

अवलोकन पैमाने में एक बड़ी छलांग

रोमन स्पेस टेलीस्कोप केवल सटीकता के बारे में नहीं है; यह पैमाने (scale) के बारे में भी है। 300-मेगापिक्सेल वाइड-फील्ड कैमरा से लैस, यह टेलीस्कोप तुलनात्मक रिज़ॉल्यूशन पर हबल के सबसे विस्तृत एक्सपोज़र की तुलना में लगभग 100 गुना बड़ी तस्वीरें लेगा।

उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग के साथ मिलकर यह विशाल दृश्य क्षेत्र (field of view) खगोलविदों को "मुट्ठी भर लोगों का साक्षात्कार करने" से "वैश्विक जनगणना करने" की ओर बढ़ने की अनुमति देता है। एक्सोप्लैनेट के अलावा, इस मिशन को ग्रेविटेशनल माइक्रोलेंसिंग (gravitational microlensing) के माध्यम से लगभग 100,000 नए ग्रहों का पता लगाने और डार्क मैटर (dark matter) एवं डार्क एनर्जी (dark energy) के रहस्यमय गुणों की जांच करने का कार्य सौंपा गया है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रकाश आंतरिक मशीनरी के भीतर इधर-उधर न टकराए, नासा "सिलिकॉन ग्रास" (silicon grass) का भी उपयोग कर रहा है—जो सूक्ष्म स्पाइक्स का एक समूह है जिसे भटके हुए फोटॉन को फँसाने और अवशोषित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

मुख्य बातें

• एक्टिव वेवफ्रंट कंट्रोल: रोमन प्रकाश को आकार देने के लिए हजारों एक्ट्यूएटर्स वाले दो डिफ़ॉर्मेबल मिरर का उपयोग करता है, जिससे वर्तमान तकनीक की तुलना में एक्सोप्लैनेट डिटेक्शन संवेदनशीलता 1,000 गुना तक बढ़ जाती है।
• जुपिटर एनालॉग्स की खोज: पिछले मिशनों के विपरीत, जो विशाल "हॉट जुपिटर" पर केंद्रित थे, रोमन की तारों के प्रकाश को कम करने की क्षमता हमारे अपने जुपिटर के समान परिपक्व, ठंडे गैस दानवों की सीधी इमेजिंग की अनुमति देती है।
• अभूतपूर्व पैमाना: 300-मेगापिक्सेल वाइड-फील्ड कैमरे के साथ, यह मिशन ब्रह्मांड की "जनगणना" करेगा, जिसका लक्ष्य 100,000 नए एक्सोप्लैनेट का पता लगाना और डार्क एनर्जी एवं डार्क मैटर से जुड़े रहस्यों को सुलझाना है।