पृथ्वी २.० शोधण्यासाठी NASA च्या रोमन टेलिस्कोपचा आकार बदलणाऱ्या आरशांचा वापर केला जाणार

NASA चे आगामी Nancy Grace Roman Space Telescope ताऱ्यांच्या प्रकाशाच्या एका प्रगत "डिस्अपीअरिंग ॲक्ट" (disappearing act) द्वारे बाह्यग्रह (exoplanet) शोधण्याच्या क्षेत्रात क्रांती घडवून आणण्यास सज्ज आहे. प्रगत 'ॲक्टिव्ह वेव्हफ्रंट कंट्रोल'चा (active wavefront control) वापर करून, या मोहिमेचे उद्दिष्ट अशा ग्रहांची थेट चित्रे टिपणे आहे, जे यापूर्वी त्यांच्या यजमान ताऱ्यांच्या प्रखर प्रकाशात हरवले होते.

ॲक्टिव्ह वेव्हफ्रंट कंट्रोलची अचूकता

Hubble आणि James Webb Space Telescope (JWST) सारखी विद्यमान वेधशाळा ताऱ्यांचा प्रकाश रोखण्यासाठी स्थिर कोरोनोग्राफ्सचा (coronagraphs) वापर करतात, परंतु आरशांमधील सूक्ष्म त्रुटींमुळे निर्माण होणाऱ्या विखुरलेल्या प्रकाशाचा (stray glare) सामना करताना त्यांना अनेकदा अडचणी येतात. Roman Space Telescope एक नवीन दृष्टिकोन सादर करत आहे: अवकाशातील पहिला "ॲक्टिव्ह" कोरोनोग्राफ.

या तंत्रज्ञानाच्या केंद्रस्थानी दोन 'डिफॉर्मेबल मिरर्स' (deformable mirrors - आकार बदलणारे आरसे) आहेत, ज्यामध्ये प्रत्येकी ४८-बाय-४८ ॲक्च्युएटर्सचे (actuators) चेकरबोर्ड स्वरूप आहे. हे सूक्ष्म पिस्टन सूक्ष्म बोटांप्रमाणे काम करतात, जे काचेच्या पातळ थरावर ताण देण्यासाठी व्होल्टेजचा वापर करतात. याची अचूकता थक्क करणारी आहे; हे आरसे १० पिकोमीटर इतक्या सूक्ष्म प्रमाणात आकार बदलू शकतात—जे हायड्रोजन अणूच्या व्यासाच्या साधारणपणे एक-दहाव्या भागाइतके आहे. यामुळे टेलिस्कोपला "ॲक्टिव्ह वेव्हफ्रंट कंट्रोल" करणे शक्य होते, जे प्रकाशासाठी प्रभावीपणे 'नॉईज-कॅन्सलिंग हेडफोन्स'प्रमाणे काम करते. नको असलेल्या प्रकाश लहरी रद्द करण्यासाठी आरशाचा पृष्ठभाग आकारबद्ध करून, ही प्रणाली ताऱ्याभोवती "डोनटच्या आकाराचा" गडद भाग तयार करते, ज्यामुळे जवळच्या ग्रहांचे निरीक्षण करण्यासाठी एक स्पष्ट खिडकी उपलब्ध होते.

"हॉट ज्युपिटर" (Hot Jupiter) युगाच्या पलीकडे

आतापर्यंत, ज्या बाह्यग्रहांची चित्रे घेण्यात आली आहेत त्यातील बहुतेक "हॉट ज्युपिटर" (Hot Jupiters) आहेत—हे प्रचंड, चमकणारे वायूचे महाकाय ग्रह असून ते त्यांच्या ताऱ्यांच्या अत्यंत जवळ भ्रमण करतात. त्यांच्या आकारामुळे आणि उष्णतेमुळे इन्फ्रारेड प्रकाशात त्यांना शोधणे सोपे जाते, परंतु ते आपल्या सौरमालेचे प्रतिनिधित्व करत नाहीत.

Roman Space Telescope ही दरी भरून काढण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. ताऱ्यांच्या प्रखर प्रकाशाच्या तुलनेत बाह्यग्रहांची संवेदनशीलता १००० पटीने वाढवून, हे टेलिस्कोप "ज्युपिटर ॲनालॉग्स"ची (Jupiter analogues) थेट चित्रे काढू शकेल. हे प्रगल्भ, थंड वायूचे महाकाय ग्रह आहेत जे सूर्यसदृश ताऱ्यांभोवती आपल्या ज्युपिटरसारख्याच अंतरावरून भ्रमण करतात आणि तीव्र उष्णता उत्सर्जित करण्याऐवजी प्रकाश परावर्तित करतात. ही क्षमता पृथ्वीसारख्या जगाचा शोध घेण्याच्या अंतिम ध्येयाकडे जाणारे एक महत्त्वाचे पाऊल आहे.

निरीक्षणाच्या व्याप्तीमध्ये मोठी झेप

Roman Space Telescope केवळ अचूकतेबद्दल नाही; तर ते व्याप्तीबद्दल देखील आहे. ३०० मेगापिक्सेलच्या वाईड-फील्ड कॅमेऱ्याने सज्ज असलेले हे टेलिस्कोप, Hubble च्या तुलनेत समान रिझोल्यूशनवर सुमारे १०० पटीने मोठे चित्रे टिपू शकेल.

उच्च-रिझोल्यूशन इमेजिंगसह असलेले हे अवाढव्य 'फील्ड ऑफ व्ह्यू' खगोलशास्त्रज्ञांना "काही मोजक्या लोकांच्या मुलाखती घेण्यापासून" थेट "जागतिक जनगणना करण्यापर्यंत" नेण्यास मदत करेल. बाह्यग्रहांच्या पलीकडे, या मोहिमेचे काम 'ग्रॅव्हिटेशनल मायक्रोलेंसिंग'द्वारे (gravitational microlensing) सुमारे १,००,००० नवीन ग्रह शोधणे आणि डार्क मॅटर (dark matter) व डार्क एनर्जीच्या (dark energy) गूढ गुणधर्मांचा शोध घेणे हे आहे. प्रकाश अंतर्गत यंत्रणेत इकडे-तिकडे विखुरला जाऊ नये यासाठी, NASA "सिलिकॉन ग्रास" (silicon grass) चा देखील वापर करत आहे—जे विखुरलेले फोटॉन्स पकडण्यासाठी आणि शोषून घेण्यासाठी डिझाइन केलेले सूक्ष्म स्पाइक्सचे एक जाळे आहे.

मुख्य मुद्दे

• ॲक्टिव्ह वेव्हफ्रंट कंट्रोल: Roman दोन डिफॉर्मेबल मिरर्स आणि हजारो ॲक्च्युएटर्सचा वापर करून प्रकाशाला आकार देते, ज्यामुळे सध्याच्या तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत बाह्यग्रह शोधण्याची संवेदनशीलता १००० पटीने सुधारते.
• ज्युपिटर ॲनालॉग्सचा शोध: प्रचंड "हॉट ज्युपिटर"वर लक्ष केंद्रित करणाऱ्या मागील मोहिमांच्या उलट, Roman ताऱ्यांचा प्रकाश कमी करण्याची क्षमता ठेवते, ज्यामुळे आपल्या ज्युपिटरसारख्या प्रगल्भ आणि थंड वायूच्या महाकाय ग्रहांची थेट चित्रे काढणे शक्य होईल.
• अभूतपूर्व व्याप्ती: ३०० मेगापिक्सेलच्या वाईड-फील्ड कॅमेऱ्यासह, ही मोहीम विश्वाची "जनगणना" करेल, ज्याचे उद्दिष्ट १,००,००० नवीन बाह्यग्रह शोधणे आणि डार्क एनर्जी व डार्क मॅटरशी संबंधित रहस्ये उलगडणे हे आहे.