பூமி 2.0-ஐக் கண்டறிய வடிவம் மாறும் கண்ணாடிகளைப் பயன்படுத்தவிருக்கும் NASA-வின் Roman விண்வெளித் தொலைநோக்கி

NASA-வின் வரவிருக்கும் Nancy Grace Roman Space Telescope, நட்சத்திர ஒளியின் ஒரு நுணுக்கமான "மறைந்துவிடும் செயல்முறை" (disappearing act) மூலம் புறக்கோள்களைக் (exoplanets) கண்டறிவதில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தத் தயாராக உள்ளது. மேம்பட்ட 'active wavefront control' தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், நட்சத்திரங்களின் பிரகாசமான ஒளியால் மறைந்துபோயிருந்த கோள்களின் நேரடிப் படங்களை எடுப்பதே இந்தத் திட்டத்தின் நோக்கமாகும்.

Active Wavefront Control-இன் துல்லியம்

Hubble மற்றும் James Webb Space Telescopes (JWST) போன்ற தற்போதைய ஆய்வகங்கள் நட்சத்திர ஒளியைத் தடுக்க நிலையான 'coronagraphs'-களைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஆனால், கண்ணாடியில் உள்ள நுண்ணிய குறைபாடுகளால் ஏற்படும் தேவையற்ற ஒளியைக் கட்டுப்படுத்துவதில் அவை பெரும்பாலும் சிரமப்படுகின்றன. Roman Space Telescope ஒரு புதிய மாற்றத்தைக் கொண்டுவருகிறது: இது விண்வெளியில் செயல்படும் முதல் "active" coronagraph ஆகும்.

இந்தத் தொழில்நுட்பத்தின் மையப்பகுதியில் இரண்டு வளைந்து கொடுக்கும் கண்ணாடிகள் (deformable mirrors) உள்ளன. ஒவ்வொன்றிலும் 48-by-48 என்ற அளவில் 'actuators' எனப்படும் சிறிய இயந்திரக் கூறுகள் செஸ் பலகை போன்ற அமைப்பில் உள்ளன. இந்தச் சிறிய பிஸ்டன்கள் (pistons), நுண்ணிய விரல்களைப் போலச் செயல்பட்டு, ஒரு மெல்லிய கண்ணாடித் தாளின் மீது மின்னழுத்தத்தைப் (voltage) பயன்படுத்தி அழுத்தத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. இதன் துல்லியம் வியக்கத்தக்கது; இந்த கண்ணாடிகள் 10 picometers அளவு வரை வளைந்து கொடுக்க முடியும்—இது ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவின் விட்டத்தில் பத்தில் ஒரு பங்கு ஆகும். இது தொலைநோக்கிக்கு "active wavefront control" செய்ய உதவுகிறது, இது ஒளியைப் பொறுத்தவரை 'noise-canceling headphones' போலச் செயல்படுகிறது. தேவையற்ற ஒளி அலைகளைத் தவிர்க்க கண்ணாடியின் மேற்பரப்பைச் செதுக்குவதன் மூலம், இந்த அமைப்பு நட்சத்திரத்தைச் சுற்றி ஒரு "டொனட் வடிவிலான" (doughnut-shaped) இருண்ட பகுதியை உருவாக்குகிறது, இது அருகிலுள்ள கோள்களைக் கவனிப்பதற்கான தெளிவான பாதையை வழங்குகிறது.

"Hot Jupiter" காலத்திற்கு அப்பால்

இதுவரை, படமாக்கப்பட்ட பெரும்பாலான புறக்கோள்கள் "Hot Jupiters" வகையைச் சேர்ந்தவை—அவை தங்கள் நட்சத்திரங்களுக்கு மிக அருகில் வலம் வரும் பிரம்மாண்டமான, வெப்பமடையும் வாயுக்கோள்கள் ஆகும். அவற்றின் அளவு மற்றும் வெப்பம் காரணமாக அகச்சிவப்பு (infrared) ஒளியில் அவற்றை எளிதில் கண்டறிய முடிகிறது, ஆனால் அவை நமது சூரிய மண்டலத்தைப் பிரதிபலிப்பதில்லை.

இந்த இடைவெளியைக் குறைக்க Roman Space Telescope வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. நட்சத்திர ஒளியின் பிரகாசத்திற்கு எதிராக புறக்கோள்களைக் கண்டறியும் உணர்திறனை (sensitivity) 1,000 மடங்கு வரை அதிகரிப்பதன் மூலம், இது "Jupiter analogues"-களை நேரடியாகப் படமாக்க முடியும். இவை சூரியனைப் போன்ற நட்சத்திரங்களைச் சுற்றி, நமது வியாழன் (Jupiter) கிரகத்தைப் போன்ற தூரத்தில் வலம் வரும் முதிர்ந்த மற்றும் குளிர்ச்சியான வாயுக்கோள்கள் ஆகும்; இவை அதிக வெப்பத்தை வெளியிடுவதற்குப் பதிலாக ஒளியைப் பிரதிபலிக்கின்றன. பூமி போன்ற உலகங்களைக் கண்டறிவதே இந்தத் திட்டத்தின் இறுதி இலக்கு என்பதால், இந்தத் திறன் ஒரு முக்கியமான மைல்கல்லாகும்.

அவதானிப்பு அளவில் ஒரு மிகப்பெரிய முன்னேற்றம்

Roman Space Telescope என்பது துல்லியம் சார்ந்தது மட்டுமல்ல, அது அளவைப் பொறுத்தும் சிறப்பானது. 300-மெகாபிக்சல் அகலமான புலக் கேமராவுடன் (wide-field camera) கூடிய இந்தத் தொலைநோக்கி, Hubble-இன் மிக அகலமான படங்களை விட சுமார் 100 மடங்கு பெரிய படங்களை அதே தெளிவுத்திறனில் (resolution) படமாக்கும்.

இந்த மிகப்பெரிய பார்வைத்திறன் மற்றும் உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட இமேஜிங் தொழில்நுட்பம், வானியலாளர்களை "சிலரை மட்டும் நேர்காணல் செய்வதிலிருந்து" "உலகளாவிய மக்கள் தொகை கணக்கெடுப்பு நடத்துவது" போன்ற நிலைக்குக் கொண்டு செல்லும். புறக்கோள்களுக்கு அப்பால், 'gravitational microlensing' மூலம் சுமார் 1,00,000 புதிய கோள்களைக் கண்டறிவதற்கும், dark matter மற்றும் dark energy-இன் மர்மமான பண்புகளை ஆராய்வதற்கும் இந்தத் திட்டம் பணிக்கப்பட்டுள்ளது. ஒளியானது உள் இயந்திரங்களுக்குள் சிதறாமல் இருப்பதை உறுதி செய்ய, NASA "silicon grass"-ஐப் பயன்படுத்துகிறது—இது சிதறும் ஃபோட்டான்களை (photons) சிக்க வைக்கவும் உறிஞ்சவும் வடிவமைக்கப்பட்ட நுண்ணிய முட்களின் தொகுப்பாகும்.

முக்கியக் குறிப்புகள்

• Active Wavefront Control: Roman விண்வெளித் தொலைநோக்கி, ஒளியைச் செதுக்க ஆயிரக்கணக்கான actuators கொண்ட இரண்டு வளைந்து கொடுக்கும் கண்ணாடிகளைப் பயன்படுத்துகிறது. இது தற்போதைய தொழில்நுட்பத்தை விட புறக்கோள்களைக் கண்டறியும் உணர்திறனை 1,000 மடங்கு வரை மேம்படுத்துகிறது.
• Jupiter Analogues-களைக் கண்டறிதல்: பிரம்மாண்டமான "Hot Jupiters"-களில் கவனம் செலுத்திய முந்தைய திட்டங்களைப் போலல்லாமல், நட்சத்திர ஒளியைக் குறைக்கும் Roman-இன் திறன், நமது வியாழனைப் போன்ற முதிர்ந்த மற்றும் குளிர்ச்சியான வாயுக்கோள்களை நேரடியாகப் படமாக்க அனுமதிக்கிறது.
• முன்னெப்போதும் இல்லாத அளவு: 300-மெகாபிக்சல் அகலமான புலக் கேமரா மூலம், இந்தத் திட்டம் பிரபஞ்சத்தின் ஒரு "கணக்கெடுப்பை" மேற்கொள்ளும்; இதன் மூலம் 1,00,000 புதிய புறக்கோள்களைக் கண்டறிவதையும், dark energy மற்றும் dark matter தொடர்பான மர்மங்களை வெளிப்படுத்துவதையும் நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.