लगभग एक साल हो गया है जब सबसे महत्वाकांक्षी - और महंगा - अंतरिक्ष टेलीस्कोप अब तक बनाया गया था, जो सूर्य से पृथ्वी के सबसे दूर L2 लैग्रेंज बिंदु की ओर लॉन्च किया गया था।
एक नर्व-श्रेडिंग परिनियोजन के बाद, जिसने विफलता के 344 संभावित बिंदुओं को नेविगेट करते हुए अपने दर्पण और सनशील्ड को सफलतापूर्वक प्रकट किया, $ 10 बिलियन का जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (वेब या जेडब्ल्यूएसटी) गर्मियों के बाद से शानदार खगोलीय डेटा का मंथन कर रहा है।
अवलोकनों में छह महीने से भी कम समय में, यह डेटा परिवर्तनकारी है, और वैज्ञानिकों ने पहले ही इसका उपयोग कई महत्वपूर्ण और रिकॉर्ड तोड़ने वाली खोजों के लिए किया है। JWST को लॉन्च करने से पहले एक क्रांतिकारी टेलीस्कोप के रूप में घोषित किया गया था; अब जब यह व्यवसाय में है, तो हम कई तरीकों में से कुछ को देखते हैं कि यह पहले से ही खगोल विज्ञान को बदलने में सफल हो रहा है।
अतीत में पहले से कहीं अधिक दूर देखना
ब्रह्मांड में सबसे दूर की आकाशगंगाओं से कीमती दुर्लभ फोटोन देखने के लिए, टेलीस्कोप जितना बड़ा होगा, उतना ही बेहतर होगा — और स्पेस टेलीस्कोप अपने 21-फुट (6.5 मीटर) प्राथमिक दर्पण के साथ JWST से बड़े नहीं आते हैं।
लेकिन यह केवल आधा काम हुआ है, क्योंकि एक वस्तु जितनी अधिक दूर होती है, उसका प्रकाश उतना ही अधिक लाल हो जाता है। एक आकाशगंगा हमसे जितनी दूर है, ब्रह्मांड के विस्तार के कारण उतनी ही तेजी से वह हमसे दूर जा रही है, इसलिए उसका प्रकाश जितना अधिक खिंचता है, प्रकाश को लाल तरंग दैर्ध्य की ओर स्थानांतरित करता है।
सबसे दूर की आकाशगंगाएँ, जो सबसे शुरुआती आकाशगंगाएँ भी हैं जिन्हें हम देख सकते हैं, प्रकाश का उत्सर्जन करती हैं जो पृथ्वी तक पहुँचने तक निकट-अवरक्त तरंग दैर्ध्य में स्थानांतरित हो जाती हैं। यह रेडशिफ्ट है जिसने वैज्ञानिकों को JWST को निकट और मध्य-अवरक्त प्रकाश में विशेषज्ञता के लिए डिजाइन करने के लिए प्रेरित किया।
बड़े दर्पण और अवरक्त दृष्टि के संयोजन ने JWST को खगोलविदों की तुलना में पहले की आकाशगंगाओं की तुलना में अधिक दूर देखने में सक्षम बनाया है, जो हमारी समझ को बदलने का वादा करता है कि ये आकाशगंगाएँ कैसे बनती हैं।
JWST के प्रक्षेपण से पहले, सबसे दूर ज्ञात आकाशगंगा GN-z11 कहलाती थी। इसमें 11.1 का रेडशिफ्ट है, जो आकाशगंगा को देखने के अनुरूप है क्योंकि यह 13.4 बिलियन साल पहले था, बिग बैंग के ठीक 400 मिलियन साल बाद। JWST से पहले टेलीस्कोप क्या पता लगा सकता है, इसकी पूर्ण सीमा थी।
लेकिन JWST से पहला डेटा जारी होने के तुरंत बाद, वह रिकॉर्ड तोड़ दिया गया। खगोलविदों ने एबेल 2744 जैसे अग्रभूमि आकाशगंगा समूहों का लाभ उठाया जो गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में कार्य करते हैं: बड़े द्रव्यमान की वस्तुएं, जैसे कि आकाशगंगा समूह, उनके गुरुत्वाकर्षण के साथ ताना-बाना, एक आवर्धक लेंस जैसा प्रभाव पैदा करना जो अधिक दूर की वस्तुओं से प्रकाश को बढ़ाता है। खगोलविदों को इन लेंसों की पृष्ठभूमि में बेहोश, लाल धब्बे दिखाई देने लगे - और ये धब्बे अब तक देखी गई सबसे दूर की आकाशगंगाएँ बन गए हैं।
सबसे पहले 12.5 के रेडशिफ्ट पर एक आकाशगंगा थी, जिसे ग्लास-जेड 12 कहा जाता है (ग्लास एक विशिष्ट सर्वेक्षण कार्यक्रम का नाम है, "ग्रिस लेंस-एम्प्लीफाइड सर्वे फ्रॉम स्पेस")। हम इस आकाशगंगा को देखते हैं क्योंकि यह 13.45 अरब साल पहले अस्तित्व में थी, या बिग बैंग के 350 मिलियन साल बाद, खगोलविदों ने गणना की।
जल्द ही और भी अधिक रेडशिफ्ट वाली आकाशगंगाओं का अनुसरण किया गया। एक, जिसे मैसी की आकाशगंगा के नाम से जाना जाता है, को बिग बैंग के ठीक 280 मिलियन वर्ष बाद, 14.3 के रेडशिफ्ट पर देखा जाता है, जबकि दूसरा, 16.7 के रेडशिफ्ट पर, बिग बैंग के ठीक 250 मिलियन वर्ष बाद देखा जाता है। 20 के आश्चर्यजनक रेडशिफ्ट पर एक आकाशगंगा के लिए भी दावे किए गए हैं, जिसकी पुष्टि होने पर बिग बैंग के ठीक 200 मिलियन वर्ष बाद अस्तित्व में होगा।
JWST तरंग दैर्ध्य द्वारा प्रकाश को विभाजित करने के लिए एक दूसरे उपकरण का उपयोग करके इन खोजों की पुष्टि करने के लिए भी काम कर रहा है। खगोलविदों ने पहले ही 13.2 के रेडशिफ्ट के साथ एक आकाशगंगा की पुष्टि की है, जिसे हम तब देखते हैं जब ब्रह्मांड सिर्फ 325 मिलियन वर्ष पुराना था।
ब्रह्मांड को प्रकाशित करने वाली चीज़ों की खोज
बिग बैंग के बाद, लेकिन सितारों और आकाशगंगाओं के बनने से पहले, ब्रह्मांड अंधेरा था और तटस्थ हाइड्रोजन गैस के कोहरे में डूबा हुआ था। अंततः प्रकाश, विशेष रूप से पराबैंगनी विकिरण, ने उस कोहरे को आयनित कर दिया। लेकिन ब्रह्मांडीय अंधकार युग को समाप्त करने के लिए वह प्रकाश सबसे पहले कहां से आया था?
खगोलविदों का मानना है कि प्रकाश या तो सितारों से भरी युवा आकाशगंगाओं से आया है, या सक्रिय सुपरमैसिव ब्लैक होल से आया है, जो शानदार गर्म गैस के अभिवृद्धि डिस्क से घिरे हैं और शक्तिशाली जेट्स को अंतरिक्ष में शूट करते हैं। किसका प्रश्न पहले आया - आकाशगंगाएँ या उनके ब्लैक होल - ब्रह्माण्ड विज्ञान में सबसे बड़ी पहेली में से एक है, एक प्रकार का मुर्गी या अंडे का प्रश्न।
पहले से ही, JWST ने पाया है कि जिन शुरुआती आकाशगंगाओं का पता लगाया जा रहा है, वे अपेक्षा से अधिक चमकीली और अधिक संरचित हैं, जिसमें पहले से ही तारों से भरे बल्बस कोर के आसपास अलग-अलग डिस्क हैं। यह विशेषता बताती है कि पूरी तरह से निर्मित आकाशगंगाएँ जल्दी से दृश्य पर थीं - लेकिन क्या उनमें पहले से ही सुपरमैसिव ब्लैक होल मौजूद थे, यह देखा जाना बाकी है। सौभाग्य से, JWST को इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और जब यह ऐसा करता है तो यह पहेली का एक बड़ा टुकड़ा प्रदान करेगा जो प्रारंभिक ब्रह्मांड की पहेली है।
एक्सोप्लैनेट वायुमंडल को मापना
खगोलविदों ने अब 5,000 से अधिक एक्सोप्लैनेट और गिनती की खोज की है, लेकिन इस उल्लेखनीय खोज के बावजूद, हम अभी भी उनमें से कई के बारे में कुछ भी नहीं जानते हैं। JWST को नए एक्सोप्लैनेट की खोज के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है, लेकिन इसका उद्देश्य ट्रांज़िट स्पेक्ट्रोस्कोपी नामक किसी चीज़ का संचालन करके ज्ञात दुनिया के अधिक विस्तृत चित्रों को चित्रित करना है।
जब कोई ग्रह अपने तारे के सामने से गुजरता है, तो तारे का कुछ प्रकाश ग्रह के वायुमंडल के माध्यम से फ़िल्टर होता है, और वायुमंडल में अणु उस तारे के प्रकाश में से कुछ को अवशोषित कर सकते हैं, जिससे तारे के स्पेक्ट्रम में काली रेखाएँ बन जाती हैं, तरंग दैर्ध्य द्वारा प्रकाश का बारकोड जैसा टूटना . किसी ग्रह के वायुमंडल में क्या है, या यहां तक कि क्या इसका वातावरण है या नहीं, यह जानने के बाद भी खगोलविदों को यह सिखाया जा सकता है कि ग्रह कैसे बना और विकसित हुआ होगा, इसकी स्थितियां कैसी हैं और उस वातावरण में कौन सी रासायनिक प्रक्रियाएं हो रही हैं।
शुरुआती नतीजे बेहद उत्साहजनक रहे हैं। अगस्त में, खगोलविदों ने घोषणा की कि JWST ने एक एक्सोप्लैनेट के वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड गैस की पहली पुष्टि की है, इस मामले में WASP-39b, जो 700 प्रकाश वर्ष दूर है। बाद में, नवंबर में, खगोलविदों ने WASP-39b के वातावरण में तत्वों और अणुओं की अवशोषण लाइनों को दिखाते हुए एक अधिक पूर्ण स्पेक्ट्रम जारी किया, जिसमें न केवल कार्बन डाइऑक्साइड बल्कि कार्बन मोनोऑक्साइड, पोटेशियम, सोडियम, सल्फर डाइऑक्साइड और जल वाष्प भी शामिल हैं।
निष्कर्षों को एक एक्सोप्लैनेट के वातावरण के अभी तक के सबसे विस्तृत विश्लेषण के रूप में वर्णित किया गया था।
स्पेक्ट्रम ने दिखाया कि ग्रह के वातावरण में कार्बन की तुलना में बहुत अधिक ऑक्सीजन है, साथ ही साथ सल्फर की प्रचुरता भी है। वैज्ञानिकों को लगता है कि सल्फर कई टक्करों से आया होगा जो WASP-39b ने छोटे ग्रहों के साथ अनुभव किया था, जब यह बन रहा था, हमें ग्रह के विकास का सुराग दे रहा था जो यह भी संकेत दे सकता था कि हमारे अपने सौर मंडल, बृहस्पति और शनि में गैस दिग्गजों का गठन कैसे हुआ . इसके अलावा, सल्फर डाइऑक्साइड का अस्तित्व सौर मंडल से परे किसी ग्रह पर फोटोकैमिस्ट्री के उत्पाद का पहला उदाहरण है, क्योंकि यौगिक तब बनता है जब किसी तारे का पराबैंगनी प्रकाश किसी ग्रह के वातावरण में अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है।
जीवन और आदतन के संकेत खोज रहे हैं
WASP-39b जैसे ग्रहों का अध्ययन एक बात है, लेकिन एक्सोप्लैनेट विज्ञान के पवित्र कब्रों में से एक दूसरे ग्रह को खोजने के लिए है जो पृथ्वी की तरह रहने योग्य है, और JWST विदेशी दुनिया की विशेषता के लिए अच्छी तरह से तैनात है।
WASP-39b के उपरोक्त अवलोकन पृथ्वी से 40.7 प्रकाश-वर्ष दूर स्थित एक लाल बौने तारे की परिक्रमा करने वाले सात चट्टानी ग्रहों की TRAPPIST-1 प्रणाली के ग्रहों के आगामी अध्ययन के लिए शुभ संकेत देते हैं। इनमें से चार संसार तारे के रहने योग्य रहने योग्य क्षेत्र में स्थित हैं, जहाँ तापमान तरल पानी को सतह पर बने रहने की अनुमति देता है; सही परिस्थितियों को देखते हुए वे संभावित रूप से अलग-अलग डिग्री के लिए रहने योग्य हो सकते हैं।
JWST के साथ प्रारंभिक अवलोकन TRAPPIST-1c पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं, जो कि निरीक्षण करना सबसे आसान है। मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि इसमें बहुत सारे कार्बन डाइऑक्साइड के साथ शुक्र के समान वातावरण होगा। जबकि TRAPPIST-1c रहने योग्य होने के लिए बहुत गर्म होने की संभावना है, यह निर्धारित करना कि क्या इसका वातावरण है और यदि ऐसा है, तो क्या उस वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड है, यह पृथ्वी के आकार की दुनिया को चिह्नित करने की दिशा में एक बड़ा कदम होगा। यह एक बड़ा काम भी होगा, जिसमें JWST के साथ 100 घंटे के अवलोकन समय की आवश्यकता होगी, जो विज्ञान के अपने पहले वर्ष के दौरान लगभग 10,000 घंटे के अवलोकन से निपट रहा है।
TRAPPIST-1c से, चीजें अधिक महत्वाकांक्षी हो सकती हैं, JWST TRAPPIST-1 प्रणाली में अन्य दुनिया को लक्षित कर रहा है जो कि रहने योग्य होने की अधिक संभावना है, साथ ही अन्य आस-पास के सितारों के समान दुनिया भी। खगोलविद वातावरण में मीथेन और ऑक्सीजन दोनों की उपस्थिति जैसे बायोसिग्नेचर की तलाश में होंगे। WASP-39b के वातावरण में फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं की खोज भी एक महत्वपूर्ण कदम है, क्योंकि फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाएं जीवन के कार्बन-आधारित आणविक बिल्डिंग ब्लॉक्स के गठन को प्रेरित करती हैं।
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