NASA ने छिपे हुए दूर-अवरक्त ब्रह्मांड का अध्ययन करने के लिए PRIMA दूरबीन चुनी

NASA ने दूर-अवरक्त प्रकाश में ब्रह्मांड का अवलोकन करने के लिए बनाई गई एक नई अंतरिक्ष दूरबीन चुनी है। यह तरंगदैर्ध्यों की वह सीमा है जिसे मौजूदा वेधशालाएँ प्रभावी ढंग से नहीं देख सकतीं। PRIMA नामक इस $1 बिलियन के मिशन का विकास और संचालन NASA की जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी करेगी, जिसका प्रबंधन कैलटेक करता है।

द प्रोब फार-इन्फ्रारेड मिशन फॉर एस्ट्रोफिजिक्स दृश्य-प्रकाश दूरबीनों से छिपी वस्तुओं और प्रक्रियाओं का अध्ययन करेगा। कैलटेक का आईपीएसी मिशन के विज्ञान केंद्र का संचालन करेगा, जहां अवलोकनों को प्राप्त और संसाधित किया जाएगा, उनसे मिले डेटा को सुरक्षित रखा जाएगा और वेधशाला तक खगोलविदों की पहुंच का समन्वय किया जाएगा।

PRIMA का उद्देश्य यह समझना है कि आकाशगंगाएँ और अतिविशालकाय ब्लैक होल कैसे विकसित होते हैं, तारे और ग्रह प्रणालियाँ कैसे बनती हैं, तथा ग्रहों के वायुमंडल अपनी संरचना कैसे हासिल करते हैं। वैज्ञानिक इसका इस्तेमाल पूरे ब्रह्मांड में धूल और भारी तत्वों की उत्पत्ति की जांच के लिए भी करेंगे।

अधिक ठंडा, अधिक स्पष्ट दृश्य

दूरबीन और इसके डिटेक्टरों को शून्य से सैकड़ों डिग्री नीचे तक ठंडा किया जाएगा। उनका तापमान कम करने का उद्देश्य गर्मी से संबंधित हस्तक्षेप को दबाना है, जो दूरस्थ ब्रह्मांडीय स्रोतों से आने वाले बेहद क्षीण संकेतों को धुंधला या पूरी तरह ढक सकता है।

NASA का कहना है कि इस डिजाइन से PRIMA पहले के दूर-अवरक्त मिशनों की तुलना में कहीं अधिक संवेदनशील होगी और असामान्य रूप से विस्तृत तस्वीरें भी बनाएगी। वेधशाला 24 से 235 माइक्रोमीटर तक के तरंगदैर्ध्यों को कवर करेगी। छोटी तरंगदैर्ध्य मानव बाल की मोटाई की लगभग एक-तिहाई है; सबसे लंबी तरंगदैर्ध्य एक-दूसरे के ऊपर रखे कागज के दो टुकड़ों के बराबर है।

1.8 मीटर की क्रायोजेनिक रूप से ठंडी दूरबीन दो प्रमुख उपकरणों को प्रकाश देगी। PRIMAger आकाश के व्यापक क्षेत्रों का सर्वेक्षण करने के लिए इमेजिंग पोलरिमेट्री का इस्तेमाल करेगा, जबकि FIRESS उच्च-रिजॉल्यूशन, मल्टीमोड स्पेक्ट्रोस्कोपी उपलब्ध कराएगा। दोनों उपकरण मिलकर शोधकर्ताओं को दूरस्थ वस्तुओं के स्थानों तथा उनके प्रकाश में दर्ज भौतिक और रासायनिक जानकारी—दोनों का अध्ययन करने में सक्षम बनाएँगे।

मिशन के लक्ष्यों में तारों और ग्रह प्रणालियों का जन्म, ब्रह्मांडीय इतिहास के दौरान आकाशगंगाओं के बदलते गुण, बाह्यग्रहों के वायुमंडल और हमारे अपने सौरमंडल के पिंड शामिल हैं। NASA की एसोसिएट प्रशासक निकी फॉक्स ने PRIMA को ग्रहों, तारों और ब्लैक होल के निर्माण के साथ-साथ पृथ्वी पर जल के इतिहास की जांच का एक नया तरीका बताया।

मिशन की एक नई श्रेणी

PRIMA प्रोब श्रेणी में NASA का पहला खगोलभौतिकी मिशन होगा। इस श्रेणी की सिफारिश कैलटेक की भौतिक विज्ञानी फियोना हैरिसन की अगुवाई वाले एस्ट्रो 2020 डेकाडल सर्वे ने की थी। प्रोब मिशनों का उद्देश्य छोटी एक्सप्लोरर श्रेणी के मिशनों, जैसे SPHEREx, और नैन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप जैसी प्रमुख फ्लैगशिप वेधशालाओं के बीच की जगह भरना है।

JPL मिशन की वास्तुकला और सिस्टम इंजीनियरिंग की निगरानी करेगा तथा अंतरिक्षयान को उसके वैज्ञानिक पेलोड के साथ एकीकृत करेगा। कैलटेक और JPL PRIMA की संकल्पना और प्रौद्योगिकी विकास में शामिल रहे हैं और उन्होंने अवरक्त खगोल विज्ञान में दशकों के काम का लाभ उठाया है।

वेधशाला सुपरकंडक्टिंग माइक्रोवेव काइनेटिक इंडक्टेंस डिटेक्टरों पर निर्भर करेगी, जिन्हें MKIDs या KIDs के नाम से भी जाना जाता है। कैलटेक के भौतिक विज्ञानी जोनस ज़मुइडज़िनस और JPL के इंजीनियर रिक लेड्युक ने 1999 में यह प्रौद्योगिकी विकसित की थी। विश्वविद्यालय के अनुसार, दूर-अवरक्त विकिरण का पता लगाने के लिए सुपरकंडक्टिंग पदार्थों के इस्तेमाल पर शुरुआती काम कैलटेक के पास एक कॉफी शॉप में अनौपचारिक रूप से शुरू हुआ था।

2007 में अब बंद हो चुकी हवाई स्थित कैलटेक सबमिलीमीटर वेधशाला में इन डिटेक्टरों का परीक्षण किया गया और बाद में इन्हें जमीन-आधारित तथा गुब्बारा-आधारित उपकरणों पर उड़ाया गया। पिछले पांच वर्षों के दौरान कैलटेक, JPL और JPL की माइक्रोडिवाइसेज़ लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने एरे की संवेदनशीलता बढ़ाने और उन्हें अंतरिक्ष उड़ान के लिए पर्याप्त मजबूत बनाने पर काम किया है। प्रोटोटाइप एरे ने अब PRIMA के लिए आवश्यक तैयारी प्रदर्शित कर दी है।

ज़मुइडज़िनस ने कहा कि इस प्रौद्योगिकी के लंबे विकास ने स्पेक्ट्रम के अपेक्षाकृत कम खोजे गए हिस्से में संवेदनशीलता में बड़ी वृद्धि का अवसर पैदा किया है। कैलटेक ने कहा कि अपेक्षित सुधार लगभग एक हजार गुना हो सकता है।

व्यापक खगोल विज्ञान समुदाय के लिए डेटा

आईपीएसी मिशन की योजना, अवलोकन निर्धारण, अंशांकन और डेटा प्रसंस्करण में सहायता करेगा। दूरबीन के अवलोकन इन्फ्रारेड साइंस आर्काइव में संग्रहीत किए जाएँगे, जिसमें पहले से ही 20 से अधिक NASA मिशनों का डेटा मौजूद है।

यह केंद्र NASA के स्पिट्ज़र स्पेस टेलीस्कोप, जो 2003 से 2020 तक संचालित हुआ, NASA के SPHEREx और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी की हर्शल वेधशाला समेत कई मिशनों के अनुभव का लाभ उठाएगा। आईपीएसी ने पृथ्वी पर स्थित वेधशालाओं को भी सहायता दी है और इस दौरान हासिल विशेषज्ञता को PRIMA के संचालन में इस्तेमाल किया जाएगा।

जब वेधशाला पूरी क्षमता से काम करने लगेगी, तो उसके अवलोकन समय का लगभग 75 प्रतिशत व्यापक वैज्ञानिक समुदाय के सहकर्मी-समीक्षित प्रस्तावों के जरिए आवंटित किए जाने की उम्मीद है। 400 से अधिक खगोलविदों ने PRIMA के डेटा के लगभग 200 प्रस्तावित उपयोग पहले ही जमा कर दिए हैं।

रुचि का एक क्षेत्र आकाशगंगाओं से निकलने वाले आणविक बहिर्प्रवाहों का अध्ययन है। पदार्थ की ये धाराएँ तीव्र तारा-निर्माण की अवधियों या किसी आकाशगंगा के केंद्रीय ब्लैक होल की गतिविधि के साथ हो सकती हैं और आकाशगंगाओं के विकास को प्रभावित कर सकती हैं। हर्शल ने ऐसी बहिर्प्रवाह धाराओं का अवलोकन पास की सीमित संख्या में आकाशगंगाओं में किया था; PRIMA का उद्देश्य इस तरह के शोध को ब्रह्मांडीय इतिहास की कहीं अधिक व्यापक अवधि तक विस्तारित करना है।