चाँद के दूसरी तरफ़ से, पहला रेडियो सिग्नल खोजने के लिए एक सैटेलाइट

प्रकाश चंद्र

ब्रह्मांड को अपनी कहानी ऐसे सुनाते हुए सुनने की संभावना से कॉस्मोलॉजिस्ट (ब्रह्मांड विज्ञानी) बेहद उत्साहित हैं, जैसा पहले कभी नहीं हुआ। इस उत्साह के केंद्र में ‘कॉस्मोक्यूब’ (CosmoCube) नाम का एक छोटा सैटेलाइट है, जिसे रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी (RAS) के वैज्ञानिक चंद्रमा के उस हिस्से (far side) में भेजने की योजना बना रहे हैं, जो हमेशा पृथ्वी से दूर रहता है।

इस दशक के आखिर तक लॉन्च होने वाला कॉस्मोक्यूब (CosmoCube) चंद्रमा की कक्षा में घूमेगा और पृथ्वी से होने वाले रेडियो इंटरफेरेंस से बचने के लिए चंद्रमा का एक प्राकृतिक ढाल के तौर पर इस्तेमाल करेगा।

दो साल का मिशन

यह छोटा सैटेलाइट हर दो घंटे में अपनी कक्षा (ऑर्बिट) के दौरान लगभग 40 मिनट चंद्रमा के उस हिस्से (far side) पर रहेगा जो पृथ्वी से दूर है; इस समय यह पृथ्वी से आने वाले सभी रेडियो शोर से कटा रहेगा। इसी दौरान यह बहुत ही हल्के कॉस्मिक सिग्नल पकड़ सकेगा, खासकर वे सिग्नल जो न्यूट्रल हाइड्रोजन एटम से निकलते हैं — जो अंतरिक्ष में सबसे ज़्यादा पाया जाने वाला तत्व है। इस प्रोजेक्ट को लीड कर रहे कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी के रेडियो एस्ट्रोनॉमी और कॉस्मोलॉजी रिसर्च ग्रुप के हेड, एलोय डी लेरा एसेडो ने ईमेल के ज़रिए बताया, “चंद्रमा के पीछे से गुज़रते समय, सैटेलाइट हाइड्रोजन से निकलने वाली बहुत ही हल्की रेडियो ‘फुसफुसाहट’ (whisper) को सुनेगा। यह आवाज़ शुरुआती ब्रह्मांड में, पहले तारों और गैलेक्सी के पूरी तरह बनने से पहले की होगी।”
CosmoCube प्रोजेक्ट पर एक स्टडी 14 अगस्त को ‘नेचर एस्ट्रोनॉमी’ में पब्लिश हुई थी।
RAS के रिसर्चर्स को उम्मीद है कि सैटेलाइट अपने दो साल के मिशन के दौरान एक हज़ार घंटे से ज़्यादा का डेटा इकट्ठा करेगा।

डॉ. डी लेरा एसेडो ने कहा, “वैज्ञानिक ऑब्ज़र्वेशन के दौरान, कॉस्मोक्यूब (CosmoCube) के लिए आदर्श स्थिति यह होगी कि चंद्रमा के पीछे होने पर वह रेडियो-साइलेंट रहे, ताकि उसके अपने कम्युनिकेशन से माप (मेज़रमेंट) में कोई गड़बड़ी न हो। फिर रिकॉर्ड किए गए डेटा को उसकी कक्षा (ऑर्बिट) के किसी दूसरे हिस्से के दौरान पृथ्वी पर भेजा जा सकता है।”
“इस सैटेलाइट में कम फ़्रीक्वेंसी (10-100 MHz) पर काम करने वाला एक बहुत संवेदनशील और सटीक रूप से कैलिब्रेटेड रेडियो रिसीवर या रेडियोमीटर लगा है। यह आने वाली रेडियो तरंगों को कई फ़्रीक्वेंसी चैनलों में अलग कर देगा, ताकि वैज्ञानिक शुरुआती हाइड्रोजन के खास ‘फ़िंगरप्रिंट’ (पहचान) को खोज सकें।”

डार्क एजेज़ (अंधेरे का दौर)

ब्रह्मांड के मौजूदा मॉडल बताते हैं कि बिग बैंग से बनने के ठीक बाद, ब्रह्मांड एक बहुत अंधेरी जगह रही होगी जो न्यूट्रल हाइड्रोजन से भरी थी।

इस घने अंधेरे वाले दौर को ‘कॉस्मिक डार्क एजेज़’ कहा जाता है। यह दौर बिग बैंग के बाद लगभग 3,80,000 साल से लेकर करीब 20 करोड़ साल तक चला। उस समय तक पहले तारे और गैलेक्सियाँ अपनी न्यूक्लियर भट्टियाँ जलाकर ब्रह्मांड में रोशनी फैलाने के लिए तैयार नहीं हुए थे, जिससे ‘कॉस्मिक डॉन’ (ब्रह्मांड की सुबह) की शुरुआत हुई। जिसे कॉस्मिक डॉन के रूप में जाना जाता है।

आज, हम कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) में उस शिशु ब्रह्मांड की धुंधली तस्वीरों का पता लगा सकते हैं, जो कि बिग बैंग के तुरंत बाद उत्सर्जित आदिकालीन विकिरण था।
लेकिन कोई भी यह नहीं समझ पाया कि बाद के अंधकार युग के दौरान क्या हुआ, क्योंकि उस रहस्यमय युग को ‘देखने’ के लिए आज के अत्याधुनिक उपकरणों के पास भी कुछ नहीं है।

उस अर्थ में, ब्रह्मांड की कहानी उस समय अनकही रह गई होगी, लेकिन एक डच खगोलशास्त्री, हेंड्रिक वान डे हुल्स्ट के लिए। 1944 में, वान डे हुल्स्ट ने स्पिन-आईपी संक्रमण नामक एक दुर्लभ क्वांटम यांत्रिक घटना की भविष्यवाणी की थी, जो ब्रह्मांड में तटस्थ हाइड्रोजन को कमजोर प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए प्रेरित कर सकती थी।

उनका मानना ​​था कि इस रोशनी को 21 cm की खास वेवलेंथ पर पहचाना जा सकता है। आम रोशनी के उलट, यह पुरानी रेडिएशन—जिसकी फ़्रीक्वेंसी 1,420 MHz है—अंतरिक्ष में मौजूद धूल के बादलों को पार करके हम तक स्पेस और समय की शुरुआत की तस्वीरें पहुँचाती है।
(बेशक, जैसे-जैसे ब्रह्मांड फैलता है, हम तक पहुँचते-पहुँचते इस रेडिएशन की वेवलेंथ कई मीटर तक बढ़ जाती है।)

पहली रोशनी

1951 में, हार्वर्ड यूनिवर्सिटी के अमेरिकी फ़िज़िसिस्ट हेरोल्ड इवेन और एडवर्ड पर्सेल ने पहली बार 21-cm रेडिएशन को देखा, जिससे स्पेक्ट्रल-लाइन एस्ट्रोनॉमी के दौर की शुरुआत हुई।
इसका मतलब था कि कॉस्मोलॉजिस्ट ब्रह्मांड की कहानी को फिर से समझ सकते थे क्योंकि उनके पास ‘डार्क एजेज़’ (अंधेरे के युग) का अध्ययन करने का ज़रिया था; यह कॉस्मिक इतिहास के उन कुछ दौरों में से एक है जिसे कभी सीधे तौर पर नहीं देखा गया है।

बिग बैंग के लगभग 15 करोड़ से 1 अरब साल बाद, पहले तारों और गैलेक्सी से निकली रोशनी ने ब्रह्मांड में हर जगह मौजूद न्यूट्रल हाइड्रोजन को फ़्री इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन में बांट दिया।

‘री-आयनाइज़ेशन के इस दौर’ ने ब्रह्मांड से अंधेरी कॉस्मिक धुंध को हटा दिया और इसे पारदर्शी बना दिया; इसके निशान हमें आज ‘कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड’ के रूप में दिखाई देते हैं।
CosmoCube ‘हबल टेंशन’ की जांच में भी मदद करेगा: यह टेंशन तब पैदा होती है जब हम आस-पास के खगोलीय सिस्टम और शुरुआती ब्रह्मांड के CMB का अध्ययन करके ब्रह्मांड के फैलाव को मापते हैं, और दोनों के नतीजों में अंतर आता है।

. डी लेरा एसेडो ने कहा, “CosmoCube सिर्फ़ आज के हबल कॉन्स्टेंट का एक और सीधा माप नहीं लेगा। बल्कि, यह CMB और पहले तारों के बनने के बीच के उस समय की जांच करेगा जिसके बारे में अभी तक ज़्यादा जानकारी नहीं है।” इससे कॉस्मोलॉजिस्ट्स को हबल टेंशन के लिए बताई गई नई-फिजिक्स थ्योरीज़ को परखने में मदद मिलेगी, जिसमें डार्क मैटर भी शामिल है (जो न तो रोशनी छोड़ता है और न ही उसे रिफ्लेक्ट करता है, लेकिन ब्रह्मांड के कुल द्रव्यमान का 80% से ज़्यादा हिस्सा इसी का है)।

‘असाधारण संभावना’ कॉस्मिक डॉन (ब्रह्मांड की सुबह):

बिग बैंग से लेकर आज तक, शुरुआती ब्रह्मांड की एक टाइमलाइन। नासा ने ‘स्पिन-फ्लिप ट्रांज़िशन’ नाम की एक दुर्लभ क्वांटम मैकेनिकल घटना का पता लगाया है, जिसकी वजह से ब्रह्मांड में मौजूद न्यूट्रल हाइड्रोजन से हल्की रोशनी निकली होगी। ब्रह्मांड एक बहुत अंधेरी जगह रही होगी जो न्यूट्रल हाइड्रोजन से भरी थी। इस घने अंधेरे वाले दौर को ‘कॉस्मिक डार्क एजेज़’ (ब्रह्मांड का अंधकार युग) कहा जाता है। यह दौर बिग बैंग के बाद लगभग 3,80,000 साल से लेकर 200 मिलियन साल तक चला। पहले तारे और गैलेक्सियों ने अभी अपनी न्यूक्लियर भट्टियां जलानी और ब्रह्मांड में रोशनी फैलानी शुरू नहीं की थी, जिससे ‘कॉस्मिक डॉन’ की शुरुआत हुई। आज, हम कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) में उस शुरुआती ब्रह्मांड की धुंधली तस्वीरें देख सकते हैं; यह वह शुरुआती रेडिएशन है जो बिग बैंग के ठीक बाद निकला था। लेकिन कोई भी ठीक से नहीं समझता कि उसके बाद के डार्क एजेज़ के दौरान क्या हुआ, क्योंकि आज के सबसे आधुनिक उपकरणों के लिए भी उस रहस्यमयी दौर की कोई चीज़ ‘देखने’ के लिए मौजूद नहीं है। इस लिहाज़ से, ब्रह्मांड की कहानी उस मोड़ पर अधूरी रह जाती, अगर डच खगोलशास्त्री हेंड्रिक वैन डी हुल्स्ट न होते। 1944 में, वैन डी हुल्स्ट ने अनुमान लगाया कि इस रोशनी का पता 21 cm की खास वेवलेंथ पर लगाया जा सकता है।

दिखाई देने वाली रोशनी के उलट, यह पुरानी रेडिएशन (जिसकी फ़्रीक्वेंसी 1,420 MHz है) अंतरिक्ष की धूल के बादलों को पार करके हम तक अंतरिक्ष और समय की शुरुआत की तस्वीरें पहुँचाती है। (बेशक, जैसे-जैसे ब्रह्मांड फैलता है, हम तक पहुँचते-पहुँचते इस रेडिएशन की वेवलेंथ कई मीटर तक बढ़ जाती है।) पहली रोशनी: 1951 में, हार्वर्ड यूनिवर्सिटी के अमेरिकी फ़िज़िसिस्ट हेरोल्ड इवेन और एडवर्ड पर्सेल ने पहली बार 21-cm रेडिएशन को देखा, जिससे स्पेक्ट्रल-लाइन एस्ट्रोनॉमी के युग की शुरुआत हुई। जैसा कि डॉ. डी लेरा एसेडो ने कहा, “अगर कोई मॉडल शुरुआती फैलाव के इतिहास को बदलता है, कोई अतिरिक्त रेडियो बैकग्राउंड लाता है, या डार्क मैटर और सामान्य मैटर के बीच नए इंटरैक्शन की गुंजाइश बनाता है, तो यह 21-सेंटीमीटर सिग्नल में मापने लायक निशान छोड़ सकता है। कॉस्मोक्यूब (CosmoCube) ऐसे विचारों की स्वतंत्र रूप से जाँच कर सकता है।” न्यूट्रल हाइड्रोजन से आने वाला 21-cm सिग्नल घास के ढेर में सुई खोजने जैसा है, क्योंकि यह अपने से हज़ारों गुना ज़्यादा मज़बूत रेडियो उत्सर्जन (रेडियो एमिशन) के नीचे दबा होता है।

इसे अलग करना और यह पता लगाना कि सबसे पहले तारे और आकाशगंगाएँ कैसे बनीं, CosmoCube और भारत के PRATUSH जैसे एडवांस्ड प्लेटफ़ॉर्म के लिए भी एक बहुत बड़ी चुनौती है। PRATUSH चंद्रमा की कक्षा में लगाया जाने वाला एक प्रस्तावित रेडियो टेलीस्कोप और रेडियोमीटर है (इसका नाम ‘Probing ReionisATion of the Universe using Signal from Hydrogen’ का शॉर्ट फ़ॉर्म है)।

जैसा कि डॉ. डी लेरा एसेडो ने कहा, “असाधारण वैज्ञानिक संभावना और साथ ही असाधारण प्रायोगिक कठिनाई का यही मेल, ठीक वही वजह है जिसकी वजह से चंद्रमा के पीछे का रेडियो-शांत वातावरण इतना मूल्यवान है।”

द हिंदू से साभार

(प्रकाश चंद्र एक साइंस राइटर हैं।

इसे भी पढ़ें…

भारत का चांद का भविष्य