सरस्वती : भारतीयांना गवसलेला दीर्घिकागुच्छ 

0
94

आतापर्यंत जगातील कुणालाही मुळीच माहीत नसलेला एक अतिविशाल दीर्घिकागुच्छ आपल्या भारतीय खगोलशास्त्रज्ञांनी शोधला असल्याचे वाचून सर्व भारतीयांना आनंद झाला आहे. पुणे येथील ‘आयुका’ या संस्थेचे विद्यमान संचालक डॉ. सोमक रायचौधरी यांच्या नेतृत्वातील पाच भारतीय खगोलशास्त्रज्ञांचा या संशोधनात प्रत्यक्ष सक्रिय सहभाग झाला आहे. त्यात आयुकातील जॉयदीप बाकची आणि प्रतीक दाभाडे, पुण्यातील ‘आयझर’ संस्थेचे शिशीर सांख्यायन, जमशेटपूरच्या नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीचे प्रकाश सरकार, केरळमधील न्यूमन कॉलेजचे जॉय जेकब यांचा समावेश आहे. साधारण चार अब्ज प्रकाशवर्षे अंतरावरील या अतिविशाल दीर्घिकागुच्छाला या भारतीय संशोधकांनी ‘सरस्वती’ हे नाव दिले आहे.

विश्‍वाच्या रचनेतील एक अतिशय महत्त्वाचा घटक म्हणजे त्यातील असंख्य दीर्घिका. अनेक तारे, ग्रह, तेजोमेघ, धुलीकण त्यांच्यातील परस्पर गुरुत्वाकर्षणाने एकत्रपणे बांधल्या गेलेला समूह अथवा गट म्हणजे दीर्घिका. विश्‍वात साधारणपणे हजारो कोटी दीर्घिका असल्याचा सध्या अंदाज आहे. महास्फोटानंतर (Bigbang) साधारण एक अब्ज वर्षांनंतरपासून त्यांची निर्मिती होऊ लागली. त्या सतत दूरदूर जाऊ लागल्याने आता त्या अनेक अब्ज प्रकाशवर्षे दूरपर्यंत पोहोचल्या आहेत. त्यामुळे त्या अतिशय दूर अंतरावरील दीर्घिकांचे वेध घेऊन त्यांची ओळख करून घेणे हे एक अतिशय अवघड काम आहे. परंतु, हे अवघड कार्य नुकतेच भारतीय खगोलशास्त्रज्ञांना साधले असल्याचे पाहून अत्यंत आनंद होतो आणि आपल्या वैज्ञानिकांचा अभिमान वाटतो. त्यांनी हे संशोधन कसे केले? कुठे केले? त्यांच्या कार्याची नेमकी निष्पत्ती काय? इत्यादी प्रश्‍नांच्या उत्तरांचा सविस्तर विचार करू या.
दीर्घिका आणि दीर्घिकागुच्छ
साधारणपणे १५ अब्ज वर्षांपूर्वी एक मोठा स्फोट होऊन आपले विश्‍व हळूहळू निर्माण होऊ लागले. स्फोटाचा क्षण म्हणजे शून्य समय. स्फोटातून बाहेर पडणारी पहिली गोष्ट म्हणजे प्रचंड मोठी ऊर्जा. तेव्हाचे तापमान अतिशय जास्त, म्हणजे साधारण १०२७ अंश, एवढे मोठे होते. ही अति उष्ण ऊर्जा दूरदूर पसरू लागली आणि तिचे तापमान कमी कमी होऊ लागले. काही क्षणांनंतर (१०-३२ सेकंद) या ऊर्जेतून देवकण आणि क्वार्क निर्माण झाले. नंतर काही क्षणांनी तापमान साधारण १०१३ झाले असता, क्वार्कसच्या संभोगातून प्रोटॉन्स आणि न्यूट्रॉन्स हे जड कण निर्माण झाल्याने हायड्रोन आणि हेलियमचे अणुगर्भ तयार झाले. हे कण दूरदूर पसरतच होते आणि तापमान घटत गेले. त्यानंतर साधारण तीन लक्ष वर्षांनंतर तापमान साधारण दहा हजार अंश झाल्याने अणुगर्भांशी इलेक्ट्रॉन निगडित होत जाऊन मोठ्या प्रमाणात हायड्रोजन आणि अल्प प्रमाणात हेलियमचे अणू आणि रेणू निर्माण झाले. त्यांच्यातील गुरुत्वाकर्षणाच्या बलाने ते एकमेकांना आकर्षित करू लागले. त्यामुळे निरनिराळ्या आकाराचे हायड्रोजनचे ढग तयार झाले. स्फोटाने उत्पन्न झालेल्या रेट्यामुळे हे ढग दूरदूर पसरू लागले. त्यांचे तापमान घटत गेले. ढगातील मध्य भागातील अणू/रेणूंवर बाहेरील कणांचा दाब असल्याने तेथील तापमान वाढत जाऊन ते साधारण चार दशलक्ष अंश झाले असता, हायड्रोजने रूपांतर हेलियममध्ये होणारी अणुगर्भ प्रक्रिया (Nuclear Fusion) सुरू होऊन कालांतराने ढगांचे रूपांतर तार्‍यात झाले. विविध हायड्रोजनच्या ढगांचे असे लहान-मोठे तारे निर्माण झाले. काही तारे मिळून त्याचे विविध गट तयार झालेत. या तार्‍यांच्या गटांना दीर्घिका असे म्हटले जाते. दीर्घिकेच्या केंद्रभागी प्रचंड मोठे वस्तुमान असल्याने (काही दीर्घिकांच्या केंद्रभागी कृष्णविवरदेखील असतात) जवळजवळच्या दीर्घिका एकमेकींना बांधून ठेवतात. म्हणून काही दीर्घिकांचा मिळून एक मोठा समूह निर्माण होतो आणि असे समूह अंतराळात भ्रमण करताना दिसतात. अशा दीर्घिकांच्या समूहाला ‘दीर्घिकागुच्छ’ (Cluster of Galaxies) असे म्हणतात.
दीर्घिका आणि दीर्घिकागुच्छ
दूरस्थ दीर्घिकांचे वेध घेण्यासाठी चांगल्या दर्जाची मोठी दुर्बीण आवश्यक असते. परंतु, प्राचीन ज्योतिर्विदांनी हे कार्य दुर्बिणींच्या शोधाच्या बरेच आधीपासून केले असल्याचे दिसून येते. इ. स. ९३४ सालीच अल् सूफी या इराणी ज्योतिर्विदाने ‘एम ३१’ (या नावाने आता संबेधिलेली) ही देवयानी या तारकासमूहातील दीर्घिकेची नोंद करून ठेवल्याचे इतिहासात दिसून येते. पुढे १७५५ मध्ये जर्मन तत्त्वज्ञ इमॅन्यूएल कांट याने आपल्या आकाशगंगा दीर्घिकेच्या बाहेरदेखील अशा अनेक दीर्घिका असल्याचे सांगितले. पुढे अनेक मोठ्या दुर्बिणींचा वापर होऊ लागल्याने दीर्घिकांचा जास्त सखोल अभ्यास सुरू झाला. मौंट विल्सन वेधशाळेतील १०० इंची दुर्बिणीच्या साहाय्याने एम ३१ दीर्घिकेचे बरेच स्पष्ट छायाचित्र एडविन हबल या खगोलशास्त्रज्ञाने मिळवून दीर्घिकेमध्ये अनेक तारे असल्याचे  स्पष्ट झाले. दीर्घिकांमधील अनेक तार्‍यांची स्पष्ट छायाचित्रे १९४४ मध्ये डब्ल्यू. बाडे यांनी मिळविल्याने दीर्घिकांच्या अंतरंगाचा परिचय होऊ लागला. दीर्घिका या एकेकट्या नसून त्या समूहात फिरत असल्याचे अनेक निरीक्षणातून लक्षात आले, परस्परातील गुरुत्वाकर्षणाच्या आकर्षण बलाने हे निरनिराळे समूह निर्माण झाल्याचे समजते. अशा अनेक दीर्घिकांच्या समूहाला ‘दीर्घिकागुच्छ’ (Cluster of Galaxies) असे म्हणतात आणि असा मोठा गुच्छ ‘विशाल दीर्घिकागुच्छ’ (Super Cluster of Galaxies) म्हणून खगोलशास्त्रात संबोधिला जातो. एका गुच्छात २५-३० दीर्घिका असतात, तर विशाल गुच्छातील सभासद (दीर्घिका)संख्या १०,००० पर्यंत जास्त असू शकते.
दोन दीर्घिकांमधील अंतर काही लक्ष प्रकाशवर्षे एवढे असल्याने गुच्छाचा व्याप काही अब्ज प्रकाशवर्षे असतो (एक प्रकाशवर्ष म्हणजे 9.5×1012 कि. मी.). आतापर्यंत साधारपणे तीन अब्ज प्र.व.पर्यंतच्या दीर्घिकागुच्छांपर्यंतचेच वेध घेतले जाऊ शकत होते. तसेच दीर्घिकागुच्छाचे वस्तुमान सूर्याच्या वस्तुमानाच्या काही सहस्र अब्जापर्यंत असल्याची माहिती होती. भारतीय खगोलशास्त्रज्ञांनी शोधलेल्या सरस्वतीने मात्र या मर्यादा मागे टाकल्या आहेत. अशा या अतिविशाल सरस्वतीची आता ओळख करून घेऊ या.
सरस्वती दीर्घिकागुच्छ
आतापर्यंत जगातील कुणालाही मुळीच माहीत नसलेला एक अतिविशाल दीर्घिकागुच्छ आपल्या भारतीय खगोलशास्त्रज्ञांनी शोधला असल्याचे वाचून सर्व भारतीयांना आनंद झाला आहे. पुणे येथील ‘आयुका’ या संस्थेचे विद्यमान संचालक डॉ. सोमक रायचौधरी यांच्या नेतृत्वातील पाच भारतीय खगोलशास्त्रज्ञांचा या संशोधनात प्रत्यक्ष सक्रिय सहभाग झाला आहे. त्यात आयुकातील जॉयदीप बाकची आणि प्रतीक दाभाडे, पुण्यातील ‘आयझर’ संस्थेचे शिशीर सांख्यायन, जमशेटपूरच्या नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीचे प्रकाश सरकार, केरळमधील न्यूमन कॉलेजचे जॉय जेकब यांचा समावेश आहे. पृथ्वीपासून मीन राशीच्या दिशेने साधारण चार अब्ज प्रकाशवर्षे अंतरावरील या अतिविशाल दीर्घिकागुच्छाला या भारतीय संशोधकांनी ‘सरस्वती’ हे नाव दिले आहे. (आकृती पाहा) या गुच्छात एकूण ४३ मोठ्या दीर्घिका असल्याने सरस्वतीचे वस्तुमान सूर्याच्या वस्तुमानाच्या २० दशलक्ष अब्ज असण्याचा अंदाज वर्तविला जातो. या गुच्छाची
लांबी ६०० दशलक्ष प्रकाशवर्षे असल्याचे दिसून येते. (आपल्या आकाशगंगेची लांबी एक प्र.व.)दूरस्थ दीर्घिकांचे शोध लावून त्यांचा सखोल अभ्यास करण्याचे कार्य डॉ. सोमक रायचौधरी अनेक वर्षांपासून करीत आले आहेत. या कार्यात त्यांना बरेच घवघवीत यश मिळाले आहे. प्रामुख्याने दीर्घिका आणि त्यांचे गुच्छ कसे निर्माण होतात? हे जटिल संशोधन त्यांनी मोठ्या प्रमाणात केले आहे. १९८९ साली त्यांनी केंब्रिज विद्यापीठात पीएच. डी.साठी काम करीत असतानाच एका मोठ्या दीर्घिकागुच्छाचा शोध लावला आहे. प्रसिद्ध अमेरिकन खगोलशास्त्रज्ञ हार्लो शेपले यांच्या या क्षेत्रातील कार्याच्या बहुमानास्तव या नव्याने शोधलेल्या गुच्छाला ‘शेपले दीर्घिकागुच्छ’ असे नाव देऊन मनाचा मोठेपणा दाखविला असल्याचे पाहून रायचौधरींचा अभिमान वाटतो. हा शोधनिबंध जगप्रसिद्ध ‘नेचर’ या नियतकालिकेत प्रसिद्ध झाला आहे.
या संशोधनात एक वेगळे तंत्र वापरण्यात आले. ‘स्लोन डिजिटल स्काय सर्वे’ या नावाने हे तंत्र संबोधिले जाते. अत्यंत भरवशाच्या २.५ मीटर व्यासाच्या दुर्बिणीचा त्यात वापर केला गेला आहे. मेक्सिको येथील वेधशाळेत विविध फिल्टर्सचा वापर करण्यात आला. त्यामुळे अंतराळातील अतिदूरच्या पिंडांकडून येणारे अवरक्त प्रारण (Infra Red), दृश्य प्रकाश, अतिनील प्रारण (Ultra Violet), क्ष-प्रारण इत्यादी विविध प्रारणांमधून प्राप्त होणारी माहिती मिळविली गेली. दुर्बीण विविध कोनातून फिरवीत गेल्याने आकाशाच्या मोठ्या भागाचे वेध घेतले गेले. प्रत्येक भागात दिसणार्‍या तार्‍यांकडून येणार्‍या प्रकाशाचे वर्णपट (Spectra) देखील घेऊन त्यांच्या भ्रमणगतीदेखील मिळविली गेली. अशा सर्व अंगांनी विचार केला गेल्याने अवकाशाची अत्यंत खात्रीलायक माहिती प्राप्त झाली आहे. हे जटिल कार्य १९९८ ते २००९ या प्रदीर्घ काळात केले गेले. साधारण दोन दशलक्ष स्वर्गीय पिंडाची माहिती या प्रकल्पात प्राप्त झाली आहे. दुर्बीण उणे ८० अंश शतांश तापमानात ठेवण्यासाठी द्रवरूपातील नायट्रोजनचा वापर केला होता. या संशोधनात लागलेल्या ‘सरस्वती’ची वैज्ञानिक माहिती अमेरिकेतील ‘The Astrophysical Journal’ या नियतकालिकेत प्रसिद्ध करण्यात आली आहे.सरस्वती आपल्यापासून चार अब्ज प्रकाशवर्षे दूर असल्याने तिच्याकडून आज मिळणारी माहिती चार अब्ज वर्षांपूर्वीची आहे. विश्‍व साधारण चौदा अब्ज वर्षांपूर्वी निर्माण झाले असल्याने सरस्वतीच्या अभ्यासाने, विश्‍व दहा अब्ज वर्षांपूर्वी कसे होते? हे महत्त्वाचे ज्ञान प्राप्त होऊन विश्‍वाची जडणघडण कशी होत गेली, हे समजण्यास मदत होणार आहे.
–  डॉ. मधुकर आपटे
९९२२४०२४६५