ഭൂമി 2.0-നെ കണ്ടെത്താൻ നാസയുടെ റോമൻ ടെലിസ്കോപ്പ് രൂപം മാറുന്ന കണ്ണാടികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു

നക്ഷത്രപ്രകാശത്തിന്റെ സങ്കീർണ്ണമായ ഒരു "അപ്രത്യക്ഷമാക്കൽ പ്രക്രിയയിലൂടെ" (disappearing act) പുറത്തുള്ള ഗ്രഹങ്ങളെ (exoplanets) കണ്ടെത്തുന്ന രീതിയിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിക്കാൻ നാസയുടെ വരാനിരിക്കുന്ന Nancy Grace Roman Space Telescope സജ്ജമായിരിക്കുകയാണ്. അത്യാധുനികമായ 'ആക്റ്റീവ് വേവ്ഫ്രണ്ട് കൺട്രോൾ' (active wavefront control) ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, നക്ഷത്രങ്ങളുടെ അതിശക്തമായ പ്രകാശത്തിൽ മുമ്പ് കാണാൻ കഴിയാതിരുന്ന ഗ്രഹങ്ങളുടെ നേരിട്ടുള്ള ചിത്രങ്ങൾ പകർത്താനാണ് ഈ ദൗത്യം ലക്ഷ്യമിടുന്നത്.

ആക്റ്റീവ് വേവ്ഫ്രണ്ട് കൺട്രോളിന്റെ കൃത്യത

ഹബിൾ (Hubble), ജെയിംസ് വെബ് സ്പേസ് ടെലിസ്കോപ്പ് (JWST) തുടങ്ങിയ നിലവിലുള്ള നിരീക്ഷണ കേന്ദ്രങ്ങൾ നക്ഷത്രപ്രകാശം തടയാൻ നിശ്ചലമായ കോറോണഗ്രാഫുകൾ (stationary coronagraphs) ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, കണ്ണാടികളിലെ സൂക്ഷ്മമായ പോരായ്മകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന അനാവശ്യ പ്രകാശം തടയാൻ അവ പലപ്പോഴും പാകപ്പെടുന്നില്ല. റോമൻ സ്പേസ് ടെലിസ്കോപ്പ് ഇതിൽ ഒരു വലിയ മാറ്റം കൊണ്ടുവരുന്നു: ബഹിരാകാശത്തെ ആദ്യത്തെ "ആക്റ്റീവ്" കോറോണഗ്രാഫ്.

ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ കാതൽ രണ്ട് രൂപമാറ്റം വരുത്താവുന്ന (deformable) കണ്ണാടികളാണ്; ഇവയിൽ ഓരോന്നിലും 48-ഓ 48-ഓ നിരകളുള്ള ആക്റ്റുവേറ്ററുകളുടെ (actuators) ഒരു ചെക്കർബോർഡ് സംവിധാനമുണ്ട്. ഈ ചെറിയ പിസ്റ്റണുകൾ സൂക്ഷ്മമായ വിരലുകളെപ്പോലെ പ്രവർത്തിച്ച്, ഒരു നേർത്ത ഗ്ലാസ് ഷീറ്റിൽ വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിച്ച് അതിനെ വലിച്ച് മാറ്റുന്നു. ഇതിന്റെ കൃത്യത അതിശയിപ്പിക്കുന്നതാണ്; കണ്ണാടികൾക്ക് 10 പിക്കോമീറ്റർ (10 picometers) എന്നത്ര ചെറിയ അളവിൽ പോലും രൂപമാറ്റം വരുത്താൻ കഴിയും—ഇത് ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ വ്യാസത്തിന്റെ പത്തിലൊന്ന് മാത്രമാണ്. ഇത് ടെലിസ്കോപ്പിന് "ആക്റ്റീവ് വേവ്ഫ്രണ്ട് കൺട്രോൾ" നടത്താൻ സഹായിക്കുന്നു, ഇത് പ്രകാശത്തിനായുള്ള 'നോയിസ് കینസലിംഗ് ഹെഡ്‌ഫോണുകൾ' പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. അനാവശ്യമായ പ്രകാശ തരംഗങ്ങളെ ഇല്ലാതാക്കാൻ കണ്ണാടിയുടെ ഉപരിതലം രൂപപ്പെടുത്തിയെടുക്കുന്നതിലൂടെ, നക്ഷത്രത്തിന് ചുറ്റും ഒരു "ഡൗട്ട് രൂപത്തിലുള്ള" (doughnut-shaped) ഇരുണ്ട മേഖല ഈ സംവിധാനം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇത് അടുത്തുള്ള ഗ്രഹങ്ങളെ നിരീക്ഷിക്കാൻ വ്യക്തമായ ഒരു ജാലകം തുറന്നുനൽകുന്നു.

"ഹോട്ട് ജൂപ്പിറ്റർ" യുഗത്തിന് അപ്പുറം

ഇതുവരെ ചിത്രീകരിച്ച ഭൂരിഭാഗം എക്സോപ്ലാനറ്റുകളും "ഹോട്ട് ജൂപ്പിറ്ററുകൾ" (Hot Jupiters) ആണ്—അതായത് തങ്ങളുടെ നക്ഷത്രങ്ങൾക്ക് വളരെ അടുത്തായി ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന കൂറ്റൻ, പ്രകാശിക്കുന്ന വാതക ഭീമന്മാർ. അവയുടെ വലിപ്പവും ചൂടും കാരണം ഇൻഫ്രാറെഡ് പ്രകാശത്തിൽ അവയെ കണ്ടെത്തുന്നത് എളുപ്പമാണ്, എന്നാൽ അവ നമ്മുടെ സൗരയൂഥത്തിന് സമാനമല്ല.

ഈ വിടവ് നികത്താനാണ് റോമൻ സ്പേസ് ടെലിസ്കോപ്പ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. നക്ഷത്രപ്രകാശത്തിനിടയിലും എക്സോപ്ലാനറ്റുകളെ കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള സെൻസിറ്റിവിറ്റി 1,000 മടങ്ങ് വരെ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, "ജൂപ്പിറ്റർ അനലോഗുകളെ" (Jupiter analogues) നേരിട്ട് ചിത്രീകരിക്കാൻ ഇതിന് സാധിക്കും. സൂര്യനെപ്പോലെയുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളെ നമ്മുടെ വ്യാഴത്തിന് സമാനമായ അകലത്തിൽ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന, കഠിനമായ ചൂട് പുറത്തുവിടുന്നതിന് പകരം പ്രകാശം പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന പക്വതയാർന്നതും തണുപ്പുള്ളതുമായ വാതക ഭീമന്മാരാണിവ. ഭൂമിക്ക് സമാനമായ ലോകങ്ങളെ കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള അന്തിമ ലക്ഷ്യത്തിലേക്കുള്ള നിർണ്ണായകമായ ഒരു ചുവടുവെപ്പാണിത്.

നിരീക്ഷണ വ്യാപ്തിയിലെ വലിയ കുതിച്ചുചാട്ടം

റോമൻ സ്പേസ് ടെലിസ്കോപ്പ് കൃത്യതയെക്കുറിച്ച് മാത്രമല്ല, അതിന്റെ വ്യാപ്തിയെക്കുറിച്ചും കൂടിയാണ്. 300 മെഗാപിക്സൽ വൈഡ്-ഫീൽഡ് ക്യാമറequipped ആയ ഈ ടെലിസ്കോപ്പ്, ഹബിളിന്റെ ഏറ്റവും വലിയ എക്സ്പോഷറുകളേക്കാൾ ഏകദേശം 100 മടങ്ങ് വലിയ ചിത്രങ്ങൾ സമാനമായ റെസല്യൂഷനിൽ പകർത്തും.

ഉയർന്ന റെസല്യൂഷനുള്ള ചിത്രങ്ങളോടൊപ്പം ഈ വലിയ കാഴ്ചാപരിധി (field of view) ലഭ്യമാകുന്നതോടെ, ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് "കുറച്ച് ആളുകളെ മാത്രം അഭിമുഖീകരിക്കുന്നതിൽ" നിന്ന് "ആഗോള സെൻസസ് നടത്തുന്നതിലേക്ക്" മാറാൻ സാധിക്കും. എക്സോപ്ലാനറ്റുകൾക്ക് പുറമെ, ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ മൈക്രോലെൻസിംഗ് (gravitational microlensing) വഴി ഏകദേശം 100,000 പുതിയ ഗ്രഹങ്ങളെ കണ്ടെത്താനും ഡാർക്ക് മാറ്റർ (dark matter), ഡാർക്ക് എനർജി (dark energy) എന്നിവയുടെ നിഗൂഢതകൾ അന്വേഷിക്കാനും ഈ ദൗത്യത്തിന് ചുമതലയുണ്ട്. പ്രകാശം ആന്തരിക യന്ത്രഭാഗങ്ങളിൽ തട്ടി പ്രതിഫലിക്കാതിരിക്കാൻ, അനാവശ്യ ഫോട്ടോണുകളെ (photons) തടയാനും ആഗിരണം ചെയ്യാനും രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത സൂക്ഷ്മമായ സ്പൈക്കുകളുടെ കൂട്ടമായ "സിലിക്കൺ ഗ്രാസ്" (silicon grass) പോലും നാസ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്.

പ്രധാന വിവരങ്ങൾ

• ആക്റ്റീവ് വേവ്ഫ്രണ്ട് കൺട്രോൾ: പ്രകാശത്തെ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിനായി ആയിരക്കണക്കിന് ആക്റ്റുവേറ്ററുകളുള്ള രണ്ട് രൂപമാറ്റം വരുത്താവുന്ന കണ്ണാടികൾ റോമൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത് നിലവിലെ സാങ്കേതികവിദ്യയെ അപേക്ഷിച്ച് എക്സോപ്ലാനറ്റ് കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള സെൻസിറ്റിവിറ്റി 1,000 മടങ്ങ് വരെ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
• ജൂപ്പിറ്റർ അനലോഗുകളെ കണ്ടെത്തുന്നു: കൂറ്റൻ "ഹോട്ട് ജൂപ്പിറ്ററുകളിൽ" ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ച മുൻകാല ദൗത്യങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, നക്ഷത്രപ്രകാശം കുറയ്ക്കാനുള്ള റോമന്റെ കഴിവ് നമ്മുടെ വ്യാഴത്തിന് സമാനമായ പക്വതയാർന്നതും തണുപ്പുള്ളതുമായ വാതക ഭീമന്മാരെ നേരിട്ട് ചിത്രീകരിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.
• അഭൂതപൂർവ്വമായ വ്യാപ്തി: 300 മെഗാപിക്സൽ വൈഡ്-ഫീൽഡ് ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ച്, ഈ ദൗത്യം പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഒരു "സെൻസസ്" നടത്തും. 100,000 പുതിയ എക്സോപ്ലാനറ്റുകളെ കണ്ടെത്താനും ഡാർക്ക് എനർജി, ഡാർക്ക് മാറ്റർ എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള നിഗൂഢതകൾ അഴിച്ചെടുക്കാനും ഇത് ലക്ഷ്യമിടുന്നു.