Next
विश्वव्यापी प्रकाशडोहात दडलेला भूतकाळ
डॉ. अमोल दिघे
Friday, February 01 | 03:00 PM
15 0 0
Share this story

आर्नो पेन्झिआस व रॉबर्ट विल्सन हे दोघे खगोलशास्त्रज्ञ १९६४ साली एक अतिशय संवेदनशील रेडिओ ॲन्टेना बनवण्याच्या प्रयत्नात होते. त्यासाठी, उपकरणांतील विद्युत खरखर (noise) नाहीशी व्हावी, म्हणून त्यांनी उपकरणही शून्याखाली २६९ अंश सेल्सिअसच्या अतिशीत तापमानाला नेऊन ठेवले. तरीही एक शेवटची खरखर नाहीशी होण्याचे नाव घेईना. या दोघांनाही तेव्हा कल्पना नव्हती, की आपण अब्जावधी वर्षांपूर्वीच्या विश्वाची स्पंदने ऐकत आहोत. त्यांनी ऐकलेली खरखर या खऱ्या तर दूरवरून आलेल्या प्रकाशलहरी होत्या. विश्व जेव्हा केवळ चार लाख वर्षांचे होते, तेव्हापासून त्या अविरत प्रवास करत आलेल्या होत्या. (आज विश्वाचे वय १४ अब्ज वर्षे आहे, म्हणजे चार लाख वर्षे हे विश्वाचे बालवयच म्हणायला हवे.)
या प्रकाशाच्या प्रवासाची कहाणी बरीच मनोरंजक आहे. ती खरे तर त्याच्या जन्मापासूनच सुरू होते. वैश्विक महास्फोटाच्या (big bang) ऊर्जेतून अनेक मूलकणांबरोबर प्रकाशही निर्माण झाला. या प्रकाशाने विद्युत-चुंबकीय क्षेत्राचे काम केले व कणांच्या एकमेकांशी होणाऱ्या अभिक्रियांमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावली. (प्रकाशाला आपण प्रकाशकण म्हणू शकतो आणि प्रकाशकिरणही म्हणू शकतो.) हळूहळू विश्व प्रसरण पावत गेले, थंड होत गेले. मूलकणांपासून पुढे प्रोटॉन व न्यूट्रॉन तयार झाले. इलेक्ट्रॉन हा मूलकण होताच, तो प्रोटॉनभोवती भ्रमण करू लागला व हायड्रोजनचा अणू तयार झाला. पण या अणूवर प्रकाश पडला, की हे प्रोटॉन - इलेक्ट्रॉन वेगळे होणार. पुरेशा ऊर्जेचा प्रकाश आजूबाजूला नसला की दोघे परत एकमेकांकडे खेचले जाणार, हायड्रोजनचा अणू पुन्हा तयार होणार आणि प्रकाश बाहेर पडणार. हा असा खेळ विश्वाच्या सुरुवातीची जवळजवळ चार लाख वर्षे सगळीकडे चालू होता.
विश्वाच्या प्रसरणाबरोबरच प्रकाशकिरणांची ऊर्जाही कमी होत गेली. ती जेव्हा हायड्रोजन अणूचे विघटन करायला पुरी पडेना, तेव्हा प्रकाशाचा खेळ संपला व त्याचे कामही (तात्पुरते तरी) संपले. आता विश्व भरून राहिलेला आणि हायड्रोजनपासून मुक्त झालेला हा प्रकाश सरळ रेषेत प्रवास करू लागला. सुरुवातीला हा प्रकाश अतिनील (ultraviolet) किरणांच्या स्वरूपात होता. प्रसरणाबरोबर त्याची तरंगलांबीही वाढली व त्याचे रूपांतर या १४ अब्ज वर्षांत निळा-हिरवा-लाल रंग, इन्फ्रारेड किरणे, असे होत होत शेवटी मायक्रोवेव्ह/रेडिओ लहरींमध्ये झाले. थोडक्यात कहाणी ही अशी. प्रकाशाचा रंग (किंवा तरंगलांबी) जरी बदलत असली, तरी त्याची दिशा न बदलल्यामुळे, या रेडिओलहरींचे निरीक्षण हे विश्वाचे बालपणचे छायाचित्र घेण्यासारखे आहे.
या छायाचित्राने वैश्विक महास्फोटाच्या सिद्धांताला पाठबळ दिलेच, पण अवकाशाकडे पाहण्याची एक नवी नजरही आपल्याला दिली. विश्वाच्या ज्या भागात ग्रह-तारे-आकाशगंगा-तारकापुंज काहीच नसेल ती एक पोकळी असेल, असा यापूर्वी समज होता. मात्र आता कळून चुकले की सारे आकाश हा खरा तर एक प्रकाशडोह आहे. अवकाशाच्या अनंत विस्तारात, आपण साऱ्या ग्रहताऱ्यांपासून दूर गेलो आणि अगदी दृष्टीपथात एकही अणुरेणू नाही अशा एकाकी ठिकाणी जाऊन पोहोचलो, तरीही आपल्या आजूबाजूचे आकाश भरलेले असेल ते प्रकाशकणांनी. एक लीटर आकाशात चार लाख इतक्या संख्येने असलेले हे प्रकाशकण तिथे आपले वैश्विक नर्तन अविरत करत असतील.
या प्रकाशतरंगांच्या निरीक्षणांतून काही अनपेक्षित गोष्टीही समोर आल्या. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे या तरंगांचे तापमान कोणत्याही दिशेला पाहिले तरी सारखेच- अचूक २.७३ केल्विन एवढे आढळते. अगदी लाखात एक एवढा तसूभर फरक. हे जर व्हायला हवे असेल तर केवळ विश्वाचे आज दिसणारे प्रसरण पुरेसे नाही, त्यापूर्वी काही काळ ते प्रसरण अतिवेगाने झालेले असले पाहिजे, की ज्यामुळे विश्वातील पदार्थ प्रचंड वेगाने एकमेकांपासून दूर फेकले जातील. या सिद्धांताला ‘अतिप्रसरण’ (inflation) म्हणतात. हे नक्की कसे घडले असेल हा आजतागायत शास्त्रज्ञांना न सुटलेला एक गहन प्रश्न आहे. परंतु या अतिप्रसरणाच्या पायावरच आधुनिक खगोलशास्त्राची इमारत उभी आहे.
छायाचित्रेही काळाच्या ओघात बदलत जातात. रेषा धूसर होतात, थोडा रंग उतरतो, कागद पिवळा पडतो, त्याला थोड्या सुरकुत्या पडतात. छायाचित्र घेऊन झाल्यानंतरचा त्याचा इतिहास त्याच्या आजच्या अवस्थेला कारण असतो, त्या इतिहासातील घटनांचा थोडाफार का होईना, पण मागोवा छायाचित्राच्या आजच्या स्थितीवरून घेता येतो.
या प्रकाशलहरींचा इतिहास काय? गेली १४ अब्ज वर्षे प्रवास करताना या लहरी ज्या ज्या माध्यमातून प्रवास करत गेल्या, त्या त्या माध्यमाचा परिणाम त्यांच्यावर होत गेला. एखाद्या माध्यमातून प्रवास करताना प्रकाशाची गती व तरंगलांबी बदलते हे आपल्याला माहीतच आहे (म्हणून तर इंद्रधनुष्य दिसते). प्रवास करताना प्रकाशाची आजूबाजूच्या अणूरेणूंशी अभिक्रिया घडत असतेच. त्यामुळे त्याची दिशा बदलली नाही, तरीही त्याच्या ‘पोलारायझेशन’सारख्या क्वांटम गुणधर्मांत सूक्ष्म बदल होतात. हे बदल मापून, या माध्यमाविषयी माहिती मिळवता येऊ शकते. आता हे माध्यम म्हणजेच आपले विश्व. प्रकाशाच्या या प्रवासादरम्यान इतर विश्व खूप बदलले. गुरुत्त्वाकर्षणाने आपले काम करत हायड्रोजनच्या अणूंना एकत्र आणले. त्यातून नव्या ताऱ्यांचा जन्म झाला. तारकापुंज, आकाशगंगा निर्माण झाल्या. या साऱ्यांचे संस्कार या प्रकाशावर झाले. म्हणूनच या प्रकाशलहरींचे निरीक्षण करून, त्याच्या वाटेत काय आले होते याचा अंदाज बांधता येतो. त्याचे संगणकावर सिम्युलेशन करून, गुरुत्वाकर्षणाबद्दलचे आपले ज्ञान पक्के करता येते, तसा कृष्णपदार्थांचा मागही काढता येतो. अवकाशाची वक्रता किती आहे याचेही मोजमाप करता येते.
एक लक्षांशाहूनही अधिक अचूकतेने अशी ही मोजमापे करण्यासाठी अतिशीत तापमानाला काम करणारी अचूक उपकरणे हवीत, तशीच कोणताही इतर अडथळा (खरखर) नसलेली जागाही. वातावरणाचा प्रकाशावर होणारा परिणाम टाळण्यासाठी अवकाशात जायला हवे, हे काम एका उपग्रहानेच होऊ शकते. साधारणपणे उपग्रह पृथ्वीभोवती फिरतात, पण हा एका अढळपदी स्थिर राहायला हवा. आकाशातील अशा अढळपदांना ‘लाग्रांज बिंदू’ म्हणतात. पृथ्वीजवळ असे पाच बिंदू आहेत. त्यातील एक बिंदू (L2) हा सतत पृथ्वीच्या अंशतः सावलीत असतो, व त्यावर पडणाऱ्या सूर्यप्रकाशाचे प्रमाण कमी असते. त्यामुळे हे स्थळ या उपग्रहासाठी सर्वार्थाने योग्य आहे. मात्र १५ लाख किलोमीटर उंचीवरील या बिंदूवर चंद्रापेक्षाही चारपटीने दूर उपग्रह नेऊन सोडणे ही एक कसोटीच आहे.
अर्थातच काम साधेसोपे नाही. अनेक देशांनी एकत्र येऊन उभारलेला हा प्रकल्प असायला हवा. त्याची बांधणी व त्यासाठीचे तंत्रज्ञान प्रगत करण्यासाठी निदान एक दशकाचा कालावधी हवा. आज सुरुवात केली तरच वीस वर्षांनी फळे चाखायला मिळतील, असे हे काम आहे. भारतीय खगोलशास्त्रज्ञांनी यासाठी ‘CMB-भारत’ असे संघटन उभारून, यात आपला काय सहभाग असेल हे आजमावयाला सुरुवात केलेली आहे. उपग्रह सोडण्यासाठी इस्रोची मदत मिळाल्यास हा प्रकल्प आपल्याच देशातून झेप घेऊ शकेल. आपल्याच भूतकाळाच्या शोधात केलेले हे उड्डाण असेल.
 
15 0 0
Share this story

Post Your Comment
मराठी English
Your Name *
Email
  Notify me once my comment is published
Comment *
Content limited to 1000 characters,1000 characters remaining.

Select Language
Share Link