रूडकी : भारत, जापान और यूरोप के खगोलविदों की एक अंतर्राष्ट्रीय टीम ने हाल ही में भारत के सबसे बड़े टेलीस्कोप, यूजीएमआरटी सहित दुनिया के छह सबसे संवेदनशील रेडियो दूरबीनों का उपयोग करके प्रकृति की सर्वश्रेष्ठ घड़ियों, पल्सर की निगरानी के परिणाम प्रकाशित किए हैं। ये परिणाम अल्ट्रा-लो फ़्रीक्वेंसी गुरुत्वाकर्षण तरंगों के कारण हमारे ब्रह्मांड के ताने-बाने में होने वाले निरंतर कंपन के लिए सर्वोत्तम सबूत प्रदान करते हैं। ऐसी तरंगें बड़ी संख्या में डांसिंग मॉन्स्टर ब्लैक होल जोड़े से उत्पन्न होने की उम्मीद है, जो हमारे सूर्य से करोड़ों गुना भारी हैं। टीम के नतीजे गुरुत्वाकर्षण तरंग स्पेक्ट्रम में एक नई, खगोलीय रूप से समृद्ध राह खोलने में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर हैं।
ऐसे डांसिंग मॉन्स्टर ब्लैक होल जोड़े, जिनके टकराने वाली आकाशगंगाओं के केंद्रों में छिपने की उम्मीद है, अंतरिक्ष-समय के ताने-बाने में लहरें पैदा करते हैं, जिन्हें खगोलशास्त्री नैनो-हर्ट्ज़ गुरुत्वाकर्षण तरंगें कहते हैं। बड़ी संख्या में महाविशाल ब्लैक होल जोड़ों से निकलने वाली गुरुत्वीय तरंगों का अनवरत कोलाहल हमारे ब्रह्मांड में लगातार गुंजन पैदा करता है। यूरोपीय पल्सर टाइमिंग ऐरे (ईपीटीए) और इंडियन पल्सर टाइमिंग ऐरे (आईएनपीटीए) कंसोर्टिया के सदस्यों वाली टीम ने खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी जर्नल में दो मौलिक पत्रों में अपने परिणाम प्रकाशित किए, और उनके परिणाम, उनके ड़ेटा सेट में ऐसी गुरुत्वाकर्षण तरंगों की उपस्थिति का संकेत देते हैं। प्रोफेसर पी. अरुमुगम और उनके वरिष्ठ पीएचडी छात्र, जयखोम्बा सिंघा, इन अभूतपूर्व परिणामों का हिस्सा रहे।
“ये परिणाम शुरुआती करियर शोधकर्ताओं और स्नातक छात्रों सहित कई वैज्ञानिकों के वर्षों के प्रयासों के कारण प्राप्त हुए हैं। मैं बहुत आभारी हूं कि आईआईटी रूड़की इन परिणामों को प्राप्त करने में विभिन्न तरीकों से लगातार योगदान देने में सक्षम रहा है। विभिन्न अन्य सुविधाओं के अलावा, आईआईटी रूड़की में स्थापित एनएसएम सुविधा, परम गंगा ने इस वैश्विक प्रयास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। आईआईटी रूड़की के भौतिकी विभाग के प्रोफेसर अरुमुगम कहते हैं कि – ‘’ मुझे उम्मीद है कि आईआईटी रूड़की इस शानदार सहयोग द्वारा विभिन्न प्रयासों का समर्थन करना जारी रखेगा,”
इन प्रकाश-वर्ष-पैमाने की तरंगों का पता केवल पल्सर का उपयोग करके गैलेक्टिक-स्केल गुरुत्वाकर्षण-तरंग डिटेक्टर को संश्लेषित करके लगाया जा सकता है – जो मनुष्यों के लिए एकमात्र सुलभ आकाशीय घड़ियाँ हैं। पल्सर एक प्रकार के तेजी से घूमने वाले न्यूट्रॉन तारे हैं जो मूलतः हमारी आकाशगंगा में मौजूद मृत तारों के अंगारे हैं। सौभाग्य से, पल्सर एक ब्रह्मांडीय प्रकाशस्तंभ है क्योंकि यह रेडियो किरणें उत्सर्जित करता है जो नियमित रूप से पृथ्वी पर चमकती हैं, ठीक एक बंदरगाह के पास एक प्रकाशस्तंभ की तरह। खगोलशास्त्री, दुनिया के सर्वश्रेष्ठ रेडियो दूरबीनों का उपयोग करके इन वस्तुओं की निगरानी करते हैं, जिनमें पुणे के पास स्थित भारत का प्रमुख रेडियो दूरबीन, यूजीएमआरटी भी शामिल है।
“आइंस्टीन के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण तरंगें इन रेडियो फ्लैश के आगमन के समय को बदल देती हैं और इस तरह हमारी ब्रह्मांडीय घड़ियों की मापी गई टिक को प्रभावित करती हैं। ये परिवर्तन इतने छोटे हैं कि खगोलविदों को इन परिवर्तनों को अन्य गड़बड़ी से अलग करने के लिए यूजीएमआरटी जैसे संवेदनशील दूरबीनों और रेडियो पल्सर के संग्रह की आवश्यकता होती है। इस सिग्नल की धीमी भिन्नता का मतलब है कि इन मायावी नैनो-हर्ट्ज गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखने में दशकों लग जाते हैं, ऐसा, ”एनसीआरए पुणे और सहायक संकाय, आईआईटी रूड़की प्रोफेसर भाल चंद्र जोशी बताते हैं, जिन्होंने पिछले दशक के दौरान एनपीटीए सहयोग की स्थापना की थी।
ईपीटीए के वैज्ञानिकों ने इनपीटीए के इंडो-जापानी सहयोगियों के सहयोग से, दुनिया के छह सबसे बड़े रेडियो दूरबीनों के साथ 25 वर्षों में एकत्र किए गए पल्सर डेटा का विश्लेषण करने के विस्तृत परिणामों की रिपोर्ट दी है। इसमें अद्वितीय निम्न रेडियो फ्रीक्वेंसी रेडियो टेलीस्कोप, यूजीएमआरटी का उपयोग करके एकत्र किया गया तीन वर्ष से अधिक का बहुत संवेदनशील डेटा शामिल है। इस अनूठे डेटा सेट के विश्लेषण से पता चला है कि इन ब्रह्मांडीय घड़ियों की टिक-टिक की मापी गई दर में उन पच्चीस पल्सर में सामान्य अनियमितताएं हैं जिनकी निगरानी की गई है। यह अति-निम्न आवृत्ति (एक से दस वर्ष के बीच की अवधि में दोलन करने वाली तरंगें) पर गुरुत्वाकर्षण तरंगों द्वारा उत्पन्न प्रभाव के अनुरूप है। आश्चर्य की बात नहीं, नैनो-हर्ट्ज़ आवृत्ति गुरुत्वाकर्षण तरंगें ब्रह्मांड के कुछ सबसे अच्छे रहस्यों को उजागर करेंगी। ब्लैक होल की ब्रह्मांडीय आबादी हमारे सूर्य के द्रव्यमान से दस से सौ करोड़ गुना अधिक द्रव्यमान के साथ बनती है, जब उनकी मूल आकाशगंगाओं का विलय होता है और ऐसी आबादी इन आवृत्तियों पर गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करती है। इसके अलावा, विभिन्न अन्य घटनाएं जो तब घटित हुई होंगी जब ब्रह्मांड अपनी प्रारंभिक अवस्था में था, केवल कुछ सेकंड पुराना, इन तरंगों को इन खगोलीय रूप से लंबी तरंग दैर्ध्य पर भी उत्पन्न करता है। टीआईएफआर, मुंबई और इनपीटीए कंसोर्टियम के अध्यक्ष प्रो. ए. गोपाकुमार के अनुसार, “आज प्रस्तुत परिणाम इनमें से कुछ रहस्यों का खुलासा करने के लिए ब्रह्मांड में एक नई यात्रा की शुरुआत का प्रतीक हैं। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह पहली बार है कि किसी भारतीय दूरबीन के डेटा का उपयोग गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए किया गया है।
इन गुरुत्वाकर्षण-तरंग संकेतों का पता लगाने के लिए, “पल्सर टाइमिंग एरे” (पीटीए) सहयोग में खगोलविदों ने “गैलेक्टिक-स्केल गुरुत्वाकर्षण-तरंग डिटेक्टर” बनाने के लिए हमारी आकाशगंगा में वितरित कई अल्ट्रा-स्थिर पल्सर घड़ियों का उपयोग किया। गुरुत्वाकर्षण तरंगों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए दशकों से चली आ रही पल्सर के सटीक आगमन समय की माप की एक दूसरे से तुलना की जा रही है। जैसे ही रेडियो सिग्नल अंतरिक्ष और समय के माध्यम से यात्रा करते हैं, गुरुत्वाकर्षण तरंगों की उपस्थिति उनके पथ को एक विशिष्ट तरीके से प्रभावित करती है: कुछ पल्स थोड़ी देर से (एक सेकंड के दस लाखवें से भी कम) पहुंचेंगी, कुछ थोड़ा पहले। हमारी आकाशगंगा में सावधानीपूर्वक चुने गए 25 पल्सर को शामिल करके संश्लेषित यह विशाल गैलेक्टिक-स्केल जीडब्ल्यू डिटेक्टर, 2015 में पहली बार देखी गई तुलना में 10 बिलियन गुना धीमी दोलन आवृत्ति के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों द्वारा बनाए गए पल्स आगमन समय में बदलावों तक पहुंचना संभव बनाता है, संयुक्त राज्य अमेरिका में दो ग्राउंड-आधारित LIGO(लिगो) डिटेक्टरों द्वारा।
वर्तमान परिणाम यूरोप में पांच सबसे बड़े रेडियो दूरबीनों का उपयोग करके एक समन्वित अवलोकन अभियान पर आधारित हैं, जो भारत में उन्नत विशाल मेट्रोवेव रेडियो टेलीस्कोप के साथ अवलोकन द्वारा पूरक हैं। आज प्रस्तुत किए गए यूरोपीय और भारतीय पल्सर टाइमिंग ऐरे (ईपीटीए + इनपीटीए) डेटा के विश्लेषण से ऐरे में पल्सर के पार एक सामान्य सिग्नल की उपस्थिति का पता चला है जो मोटे तौर पर गुरुत्वाकर्षण तरंगों के कारण होता है। EPTA+InPTA(ईपीटीए + इनपीटीए) परिणाम दुनिया भर में अन्य पीटीए, अर्थात् ऑस्ट्रेलियाई (पीपीटीए), चीनी (सीपीटीए) और उत्तर-अमेरिकी (NANOGrav) नैनो ग्राव पल्सर टाइमिंग ऐरे सहयोग द्वारा किए गए समन्वित प्रकाशनों द्वारा पूरक हैं। गुरुत्वाकर्षण तरंगों के लिए यही प्रमाण NANOGrav (नैनो ग्राव ) द्वारा देखा गया है और सीपीटीए एवं पीपीटीए द्वारा रिपोर्ट किए गए परिणामों के अनुरूप है।
आईआईटी रूड़की के वरिष्ठ पीएचडी स्कॉलर श्री सिंघा कहते हैं, “शुरुआती करियर शोधकर्ताओं के लिए यह बेहद रोमांचक समय है। हम एक ऐसे युग में हैं जहां दुनिया भर के शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम सहयोग कर रही है और हमारे ब्रह्मांड की गुंजन को सुनने की कोशिश कर रही है। वर्तमान परिणाम भविष्य में हमारे लिए बहुत सारे उत्साहवर्धक विज्ञान खोलेंगे।” महत्वपूर्ण बात यह है कि काम पहले से ही प्रगति पर है, जहां चार सहयोगों – ईपीटीए, इनपीटीए, पीपीटीए और नैनोग्राव – के वैज्ञानिक अंतर्राष्ट्रीय पल्सर टाइमिंग ऐरे (आईपीटीए) के तत्वावधान में अपने डेटा सेटों को मिलाकर 100 से अधिक पल्सर से युक्त एक सरणी बना रहे हैं, जो, उन्हें निकट भविष्य में इस लक्ष्य तक पहुंचने की अनुमति दें। इस संयुक्त आईपीटीए डेटा सेट के अधिक संवेदनशील होने की उम्मीद है, और वैज्ञानिक विभिन्न अन्य घटनाओं को समझने के साथ-साथ जीडब्ल्यूबी पर लगने वाली बाधाओं को लेकर उत्साहित हैं, जो तब हुई होंगी जब ब्रह्मांड अपनी प्रारंभिक अवस्था में था, बस कुछ सेकंड पुराना था, जो इन खगोलीय रूप से लंबी तरंग दैर्ध्य पर गुरुत्वाकर्षण तरंगें भी उत्पन्न कर सकता है।
इनपीटीए प्रयोग में एनसीआरए (पुणे), टीआईएफआर (मुंबई), आईआईटी (रुड़की), आईआईएसईआर (भोपाल), आईआईटी (हैदराबाद), आईएमएससी (चेन्नई) और आरआरआई (बेंगलुरु) के शोधकर्ता कुमामोटो विश्वविद्यालय, जापान के अपने सहयोगियों के साथ शामिल हैं।
आईआईटी रूड़की के निदेशक प्रोफेसर केके पंत ने कहा, “इनपीटीए टीम और आईआईटी रूड़की के हमारे सम्मानित शोधकर्ताओं को उनके उल्लेखनीय निष्कर्षों और प्रभावशाली शोध के लिए बधाई। मुझे इस प्रयास में आईआईटी रूड़की की परम गंगा जैसी अत्याधुनिक सुविधाओं के उपयोग के बारे में जानकर प्रसन्नता हुई है। यह उपलब्धि बड़े वैज्ञानिक लक्ष्यों को प्राप्त करने और ब्रह्मांड की हमारी समझ में महत्वपूर्ण योगदान देने में अंतर्राष्ट्रीय सहयोग की शक्ति का उदाहरण देती है।
