दुनिया की सबसे बड़ी दूरबीन अंत में विवर्तन किरणों के बिना सितारों को देखने में सक्षम होगी

विशाल, 25-मीटर विशालकाय मैगलन टेलीस्कोप (GMT) न केवल स्थलीय खगोल विज्ञान का एक नया युग खोलेगा, बल्कि ब्रह्मांड की पहली, सबसे आधुनिक छवियों को भी प्राप्त करेगा, जिस पर सितारे बिल्कुल वैसे ही दिखेंगे, जैसे विवर्तन किरणों के बिना।

जब ब्रह्मांड की सबसे बड़ी छवियों को देखते हैं, तो हमारी स्मृति और कल्पना चालू हो जाती है। हम सौर मंडल के ग्रहों को अद्भुत विस्तार के साथ देख सकते हैं, लाखों या उससे भी अरबों प्रकाश वर्ष दूर स्थित आकाशगंगाएँ, नेबुला जहाँ नए तारे पैदा होते हैं, और तारकीय रहता है जिसमें हमारे ब्रह्मांडीय अतीत और हमारे सौर मंडल के भविष्य का एक भयानक, घातक रूप होता है। लेकिन इन तस्वीरों में सबसे आम वस्तुएं ऐसे सितारे हैं जो हर जगह और सभी दिशाओं में उपलब्ध हैं, जहां भी हम देखते हैं, हमारे मिल्की वे और परे दोनों में। और सभी छवियों पर, जमीन-आधारित दूरबीनों से हबल तक, तारे लगभग हमेशा दिखाई देने वाली किरणें हैं: यह दूरबीनों के डिजाइन में निहित छवि की एक कलाकृति है। हम अगली पीढ़ी की दूरबीनों की तैयारी कर रहे हैं, और उनमें से 25-मीटर विशालकाय मैगलन टेलीस्कोप (GMT) खड़ा है: इसमें केवल यही विवर्तन किरणें नहीं होंगी।


हबल द्वारा शूट किया गया हिकसन का कॉम्पैक्ट 31 समूह , आकाशगंगाओं का एक सुंदर "तारामंडल" है, लेकिन हमारी अपनी आकाशगंगा के कई तारे, जो विवर्तन किरणों द्वारा हाइलाइट किए जाते हैं, सामने आते हैं। ये किरणें GMT का उपयोग करते समय ही नहीं होंगी।

दूरबीन को कई तरीकों से किया जा सकता है; सिद्धांत रूप में, केवल एक विमान पर ब्रह्मांड की रोशनी को इकट्ठा करना और ध्यान केंद्रित करना आवश्यक है। शुरुआती दूरबीनों को रेफ्रेक्टर्स के प्रकार के अनुसार बनाया गया था, जब आने वाली रोशनी एक बड़े लेंस से होकर गुजरती है और एक बिंदु पर ध्यान केंद्रित करती है, जहां से इसे आंख को पुनर्निर्देशित किया जा सकता है, एक डिजिटल प्लेट को (अधिक आधुनिक)। लेकिन रेफ्रेक्टर्स की क्षमताओं को मूल रूप से वांछित गुणवत्ता के लेंस के भौतिक आकार द्वारा सीमित किया जाता है। इस तरह के टेलिस्कोप व्यास में एक मीटर से अधिक नहीं होते हैं। चूंकि छवि की गुणवत्ता एपर्चर के व्यास द्वारा निर्धारित की जाती है, दोनों रिज़ॉल्यूशन और एपर्चर अनुपात में, रेफ्रेक्टर 100 साल से अधिक समय से फैशन से बाहर हो गए।


रिफ्लेक्टिंग दूरबीनों में लंबे समय तक रिफ्लेक्टर लगे होते हैं, और बनाने के लिए उपलब्ध दर्पण का आकार समान गुणवत्ता वाले लेंस के लिए उपलब्ध की तुलना में काफी बड़ा होता है।

लेकिन एक अन्य योजना - एक दूरबीन-परावर्तक - अधिक शक्तिशाली हो सकती है। एक उपयुक्त आकार की अच्छी तरह से प्रतिबिंबित सतह वाला दर्पण एक बिंदु पर आने वाली रोशनी को केंद्रित कर सकता है, और दर्पण का आकार, जिसे डाली और पॉलिश किया जा सकता है, अधिकतम लेंस के आकार से बहुत अधिक है। सबसे बड़ा सिंगल-मिरर टेलीस्कोप रिफ्लेक्टर 8 मीटर व्यास तक पहुंच सकता है, और दर्पणों का विभाजन और भी बड़े आकार तक पहुंच सकता है। वर्तमान में, दुनिया में सबसे बड़ा 10.4 मीटर के व्यास के साथ कैनरी टेलीस्कोप है , लेकिन अगले दशक में, दो (और संभवतः तीन) टेलीस्कोप इस रिकॉर्ड को तोड़ देंगे: 25-मीटर उच्च गैस टरबाइन और 39-मीटर यूरोपीय बड़े टेलीस्कोप , ईएलटी।


विभिन्न मौजूदा और अनुमानित दूरबीनों के दर्पणों का तुलनात्मक आकार। जब GMT लॉन्च किया जाता है, तो यह दुनिया में सबसे बड़ा बन जाएगा, इतिहास में 25 मीटर के व्यास के साथ पहला ऑप्टिकल टेलीस्कोप, लेकिन फिर इसे ईएलटी द्वारा ग्रहण किया जाएगा। लेकिन इन सभी दूरबीनों में दर्पण हैं, और ये सभी परावर्तक हैं।

ये दोनों दूरबीन बहु-खंड परावर्तक हैं, और हमें ब्रह्मांड की अभूतपूर्व छवियां प्रदान करनी चाहिए। ईएलटी व्यास और सेगमेंट की संख्या में बड़ा होगा, साथ ही लागत में भी, और इसे गैस टरबाइन के कई साल बाद पूरा करना होगा। सीजीएम व्यास और सेगमेंट की संख्या में छोटा होगा (हालांकि सेगमेंट खुद ही बड़ा होगा), सस्ता, और तेजी से पूरा किया जाएगा। इसके निर्माण के चरण निम्नानुसार हैं:

• फरवरी 2018 में एक गड्ढा खोदना शुरू हुआ,
• कंक्रीट की खाड़ी - 2019,
• एक इमारत का निर्माण जो पूरी तरह से मौसम से बचाता है - 2021,
• दूरबीन वितरण - 2022,
• मुख्य दर्पणों की स्थापना - 2023 की शुरुआत,
• पहला प्रकाश - 2023 का अंत,
• पहला वैज्ञानिक शोध - 2024,
• निर्माण की योजना के पूरा होने - 2025।

बहुत जल्द! लेकिन इस तरह के एक महत्वाकांक्षी कार्यक्रम के साथ, एचएमटी को एक बड़ा ऑप्टिकल लाभ होगा, और न केवल ईएलटी पर, बल्कि सभी रिफ्लेक्टरों पर सामान्य रूप से: जिन सितारों ने इसे शूट किया है, उनमें कोई विवर्तन किरण नहीं होगी।


यह माना जाता है कि एक सितारा जो बबल नेबुला को पक्षों तक पहुंचाता है, वह सूर्य की तुलना में 40 गुना अधिक भारी हो सकता है। ध्यान दें कि आस-पास के कम चमकीले संरचनाओं के अवलोकन में विवर्तन किरणें कैसे हस्तक्षेप करती हैं।

हबल टेलीस्कोप जैसी वेधशालाओं से छवियों को देखने के आप जिस किरण के आदी हैं, वह मुख्य दर्पण के कारण नहीं, बल्कि उसके अंतिम लक्ष्य पर प्रकाश को केंद्रित करने वाले क्रमिक प्रतिबिंबों की आवश्यकता के कारण दिखाई देती है। ऐसा करने के लिए, आपको किसी तरह से माध्यमिक दर्पण को लगाने और ठीक करने की आवश्यकता है, प्रकाश की धारा पर फिर से ध्यान केंद्रित करना। माध्यमिक दर्पण धारण करने वाली सहायक संरचनाओं की उपस्थिति से बचने का कोई तरीका नहीं है, और वे प्रकाश के मार्ग में हैं। समर्थन की संख्या और स्थान किरणों की संख्या निर्धारित करता है - हबल के लिए चार, जेम्स वेब के लिए छह - और सभी तस्वीरों में देखा जा सकता है।


परावर्तक में रैक के विभिन्न पदों के लिए विवर्तन किरणों की तुलना। आंतरिक चक्र माध्यमिक दर्पण है, बाहरी प्राथमिक है; नीचे किरणों का अंतिम विन्यास दिखाता है।

सभी ग्राउंड रिफ्लेक्टर में ऐसी विवर्तन किरणें होती हैं; ईएलटी उनके पास होगा। 798 वें हेक्सागोनल दर्पण के बीच अंतराल, इस तथ्य के बावजूद कि उनका क्षेत्र दर्पण के कुल क्षेत्र का 1% से अधिक नहीं होगा, किरणों की शक्ति में वृद्धि करेगा। हर बार जब हम एक मंद वस्तु की तस्वीर लेते हैं, जो असफल रूप से उज्ज्वल के करीब स्थित होती है - एक तारा, उदाहरण के लिए - ये विवर्तन किरणें हमारे पास से निकलेगी। यहां तक ​​कि शिफ्ट शूटिंग के उपयोग के साथ, जिसमें दो लगभग समान तस्वीरें एक मामूली बदलाव के साथ ली जाती हैं, और एक को दूसरे से घटाया जाता है, इन किरणों से पूरी तरह से छुटकारा पाना संभव नहीं होगा।


ईएलटी, 39 मीटर व्यास का एक मुख्य दर्पण के साथ, दुनिया की सबसे बड़ी आँख होगी जो आकाश पर तय होती है जब वह अगले दशक की शुरुआत में काम करना शुरू करती है। यह संपूर्ण वेधशाला की शारीरिक रचना के साथ एक विस्तृत प्रारंभिक चित्र है [क्लिक करने योग्य]

लेकिन एचएमटी, जिसमें एक केंद्रीय और छह दर्पण सममित रूप से स्थित हैं, के साथ सात विशाल आठ-मीटर दर्पण हैं, शानदार ढंग से इन विवर्तन किरणों को खत्म करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। छह बाहरी दर्पण तैनात हैं ताकि संकीर्ण भट्ठा प्रकाश-एकत्रित क्षेत्र के किनारे से केंद्र दर्पण तक फैल जाए। द्वितीयक दर्पण को रैक के पतले "मकड़ी पैर" द्वारा समर्थित किया गया है, लेकिन उनमें से प्रत्येक इन स्लॉट्स के ठीक ऊपर स्थित है। चूंकि पोस्ट बाहरी दर्पणों द्वारा उपयोग किए जाने वाले प्रकाश को अवरुद्ध नहीं करते हैं, इसलिए छवि में कोई किरण नहीं होगी।


25 मीटर ऊंची गैस टरबाइन निर्माणाधीन है और यह पृथ्वी की सबसे बड़ी भूमि आधारित वेधशाला बन जाएगी। द्वितीयक दर्पण रखने वाले पदों को दर्पणों के बीच बिल्कुल फिट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

लेकिन इसके बजाय, इस अनूठे पैटर्न में - जिसमें दर्पण और स्तंभों के बीच अंतराल होगा केंद्रीय दर्पण को पार करते हुए - कलाकृतियों का एक नया सेट देखा जाएगा: गोलाकार वस्तुओं ( हवादार डिस्क ) के चारों ओर दिखाई देने वाले मंडलियों का एक सेट जो प्रत्येक स्टार को घेरेगा। ये मंडलियां छवि में खाली स्थानों की तरह दिखेंगी, और टेलीस्कोप के लेआउट के कारण हर जगह दिखाई देंगी। हालांकि, वे बहुत कम तीव्रता के होंगे, और थोड़े समय के लिए दिखाई देंगे; जब रात में आकाश और दूरबीन घूमते हैं, तो ये मंडलियां उस छवि से भर जाएंगी, जो लंबे समय तक संपर्क में रहती है। 15 मिनट के बाद, न्यूनतम समय, वास्तव में, एक सभ्य फोटो प्राप्त करने के लिए, ये मंडलियां पूरी तरह से गायब हो जाएंगी।


ओमेगा सेंटॉरी ग्लोबुलर क्लस्टर का कोर पुराने सितारों से घनी आबादी वाले क्षेत्रों में से एक है। एचएमटी पहले से कहीं अधिक तारों को भेद करने में सक्षम होगा, और बिना किसी विवर्तन किरणों के।

नतीजतन, हम पहले विश्व स्तरीय टेलीस्कोप को सितारों को देखने में सक्षम हैं जैसे वे हैं - विवर्तन किरणों के बिना! उनकी योजना में छोटे समझौते होंगे, जिनमें से सबसे बड़ा एपर्चर के एक छोटे से नुकसान में शामिल होगा। गैस टरबाइन का भौतिक व्यास 25.4 मीटर होगा, हालांकि, प्रकाश एकत्र करने वाले क्षेत्र का व्यास केवल "22.5 मीटर होगा। हालांकि, इस दूरबीन की क्षमताओं के लिए संकल्प और एपर्चर की तुलना में अधिक का एक छोटा नुकसान इसे अन्य सभी से अलग करता है।


हब्बल अल्ट्रा डीप फील्ड प्रोजेक्ट के माध्यम से देखे जाने योग्य ब्रह्मांड में सबसे दूर की कुछ आकाशगंगाएँ हैं। जीएमटी इन सभी आकाशगंगाओं को हबल की तुलना में दस गुना बेहतर रिज़ॉल्यूशन के साथ तस्वीर ले सकेगा।

इसका रिज़ॉल्यूशन 6 से 10 कोणीय मिलीसेकंड से होगा, जो कि तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है - यह हबल से 10 गुना बेहतर है और इसकी तुलना में 100 गुना अधिक संवेदनशील है। वह दस बिलियन प्रकाश-वर्ष की दूरी पर दूर की आकाशगंगाओं की जांच करने में सक्षम होगा, और हम उनके रोटेशन घटता स्थापित करने में सक्षम होंगे, संलयन के संकेतों की तलाश करेंगे, उनसे बहने वाले पदार्थ को मापेंगे, स्टार गठन के क्षेत्रों का अध्ययन करेंगे और आयनीकरण के संकेतों का अध्ययन करेंगे। हम पृथ्वी-एक्सोप्लैनेट्स को प्रत्यक्ष रूप से देखने में सक्षम होंगे, जिसमें प्रॉक्सिमा सेंटोरस बी शामिल हैं , जो हमसे 30 प्रकाश-वर्ष की दूरी पर स्थित है। बृहस्पति जैसे ग्रह 300 प्रकाश वर्ष तक की दूरी पर दिखाई देंगे। हम अंतरजाल के वातावरण और हर जगह दिखने वाले रासायनिक तत्वों के प्रतिशत को भी मापेंगे। हम जल्द से जल्द सुपरमैसिव ब्लैक होल का भी पता लगा सकते हैं।


दूर एक क्वासर या सुपरमैसिव ब्लैक होल हमसे दूर है, इसका पता लगाने के लिए टेलिस्कोप (और कैमरा) जितना अधिक शक्तिशाली है। एचएमटी का लाभ पता चलने के बाद ऐसी अल्ट्रा-दूर की वस्तुओं की स्पेक्ट्रोस्कोपी करने की क्षमता होगी।

और हम घनी आबादी वाले समूहों और वातावरणों में व्यक्तिगत सितारों के प्रत्यक्ष स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप का संचालन करने में सक्षम होंगे, आस-पास की आकाशगंगाओं के संरचनात्मक विवरणों का अध्ययन करेंगे और दो, तीन और कई सितारों की विस्तार प्रणालियों में निरीक्षण करेंगे। इसमें आकाशगंगा के केंद्र में सितारे भी शामिल हैं, जो हमसे 25,000 प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित हैं। और यह सब, स्वाभाविक रूप से, विवर्तन किरणों के बिना।


छवि 5 चाप सेकंड के कोणीय आकार के साथ गैलेक्सी के केंद्र की छवि के संकल्प में सुधार को प्रदर्शित करती है - एचएमटी जैसे भविष्य के दूरबीनों के लिए अनुकूली प्रकाशिकी के साथ केके दूरबीनों से। और केवल एचएमटी पर, तारों में विवर्तन किरणें नहीं होंगी।

दुनिया की सर्वश्रेष्ठ वेधशालाओं में आज हम जो देख सकते हैं, उसकी तुलना में, जमीन पर आधारित दूरबीनों की अगली पीढ़ी हमारे लिए नए मोर्चे की एक आकाशगंगा खोल देगी, जो एक अभूतपूर्व ब्रह्मांड से रहस्य का आवरण तोड़ देगी। ग्रहों, तारों, गैस, प्लाज्मा, ब्लैक होल, आकाशगंगाओं और नेबुला के अलावा, हम पहले की अनदेखी वस्तुओं और घटनाओं को देखेंगे। और जब तक हम उन्हें नहीं देखेंगे, हम यह नहीं जान पाएंगे कि ब्रह्मांड ने हमारे लिए क्या चमत्कार तैयार किए हैं। चालाक और अभिनव जीएमटी परियोजना के लिए धन्यवाद, जिन वस्तुओं को हमने पास के उज्ज्वल सितारों की विवर्तन किरणों के कारण याद किया, वे अचानक हमारे लिए खुल जाएंगे। हमें एक पूरे नए ब्रह्मांड का निरीक्षण करना होगा, और यह अनोखी दूरबीन हमें यह बताएगी कि अब तक कोई क्या देख सकता है।