આપણે નાસાના JWST અંતરિક્ષ ટેલિસ્કોપ વિષે ચર્ચા કરી રહ્યાં છીએ. ભાગ-1, ભાગ-2, તથા ભાગ-3માં JWST પોતાની કક્ષા પર પહોંચી ગયું ત્યાં સુધીની વાત આપણે કરી ચૂક્યાં છીએ. લેખના આ ચોથા, અને છેલ્લા ભાગમાં મારો વિચાર JWSTની અત્યાર સુધીની વૈજ્ઞાનિક કામગીરીની ચર્ચા કરવાનો છે.
ડિસેમ્બર 2021માં લૉન્ચ થયાના એક માસ બાદ JWST પોતાની L2 પોઇન્ટની આસપાસની કક્ષામાં પહોંચી ચૂક્યું હતું, અને લૉન્ચ સમયે તેમાં સંકેલી રાખેલી 50 ચીજને સફળતા પૂર્વક ખોલીને, મુખ્ય અરીસાના અઢાર ભાગને સરખા ગોઠવી, પોતાનું કાર્ય કરવા તૈયાર હતું. તેના પર લાગેલાં ચાર વૈજ્ઞાનિક ઉપકરણની, તેમજ છબી લેતા સમયે ટેલિસ્કોપ પૂરતું સ્થિર રહી શકે છે કે નહીં ત બાબતની ચકાસણી કરી, વૈજ્ઞાનિકોએ JWSTને થોડાં રસપ્રદ ખગોળીય પદાર્થ તરફ તાક્યું. લૉન્ચ પછી છ માસની મહેનત બાદ તારીખ 11 જુલાઈ 2022ના દિવસે અમેરિકાના પ્રમુખે, JWST દ્વારા લીધેલી પહેલી છબી ઔપચારિક રૂપે પ્રકાશિત કરી. તેના બીજા દિવસે એક ઓનલાઈન સમારંભમાં અમેરિકા, યુરોપ તથા કેનેડાના વૈજ્ઞાનિકોએ JWSTએ આ છબી સહિત, પોતાના વૈજ્ઞાનિક ઉદ્દેશને અનુરૂપ ખેંચેલી બીજી ત્રણ છબી પ્રકાશિત કરી.
1) ચાર સો કરોડ પ્રકાશ-વર્ષ દૂર રહેલા એક તારા-વિશ્વના સમૂહ SMAC -0723ની છબી. JWSTની આ સૌથી પહેલી છબી, ખાસ તો તેની હબ્બલ ટેલિસ્કોપે લીધેલી છબી સાથે સરખામણી કરવા લેવામાં આવી હતી.
ઉપરની છબી SMAC-0723 તારા-વિશ્વ સમૂહની હબ્બલ અંતરિક્ષ ટેલિસ્કોપે લીધેલી (ડાબી બાજુ) અને JWSTએ લીધેલી (જમણી બાજુ) ની સરખામણી છે. JWST દ્વારા લીધેલી છબીમાં ઘણી વધુ વિગત દેખાય છે
JWSTની છબીમાં સ્પષ્ટ દેખાતાં કથ્થઇ રંગના અસ્તવ્યસ્ત આકાર SMAC-0723ની પાછળ, ખૂબ દૂર આવેલાં તારા-વિશ્વ છે, જેમનો પ્રકાશ SMAC-0723ના ગુરુત્વાકર્ષણના કારણે, તેની આસપાસ વળીને અનેક છબી બનાવે છે.
2) દક્ષિણનો ચમકતો તારો અગસ્ત્ય (Canopus -કેનોપસ) જેનો ભાગ છે તે કરિના (Carina) નિહારિકા, જ્યાં અગણિત નવા તારા જન્મ લઈ રહ્યા છે. (આ વેબસાઇટના મુખપૃષ્ઠ પર આ જ નિહારિકાની હબ્બલ ટેલિસ્કોપે ખેંચેલી છબી છે.)
3) આપણાથી 25 કરોડ પ્રકાશ-વર્ષ દૂર, ચાર તારા-વિશ્વનું નૃત્ય. છબીમાં બે તારા વિશ્વની અથડામણ, તથા છબીમાં સૌથી ઉપર દેખાતા તારા-વિશ્વના કેન્દ્રની પાસે, જેને ક્વેસાર (Quasar) કહે છે, તેવું 4,000 કરોડ સૂર્યના પ્રકાશ જેટલી આગ ઓકતું ભીમકાય બ્લેકહોલ દેખાય છે. 150 મેગા-પીક્ષેલની આ છબી 1,000 નાની છબીને ભેગી કરી બનાવવામાં આવી છે. આવી છબી તારા-વિશ્વના સર્જન અને તેના જીવનક્રમના અભ્યાસ માટે ઉપયોગી છે.
4) પોતે જ બહાર ફેંકેલા ધૂળ અને વાયુના વાદળની વચ્ચે દેખાતા એક ઝાંખા, મૃતપ્રાય તારાની છબી, જે , તારાના જીવનક્રમ પર પ્રકાશ પાડે છે.
તદુપરાંત, એક, બાહ્ય-ગ્રહ (સૂર્ય-મંડળની બહારના ગ્રહ)ના માતૃ-તારાના પ્રકાશનો ઉપયોગ કરી ગ્રહના વાતાવરણના બંધારણ, તેમાં રહેલાં વાયુને શોધી કાઢવાના પ્રયાસના પરિણામ પણ સમારંભમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યાં. આવા અભ્યાસ બાહ્ય-ગ્રહ પર જીવનની શોધમાં મદદ રૂપ બની શકે.
શરૂઆતની છબીના પ્રકાશન બાદ JWST સતત વ્યસ્ત રહ્યું છે, અને લગભગ દરરોજ કોઈ નવી શોધખોળના સમાચાર આપતું રહ્યું છે. આ સમાચારમાં, બીગ-બેન્ગ પછી માત્ર 30 કરોડ વર્ષ બાદની એક તારા-વિશ્વની છબી પણ છે અને ખગોળશાસ્ત્રીના માનવા પ્રમાણે, આ છબી જુના તારા-વિશ્વની શોધની શરૂઆત માત્ર છે!
JWST માત્ર તારા-વિશ્વ જ નહીં, પણ એકલદોકલ તારાના જન્મનો પણ અભ્યાસ કરે છે. આવા એક તારાની ((L1527) છબી 16 નવેમ્બર 2022ના રોજ પ્રસિદ્ધ થઈ છે. છબીમાં, જન્મ લેતો તારો તો છબીની બરોબર મધ્યમાં પોતાની આસપાસ ઘૂમી રહેલા વાયુ તથા ધૂળના વાદળમાં છૂપાયેલો છે, પરંતુ તેમાંથી નિકળતો ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ તેની ઉપર તથા નીચે દેખાતા વાયુના મહાકાય વાદળને પ્રકાશિત કરે છે. 450 પ્રકાશ વર્ષ દૂરનો, માત્ર 100,000 વર્ષની ઉંમરનો આ તારો હજુ પણ પોતાની આસપાસના વાયુને પોતાનામાં સમાવી રહ્યો છે.
JWSTની કેટલીક શોધ આશ્ચર્યજનક છે. ખગોળશાસ્ત્રની સહજ માન્યતા હતી કે બ્રહ્માંડની શરૂઆતમાં બનેલાં તારા-વિશ્વનો આકાર અનિયમિત હોવો જોઈએ, કેમ કે, તે સમયે તારા-વિશ્વ એકબીજાથી એટલાં નજીક હતાં કે દરેક તારા-વિશ્વના ગુરૂત્વાકર્ષણની અસર તેના પડોશી તાર-વિશ્વ પર પડતી. વળી, બીગ-બેન્ગના સમયે માત્ર હાઈડ્રોજન તથા હિલિયમ, (અને થોડી માત્રામાં લિથિયમ) તત્ત્વ ઉત્પન્ન થયાં હતાં. બાકીના ભારે તત્ત્વ તો તારાના પેટાળમાં જન્મ્યાં છે. તેથી બ્રહ્માંડના પ્રથમ તારામાં હાઈડ્રોજન અને હિલિયમ સિવાય બીજાં કોઈ તત્ત્વ ન દેખાવા જોઈએ. પરંતુ JWSTએ ઝડપેલી દૂરના તારા-વિશ્વની છબી દર્શાવે છે કે બીગ-બેન્ગના માત્ર 30 કરોડ વર્ષ બાદના તારા-વિશ્વ પૈકી ઘણા તારા-વિશ્વ નિયમિત આકારના છે અને તેમાં થોડુંક પ્રમાણ ઓક્સિજન વાયુનું પણ દેખાય છે. આટલું પૂરતું ન હોય તેમ, JWSTએ એક બીજું આશ્ચર્ય પેદા કર્યું. હાલની માન્યતા પ્રમાણે, જો બીગ-બેન્ગ પછી 25-30 કરોડ વર્ષે નવા તારા તથા તારા-વિશ્વના જન્મ રૂપે બ્રહ્માંડનું પરોઢ ઉગ્યું, તો તેના ૩૦૦ કરોડ વર્ષ બાદ, નવા તારાની ઉત્પત્તિનો દર સૌથી વધુ રહ્યો. ખગોળશાસ્ત્રી આ યુગને બ્રહ્માંડનું મધ્યાહ્ન (Cosmic Noon- કોસ્મિક નૂન) કહે છે. ખગોળશાસ્ત્રીઓને આ યુગમાં મોટાં ભાગે આકાશગંગા જેવા “પરિપક્વ” તારા-વિશ્વ જોવાની અપેક્ષા હતી. પરંતુ, JWSTની આ સમયની ઇન્ફ્રારેડ છબીમાં નવાં, નાના તારા-વિશ્વ ધાર્યા કરતાં વધુ પ્રમાણમાં જોવા મળ્યાં. (વિખ્યાત સામાયિક “નેચર”માં આ બાબતનો લેખ પ્રસિદ્ધ થતાં જ જેઓ બીગ-બેન્ગ થિયરી માનતા નથી તેઓ તથા બીજા વિજ્ઞાન વિરોધી જૂથ સક્રિય થઈ ઉઠ્યા, અને તેમણે બીગ-બેન્ગ થિયરી પરના હુમલા તેજ કરી દીધાં. પરંતુ વૈજ્ઞાનિકના માનવા મુજબ તેવી કોઈ ચિંતા કરવાની ની હાલ જરૂર નથી.)
પોતાના સૂર્ય-સમાન તારાની આસપાસ ફરતાં બાહ્ય-ગ્રહને જુદી-જુદી રીતે શોધી કાઢવામાં અને તેમના કદ, વજન, અને વાતાવરણ સુદ્ધાંનો અંદાજ લગાવવામાં હવે ખગોળશાસ્ત્રી હવે પાવરધા થઈ ગયાં છે. પરંતુ તેમની છબી લેવાની કળા પર હજુ તેમનો હાથ સંપૂર્ણ પણે બેઠો નથી. બાહ્ય-ગ્રહના માતૃ-તારકની ચમક ગ્રહની ચમક કરતાં કરોડો ગણી હોઈ શકે. વળી સેંકડો પ્રકાશ-વર્ષ દૂરથી જોતાં બાહ્ય-ગ્રહ અને માતૃ-તારક એકદમ પાસે દેખાય. તેથી બાહ્ય-ગ્રહની છબી ખેંચવી તે એક સર્ચ-લાઈટની એકદમ પાસે રાખેલી મીણબત્તીની છબી ખેંચવા જેટલું મુશ્કેલ કામ છે. આવી છબી ખેંચવા માટે વૈજ્ઞાનિક એક નાની ચકતી જેવું ઉપકરણ વાપરે છે. આ ચકતી, તારાના પ્રકાશને ટેલિસ્કોપમાં પ્રવેશવા નથી દેતી, એક રીતે તારાના ગ્રહણ જેવી સ્થિતિ ઉત્પન્ન કરે છે. આવા ઉપકરણ મૂળ રૂપે સૂર્યની આસપાસ દેખાતા તેના આભામંડળ (Corona- કોરોના)ની છબી ખેંચવા માટે વપરાતાં હતાં તેથી તેમનું નામ કોરોનાગ્રાફ (Coronagraph) પડ્યું. JWSTના બેઉ કેમેરા આવા કોરોનાગ્રાફથી સજ્જ છે. તેનો ઉપયોગ કરી, ગયા ઓગસ્ટ માસમાં JWSTએ આપણાથી 700 પ્રકાશ-વર્ષ દૂર Centaurus (સેન્ટોરસ) તારા-મંડળ (દક્ષિણ દિશામાં દેખાતું તારા-મંડળ, જેમાં આપણાથી સૌથી નજીકના તારા જય તથા તેના સાથીદાર દેખાય છે) માં આવેલા, લગભગ સૂર્ય જેવા જ તારા HIP 65426ની આસપાસ ભ્રમણ કરતા ગ્રહની છબી પોતાના બે કેમેરામાં ઝડપી.
JWSTની નજર માત્ર કરોડો પ્રકાશ-વર્ષ દૂરના પદાર્થ પર જ પડે છે તેવું નથી. તેણે આપણા પડોશ પર પણ નજર નાખી લીધી છે. ગુરુ ગ્રહ તો JWST માટે એટલો પાસે છે કે તેના પોતાની કક્ષામાં પરિભ્રમણને કારણે, તેની છબી લેવા માટે JWSTને તેની પાછળ સતત ફેરવવું પડતું હતું, જે એક રીતે JWSTની ક્ષમતાની કસોટી હતી. વીજ-ભાર વાળા રજકણોને કારણે પૃથ્વીના ધ્રુવ પ્રદેશ પર દેખાતી ધ્રુવ-જ્યોતિ, જેને અરૌરા (Aurora) કહે છે, તેવો જ પ્રકાશ JWSTએ ઝડપેલી ગુરુ ગ્રહની આ છબીમાં ગ્રહના ધ્રુવ પ્રદેશ પર પણ જોવા મળે છે. JWSTની સૂર્ય-મંડળની બધી છબી પૈકી વલય સહિતના નેપ્ચ્યુન ગ્રહની છબી મને સૌથી સુંદર લાગે છે.
JWSTની વૈજ્ઞાનિક ખોજનું સૌથી રસપ્રદ પાસું તેમાં મારા-તમારા જેવા સામાન્ય માનવીનું યોગદાન છે. JWST જે મૂળ, (Raw- રૉ) ડેટા મોકલે છે, તે સીધો, છબી રૂપે પ્રકાશિત કરી શકાય તેવો નથી. તેમાંથી નયન-રમ્ય, તથા વિજ્ઞાનને ઉપયોગી તેવી છબી બનાવવા માટે તેના પર ઘણી જટિલ પ્રક્રિયા કરવી પડે છે. નાસા, તેના સહયોગી સ્પેસ ટેલિસ્કોપ સાયન્સ ઈન્સ્ટીટ્યુટ દ્વારા, શરૂઆતનો JWSTનો રૉ ડેટા નિ:શુલ્ક તથા કોઈ રોકટોક વિના, વિજ્ઞાનમાં રસ ધરાવતી કોઈ પણ વ્યક્તિ અથવા સંસ્થાને પૂરો પાડે છે. આવી ઘણી બધી વ્યક્તિ, જેને નાસા “નાગરિક વૈજ્ઞાનિક” (Citizen Scientist- સીટીઝન સાયન્ટિસ્ટ) તરિકે ઓળખે છે, તેઓ JWSTના ડેટા પર પ્રક્રિયા કરી તેમાંથી વૈજ્ઞાનિકને ઉપયોગી થાય તેવી છબી બનાવે છે. આવા એક નાગરિક વૈજ્ઞાનિક જ્યુડી સ્મીટ્ટ (Judy Schmitt) આ કાર્યમાં એટલાં નિપુણ બની ગયા છે કે, નાસા પણ તેઓનો ઋણસ્વીકાર કરે છે.
કોઈ અણધારી ટેકનિકલ સમસ્યા ઊભી ન થાય તો JWSTનો જીવનકાળ તેની કક્ષામાં સુધારો કરવામાં વપરાતું ઇંધણ કેટલો સમય ચાલે છે, તેના પર આધાર રાખે છે. લૉન્ચ સમયે તેમાં જે ઇંધણ ભરવામાં આવ્યું હતું, તેના બે ઉપયોગ હતાં. પ્રથમ તો, તેને લૉન્ચ કરનાર એરિયાન-5 રોકેટની પોતાની ચોકસાઈ (Accuracy એક્યુરસી) સીમિત છે. આ સીમિત ચોકસાઈને કારણે લૉન્ચ પછી JWSTના પથમાં જે ભૂલ બાકી રહી જાય, તેને JWST પર લાગેલાં થ્રસ્ટરને પેટાવી સુધારવી પડે, અને તે માટે ઇંધણ વાપરવું પડે. JWST પોતાની L2 કક્ષામાં પહોંચી જાય ત્યાર બાદ, તેને પોતાની કક્ષામાં રાખવા માટે જે ઇંધણ બચે, તે JWSTનો જીવનકાળ નક્કી કરે. લૉન્ચ પહેલાં JWSTના જીવનકાળનું અનુમાન કરવા માટે ઇજનેરોએ ધારી લીધું કે એરિયાન-5ની કામગીરી જેટલી પણ ખરાબ હોઈ શકે, તેટલી ખરાબ હશે. જો આવું બને તો પથમાં શરૂઆતના સુધારા બાદ JWSTમાં બચેલું ઇંધણ દસ વર્ષ ચાલી શકે તેમ હતું. પરંતુ, એરિયાન-5 રોકેટની કામગીરી એટલી સારી રહી, કે લૉન્ચ બાદ JWSTના પથમાં ખાસ સુધારાની આવશ્યકતા ન રહી, અને દસની જગાએ આશરે પચીસ વર્ષ ચાલે એટલું ઇંધણ બચી ગયું. તેથી, હબ્બલ ટેલિસ્કોપની માફક JWST પણ પોતાના નિર્ધારિત જીવનકાળથી ઘણા વધુ સમય માટે સેવા આપી શકે છે.
આ સારા સમાચારની સાથે બીજા એકાદ-બે સમાચાર થોડી ચિંતા પમાડે તેવાં છે. અંતરિક્ષમાં ભ્રમણ કરતાં દરેક યાન પર રેતીના કણથી પણ નાના માઇક્રોમીટીઓરોયડ (micrometeoroid – સૂક્ષ્મ ઉલ્કા) ભારે ગતિથી અથડાતા રહે છે. લૉન્ચ પછી લગભગ દર માસે એક વખત JWSTના મુખ્ય અરીસા સાથે પણ આવી અથડામણ થતી રહી. આમ તો હલકા વજનના કારણે, માઇક્રોમીટીઓરોયડની અથડામણ મોટા ભાગે હાનિકારક હોતી નથી. પરંતુ ગયા મે માસમાં એક માઇક્રોમીટીઓરોયડની અથડામણને કારણે JWSTના અરીસાના એક ભાગને નોંધપાત્ર નુકસાન થયું. હાલમાં તો આ નુકસાનને કારણે JWSTની કામગીરી પર કોઈ અસર પડી નથી, પરંતુ આવી અથડામણ જો વારંવાર થતી રહે તો ટેલિસ્કોપની કામગીરી નબળી પડી શકે. છેલ્લા સમાચાર પ્રમાણે નાસાએ આ પ્રશ્નનો એક સાદો અને સરળ ઉકેલ શોધી કાઢ્યો છે. આપણો રેલગાડીની સફરનો અનુભવ કહે છે કે આપણે જો ખુલ્લી બારી પાસે ટ્રેનની ગતિની દિશાથી વિરુદ્ધ દિશા તરફ મોં રાખીને બેસીએ તો ઉડતી ધૂળ અને કાંકરી ઓછી હેરાન કરે. બરોબર તેવી જ રીતે, શક્ય હોય ત્યાં સુધી, JWST અવલોકન માટે કક્ષામાં તેની જે ગતિ (કલાકના આશરે 1,08,000 કિલોમીટર) છે, તેની દિશાથી વિરુદ્ધ દિશા તરફ જુએ, તો તેના પર પડતા માઇક્રોમીટીઓરોયડની JWSTની સાપેક્ષમાં ગતિ, અને તેથી અથડામણને કારણે થતું નુકસાન ઘટી જાય. આ ઉપરાંત ઇજનેરો માટે એક બીજી પણ મુસીબત ઊભી થઇ હતી. JWSTના એક કેમેરા, MIRI, જેનો ચાર રીતે ઉપયોગ શક્ય છે, તેના એક ભાગમાં ખરાબી ઉત્પન્ન થઈ હતી અને ચાર પૈકી એક રીતનો ઉપયોગ બંધ કરવો પડ્યો હતો. પરંતુ, છેલ્લા સમાચાર મુજબ, ઇજનેર આ ખરાબીનો ઉકેલ લાવવામાં સફળ રહ્યાં છે, અને હવે MIRI સંપૂર્ણ પણે કામ કરી શકે તેમ છે. આમ હાલ તુરત તો, JWSTએ પોતાની કારકિર્દીની શરૂઆતમાં જ આપેલા ઝાટકાને સહવામાં ઇજનેર સફળ રહ્યાં છે. આશા રાખીએ કે ભવિષ્યમાં પણ તેમને આવી જ સફળતા મળતી રહે.
આ સાથે હું જેમ્સ વેબ્બ અંતરિક્ષ ટેલિસ્કોપની અત્યાર સુધીની કહાણી- અલબત્ત, મારી સમજ પ્રમાણેની- સમાપ્ત કરું છું. આશા રાખું કે વાચક મિત્રોને તે ઉપયોગી લાગી હોય. આપના પ્રતિભાવ, ટિપ્પણી, તથા સૂચન હંમેશ મુજબ આવકાર્ય છે.