विश्वाचे वय - लेखांक १ / ४

विश्वाचे वय नक्की किती ?  याबाबत आपल्याकडे असलेली परंपरागत धारणा आणि आधुनिक विज्ञानाच्या संकल्पना यांची सांगड घालण्याचा एक प्रयत्न.

सध्याच्या समजुतीनुसार विश्वाचे वय अंदाजे १३.८२ अब्ज वर्षे इतके आहे असे वैज्ञानिक मानतात. पण हे ठरवण्यासाठी झालेला प्रवास खूप मोठा आहे आणि तो प्रवास या आकड्यावर थांबेल असे वाटत नाही. असे का ? हे समजून घेण्यासाठी विश्वाचे वय कसे ठरवले आहे ते समजून घ्यायला हवे.

Big Bang च्या लगेच नंतर अतितप्त असलेला आणि अतिप्रचंड घनतेने एकत्र राहिलेला हायड्रोजन हा प्लाजमाच्या, अर्थात आयनीभूत, जगड्व्याळ मेघाच्या स्वरूपात होता आणि त्याला स्वत:चे असे तेज होते. या काळातही विश्व प्रसरण पावण्याची व पर्यायाने हा प्लाजमा थंड होण्याची प्रक्रिया सुरूच होती.  या दरम्यान एक वेळ अशी आली की यातील प्लाजमाचे रूपांतर हायड्रोजनच्या उदासीन अणूमध्ये झाले. ही प्रक्रिया Big Bang च्या नंतर साधारण ३ लाख ७८ हजार वर्षांनी घडली असे वैज्ञानिक मानतात, पहिला तारा तयार होण्याच्या कितीतरी आधी. ही प्रक्रिया होत असताना जो प्रकाश निर्माण झाला त्याचे अस्तित्व आपल्याला सर्वप्रथम १९६४ मध्ये जाणवले,  विद्युत-चुंबकीय प्रारणांच्या स्वरूपात. अवकाशाचे असे प्रदेश जिथे कोणतीही आकाशगंगा, तारा वा प्रकाश उत्सर्जित करू शकेल अशी कोणतीही अवकाशीय वस्तू नाही,  (सध्याच्या) कोणत्याही व कितीही मोठ्या आकाराच्या दूरदर्शकातूनही अवकाशाचा जो भाग, पूर्णपणे काळोखा दिसतो, अशा भागात, या प्रारणांचे अत्यंत क्षीण अस्तित्व, केवळ रेडियो दूरदर्शकाच्या माध्यमातून जाणवते. याला वैज्ञानिक भाषेत Cosmic microwave background (CMB)असे म्हटले जाते.

ESA (Europian Space Agency) ने  Planck या नावाची वेधशाळा, मे २००९ मध्ये अवकाशात धाडली. १५ महिन्यांचे अपेक्षित अवतारकार्य असलेल्या या अवकाशस्थ वेधशाळेने, चक्क ४ वर्षापेक्षाही अधिक काळ उत्तम काम केले. या वेधशाळेच्या अनेक उद्दिष्टांपैकी सर्वात महत्त्वाचे होते ते, Big Bang नंतर निर्माण झालेल्या प्रकाशामुळे अवकाशात जाणवणार्‍या, या विद्युत-चुंबकीय प्रारणांचा मागोवा घेणे.  या

आधी Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) नामक नासाच्या एका प्रोबने हे काम मर्यादित प्रमाणात केले होते, पण Planck सोबत असलेली उपकरणे ही सर्वार्थाने अधिक क्षमतेची होती. अवकाशात सर्वत्र पण तरीही अब्जावधी प्रकाशवर्षे दूर असणार्‍या आणि अनेक 'अंधार्‍या' भागातून येणारी हा क्षीण प्रारणे, वास्तविक अर्थाने निर्माण झाली तेंव्हा प्रारणांच्या स्वरूपात नसून प्रकाशाच्या रूपात होती. पण आपल्यापर्यंत पोहोचायला या प्रकाशाला अब्जावधी वर्षे लागली आहेत. या काळात प्रसरणशील विश्वातून प्रवास करताना, त्या प्रसरणाला झेलताना, एका अर्थाने या प्रकाशलहरी ताणल्या गेल्या.  प्रकाशाची तरंगलांबी इतकी वाढली की आपल्यापर्यंत पोहोचेपर्यंत त्या प्रकाशाचे मायक्रोवेव्ह लहरींमध्ये रूपांतर झाले. ४ वर्षांच्या अवतारकाळात Planck ने पूर्ण अवकाशाचे दोनदा सूक्ष्म निरीक्षण केले. याचे फलित म्हणून Planck ने जी भरीव कामगिरी केली त्यातील एक होती, CMB चा पूर्ण अवकाशाचा नकाशा, हबल स्थिरांकाचे सुधारीत मूल्य आणि पर्यायाने विश्वाचे वय. 

हबल स्थिरांक म्हणजे काय ?   १९२० मध्ये एडविन हबल नावाच्या वैज्ञानिकाने (अवकाशात आत्तापर्यंत सर्वोत्कृष्ट कामगिरी करणार्‍या हबल वेधशाळेचे नाव याच्या सन्मानार्थ दिले आहे.) असा एक सिद्धांत मांडला की आकाशगंगांचा परस्परांपासून दूर जाण्याचा वेग हा त्यांच्यातील अंतराशी समप्रमाणात वाढतो.  यासाठी वापरलेले सूत्र होते  (वास्तविक हे काहीसे सुलभीकरण आहे)

१)  V = H. * r  

इथे r हे दोन आकाशगंगांमधले अंतर असून H. हा हबल स्थिरांक आहे. हबल स्थिरांक म्हणजे विश्व प्रसरणाच्या वेगाचे मूल्य आणि त्याचे एकक आहे कि.मी / सेकंद / मेगापार्सेक .  (१ मेगापार्सेक म्हणजे साधारण  ३.०८५७ × १०^१९ कि.मी. ).   Planck ने पाठविलेल्या माहितीचे विश्लेषण करून अंतिमत: हबल स्थिरांकाचे मूल्य ६७.७४±०.४६ इतके नक्की करण्यात आले.  हबलच स्थिरांक व अधिकतम संभाव्य वेग

(अर्थात प्रकाशवेग)  यांचे मूल्य भरल्यास हे सूत्र होईल

२) r = प्रकाशवेग / हबल स्थिरांक 

३)  अर्थात  r = प्रकाशवेग / ६७.७४    इथे r हे प्रकाशाच्या अशा स्त्रोताचे अंतर आहे जो आपल्यापासून प्रकाशवेगाने दूर जात आहे आणि प्रकाशवेगाने जाणार्‍या सर्व प्रकाशस्त्रोतांमध्ये आपल्याला 'सर्वात जवळ' आहे.  (यापेक्षा अधिक दूर असणार्‍या प्रकाश  स्त्रोतापासून आपल्याकडे प्रकाश कधीही पोहोचू शकणार नाही)

हबलच्या नियमाप्रमाणे आकाशगंगा जर परस्परांपासून सतत वाढत्या वेगाने दूर जात असतील (अंतराच्या समप्रमाणात), तर एक वेळ अशी येईल जेंव्हा आकाशगंगांचा परस्परांपासून दूर जाण्याचा वेग हा प्रकाशवेगाइतका होईल आणि सध्याच्या आपल्या गृहितकांमधील एक प्रमुख गृहीतक हे आहे की प्रकाशवेगापेक्षा अधिक वेगाने काहीही जाऊ शकत नाही. याचाच दुसरा अर्थ असा की, विश्वातील सर्वात दूरचा प्रकाश जो आपल्याला दिसू शकतो (किंवा शकला), त्याचा जो काही स्त्रोत असेल त्याचा आपल्यापासून दूर जाण्याचा वेग हा प्रकाशवेगाइतका (c) आहे.  अर्थात अंतर = वेग * काळ  या सूत्रात जर काळ म्हणजे विश्वाचे वय असे मानले तर सर्वात दूरच्या दिसलेल्या वा दिसणार्‍या प्रकाशासाठी :

४) विश्वाचे वय =  अधिकतम कापलेले अंतर / अधिकतम संभाव्य वेग   

५)  अर्थात  विश्वाचे वय =  सर्वात दूरच्या दिसलेल्या प्रकाशाचे आपल्यापासूनचे अंतर  /   प्रकाशवेग  या सूत्राने निश्चित करता येईल.
आता सूत्र क्रमांक ५ मध्ये, सूत्र ३ चा वापर केल्यास आपल्याला मिळेल :

६)  विश्वाचे वय =  (प्रकाशवेग  / ६७.७४) / प्रकाशवेग     =  १ / ६७.७४   =  १ / हबल स्थिरांक. 

थोडक्यात हबल स्थिरांकाचा inverse घेतला असता आपल्याला विश्वाचे संभाव्य वय कळू शकते.  (इथे प्रकाशाचा वेग हा सर्वत्र आणि सर्वदा कायम राहतो आणि त्यापेक्षा अधिक वेगाने कोणतीही वस्तू जाऊ शकत नाही हे गृहीतक आहे !)

इथे एक लक्षात घेतले पाहिजे की विश्वाचे वय हे सतत वाढत राहणार असल्यामुळे आणि विश्व प्रसरणशील असल्यामुळे हबल स्थिरांक हा देखील काळानुरूप, अतिअतिसूक्ष्म मानाने  घटत राहणार आहे.  शिवाय विविध माध्यमातून, वेगवेगळ्या पद्धतीने मोजलेल्या हबल स्थिरांकाचे मूल्य देखील वेगवेगळे येते. उदा. WMAP चा सात वर्षांची माहिती एकत्र केली असता ७१.०±२.५, , WMAP ची माहिती व इतर काही मापनांची माहिती एकत्र केली असता ७०.४±१.३,  WMAP ची ९ वर्षांची माहिती एकत्र केली असता ६९.३२±०.८०. Planck चे देखील असेच आहे. वर दिलेला ६७.७४±०.४६ हे मूल्य मोहिमेच्या शेवटच्या माहितीच्या आधारे आहे. हबल वेधशाळेने २०१६ च्या शेवटी मोजलेला हबल स्थिरांक ७१.९ (+२.४, -३.०) इतका आहे.  पण या सर्व निरीक्षणातून निश्चित होणार्‍या हबल स्थिरांकाची सर्व मूल्ये ही ६७ ते ७३ या मर्यादेत आहेत.

वर उल्लेखलेले हबल स्थिरांकाचे मूल्य  ६७.७४ कि.मी / सेकंद / मेगापार्सेक इतके आहे.  

याचा inverse (१ / हबल स्थिरांक)  अर्थात विश्वाचे अनुमानित वय हे   (१ मेगापार्सेक / ६७.७४ किमी) सेकंद इतके येते. 
एका वर्षात ३,१५,५७,६०० सेकंद असतात. म्हणजेच  विश्वाचे अनुमानित वय हे   (१ मेगापार्सेक / (६७.७४  कि.मी *  ३,१५,५७,६००) वर्षे इतके  येते.
  
एका वर्षात ३,१५,५७,६०० सेकंद असतात. म्हणजेच  विश्वाचे अनुमानित वय हे   (१ मेगापार्सेक / (६७.७४  कि.मी *  ३,१५,५७,६००) वर्षे इतके  येते.  

∴ विश्वाचे अनुमानित वय  = ((१ मेगापार्सेक / ३,१५,५७,६००) / ६७.७४  कि.मी) वर्षे

--
प्रकाशाचा वेग २,९९,७९२.४५८  किमी प्रति सेकंद,
∴ एका वर्षात प्रकाश २,९९,७९२.४५८  किमी  x ३,१५,५७,६०० सेकंद  = ९४,६०,७३,०४,७२,५८०.८ किमी  = १ प्रकाशवर्ष
१ पार्सेक म्हणजे  ३.२६१६ प्रकाशवर्षे
∴ १ मेगापार्सेक = ३२,६१,६०० प्रकाशवर्षे
∴ १ मेगापार्सेक = ३२,६१,६०० x ९४,६०,७३,०४,७२,५८०.८ किमी
∴ १ मेगापार्सेक =  ३,०८,५७,११,८५,०९,३६,९५,३७,२८० किमी
--

∴ विश्वाचे अनुमानित वय =  (३,०८,५७,११,८५,०९,३६,९५,३७,२८० / ३,१५,५७,६००) / ६७.७४ ) वर्षे इतके येते.
∴ विश्वाचे अनुमानित वय =  (९,७७,८०,३०,८१,०१२.८ / ६७.७४ )  वर्षे     (इथे ६७.७४ हा हबल स्थिरांक आहे)
∴ विश्वाचे अनुमानित वय ≈ १४,४३,४६,४८,३७६ वर्षे
∴ विश्वाचे अनुमानित वय ≈ १४.४३५ अब्ज वर्षे

सुरुवातीस उल्लेख केलेल्या १३.८२ अब्ज वर्षे या वयापेक्षा, हे वय काहीसे अधिक आहे. पण इथे हे लक्षात घेतले पाहिजे की, हबल स्थिरांकाचे मूल्य आपण ६७.७४ इतके घेतले आहे.  मात्र हबल स्थिरांक हा खर्‍या अर्थाने स्थिरांक नाही, विश्वाच्या वयानुसार, प्रसरणानुसार त्याचे मूल्यही बदलत जाते. अर्थात वेगाचे derivation होऊन त्वरण (acceleration) विचारात घ्यावे लागते.  यानुसार गणितही बदलत जाते. हबल स्थिरांकाचे बदलणारे मूल्य लक्षात घेता,  सध्याच्या अंतिम अनुमानानुसार विश्वाचे वय १३.७९९±०.०२१ अब्ज वर्षे  इतके आहे.

====

आपण यांना पाहिलत का ?

नुकत्याच झालेल्या निवडणुकांच्या निकालांमुळे, कोशात गेलेल्या काही व्यक्तींबद्दल ही पोस्ट नाही.  :-)

'आपण यांना पाहिलत का ?' या शीर्षकाचा फार पूर्वी दूरदर्शनवर एक कार्यक्रम असे. आता तसा कार्यक्रम सुरू आहे की नाही ते माहित नाही.  हरवलेल्या व्यक्तींची माहिती प्रसारित करून, त्यांना शोधण्याच्या प्रयत्नांचा तो एक भाग होता. मला आठवत आहे त्याप्रमाणे,  त्या कार्यक्रमाअंतर्गत,  त्या कार्यक्रमामुळे सापडलेल्या व्यक्तींची माहिती देखील काही काळ दाखविली जात असे.

चंद्रयान - १ 'सापडल्याची' बातमी  आज वाचली आणि का कुणास ठाऊक, त्या कार्यक्रमाची आठवण झाली. वास्तविक अर्थाने, या दोन गोष्टींचा तसा थेट काहीही संबंध नाही. एखादी जवळची व्यक्ती हरवणे, ही भावनिकदृष्ट्या विलक्षण तणाव देणारी आणि वैयक्तिक स्तरावर आयुष्य ढवळून काढणारी गोष्ट आहे. या दृष्टिकोनातून, एखाद्या हरवलेल्या यानाची आणि व्यक्ती हरवण्याच्या घटनेशी तुलनाच होऊ शकत नाही.  पण तरीही मला या कार्यक्रमाची आठवण झाली, याचे मुख्य कारण हेच आहे की केवळ दीड मीटर घनाकृती आकार असलेले आणि ज्याच्याशी सर्व संपर्क तुटून, जवळजवळ सात वर्षे उलटून गेली आहेत, असे 'चिमुकले'  यान, अवाढव्य चांद्रपरिसरातून शोधून काढणे आणि हरवलेली व्यक्ती लोकसंख्येच्या महासागरातून शोधून काढणे, यामागे असलेले अथक प्रयत्न सारखेच आहेत.

तसे वास्तविक २ जुलै २०१६ लाच, JPL ने त्यांच्या California आणि  West Virginia इथल्या भूस्थित रडार प्रणालीचा संयुक्तपणे उपयोग करून हे निश्चित केले होते की, २८ ऑगस्ट २००९ रोजी संपर्क तुटलेले, चंद्रयान-१,  'हरवलेले' नसून, साधारण १६० ते २०० किमी अंतरावरून, चंद्राभोवती प्रदक्षिणा घालत आहे. पण ही बातमी त्यावेळेस, ठळकपणे समोर आली नव्हती. आणि त्याचे महत्त्वाचे कारण बहुदा हेच असावे की अशा यानाची कक्षा अचूकपणे निश्चित केल्याशिवाय, त्याच्यावर 'लक्ष' ठेवणे शक्य नसते.

त्यातून गुरुत्वाकर्षणाच्या बाबतीत चंद्र एक विलक्षण उपग्रह आहे. अनेक अवकाशीय वस्तूंप्रमाणे, चंद्राचे गुरुत्वाकर्षण देखील त्याच्या पृष्ठभागावर सर्वत्र, समान नाही. ज्याला Mass concentration किंवा लघुरूपात  Mascon असे म्हटले जाते, असे  Gravitational anomaly (गुरुत्वीय विसंगती) निर्माण करणारे विभाग चंद्रावर अनेक ठिकाणी आहेत.  Mass concentration अर्थात वस्तुमानाची घनता जास्त असणे, यामुळे निर्माण होणारे गुरुत्वाकर्षण, वस्तुत: इतर ठिकाणांपेक्षा जास्त असायला हवे, जसे पृथ्वीवर हवाई बेटांजवळ एका ठिकाणी आढळून आले आहे. पण चंद्रावर केवळ धन गुरुत्वीय विसंगती असलेले Mascon नाहीत. काही ठिकाणी गुरुत्वीय विसंगती, ऋण स्वरूपाची देखील आहे. अर्थात चंद्रावर  Mascon या गटात मोडणारी, काही विवरे अशी आहेत की जिथले गुरुत्वाकर्षण, चंद्राच्या सर्वसाधारण गुरुत्वाकर्षणापेक्षा कमी आहे. (खरंतर याला Mascon न म्हणता दुसरा शब्द वापरायला हवा.)

संख्येने लक्षणीय आणि विविध ठिकाणी असलेल्या, चंद्रावरील अशा 'धन' आणि 'ऋण' Mascon मुळे, चंद्राभोवती फिरणार्‍या कुठल्याही वस्तूची कक्षा स्थिर राखणे, राहणे ही अत्यंत अवघड गोष्ट आहे. योग्य आखणी नसेल तर चंद्राभोवती फिरणारी कोणतीही 'वस्तू' कालांतराने Decaying orbit मध्ये प्रवेश करते आणि अंतिमत: चंद्रावर आदळून नष्ट होते. बहुदा म्हणूनच अनेक निरीक्षणानंतर जेंव्हा चंद्रयानाची कक्षा निश्चित केली गेली, त्यानंतरच चंद्रयान सापडल्याची बातमी अधोरेखित केली असावी. 

प्रत्यक्ष संपर्क प्रस्थापित करणे शक्य नसल्यामुळे चंद्रयान इस्रोकडे कोणतीही माहिती पाठवू शकणार नाही आणि त्यामुळे इस्रोला या शोधाचा तसा काही उपयोग होऊ शकणार नाही  हे जरी खरे असले, तरीही  (दुसर्‍या देशाच्या) इतक्या चिमुकल्या वस्तूला इतक्या दूरवरुन शोधणे शक्य झाले ही घटना, भविष्यकाळात वाढत जाणार्‍या अवकाश मोहिमांच्या दृष्टिकोनातून, अत्यंत उत्कृष्ट गोष्ट आहे.  एक उपयुक्त तंत्रज्ञान विकसित होत आहे याची ग्वाही देत आहे.

--
चंद्रावर पाणी असल्याचा शोध लावल्यामुळे चंद्रयानापासून मिळणार्‍या, भविष्यात मिळू शकणार्‍या माहितीची उपयुक्तता निश्चितच वाढली होती, ही गोष्ट आणि आत्ता आलेली ही बातमी यांचा एकत्र विचार करताना,  कुणाच्याही मनात तिरपागडा प्रश्न येत असेल तर तो महत्प्रयासाने मागे सारणे आवश्यक.  :-)  चंद्रयान हॅक केले गेले असावे, असे मला बिलकूल वाटत नाही.  :-)   तशी वेळ यायला अजून अवकाश आहे अशी मला आशा आहे.
--

मूळात हे लक्षात घ्यायला  हवे की अंतराळात 'हरवलेले' चंद्रयान, पहिले यान नाही आणि हरवल्यानंतर सापडलेले किंवा शोधून काढलेले देखील पहिले यान नव्हे. प्रक्षेपणाच्यावेळी, उद्दीष्ट साध्य झाल्यानंतर वा कार्यकाल 'खर्‍याखुर्‍या' अर्थाने संपल्यामुळे, पृथ्वीशी संपर्क तुटून,अंतराळात 'हरविलेल्या' मानवनिर्मित 'वस्तुंची' (उपग्रह, प्रोब, ऑर्बिटर, लँडर, यान इत्यादि) संख्या मोठी आहे. पण तसे नसताना काही अपघातामुळे, यानातील यंत्रणेत बिघाड झाल्यामुळे, संपर्क तुटलेले पहिले यान, बहुदा रशियाचे Venera 1 असावे. शुक्राच्या जवळून जाताना या यानाचा संपर्क तुटला आणि अधिकृत माहितीप्रमाणे शुक्राशी संबंधित कोणतीही उपयुक्त माहिती मिळू शकली नाही.  त्यानंतर अवकाश मोहिमांची अडखळती पाऊले टाकताना आणि नंतरही अशा घटना, क्वचित घडतच राहिल्या. त्यातील काही काही तर अनपेक्षित देखील होत्या.  यातील सर्वात अलिकडची घटना आहे ESA च्या ExoMars मोहिमेतील Schiaparelli लँडरची. मंगळाभोवती भ्रमण करणार्‍या नासाच्या Reconnaissance Orbiter ने हे यान नंतर शोधून काढले आणि मंगळावर अलगद न उतरता आल्यामुळे, ते यान आपटून नष्ट झाले हा निष्कर्षदेखील नोंदवला.

एखाद्या यानाशी संपर्क तुटल्यानंतर तो पुन्हा प्रस्थापित करण्याची देखील काही उदाहरणे आहेत. चंद्राभोवती भ्रमण करताना, चंद्राच्या आड गेल्यावर Apollo 12 मोहिमेच्या बाबतीतही हे घडले होते आणि आपले मंगलयान, मंगळाच्या मागे गेल्यावर त्याच्या बाबतीतही. पण या सर्व घटना अपेक्षित स्वरूपाच्या होत्या. अनपेक्षित स्वरूपाच्या घटनांमध्ये,  मंगळावरच्या स्पिरीट रोव्हर, International Space Station (ISS) यांचा समावेश आहे.  पण या प्रकारचे सर्वात उल्लेखनीय उदाहरण बहुदा, STEREO-B (Solar Terrestrial Relations Observatory) या यानाचे असावे.  २००६ मध्ये STEREO-A (Ahead) आणि STEREO-B (Behind) ही यानांची दुक्कल, सूर्याचा अभ्यास करण्यासाठी सोडण्यात आली. ऑक्टोबर २०१४ मध्ये STEREO-B शी संपर्क पूर्णपणे तुटला आणि या यानाचा ठावठिकाणा शोधणे अवघड होऊन बसले. जवळजवळ २२ महिन्यांच्या खंडानंतर, २१ ऑगस्ट २०१६ रोजी,  नासाच्या Deep Space Network ने   अथक प्रयत्न करून हा संपर्क प्रस्थापित करून दिला. साधारण अडीच तासांसाठी !  त्यानंतर यानातील बॅटरी वाचविण्यासाठी, हा संपर्क थांबविण्यात आला.  पण या अडीच तासात मिळालेल्या माहितीचा उपयोग करून , बिघाडाविषयी काही निष्कर्ष काढले गेले.  यानातील सॉफ्टवेअर अपडेट करून या यानातील दोष सुधारणे शक्य आहे असे लक्षात आले आहे आणि तसा प्रयत्न बहुदा मे २०१७ मध्ये केला जाईल.

Lost in Space नावाची एक अमेरिकन विज्ञानमालिका साठच्या दशकात गाजली होती. कालांतराने त्यावर चित्रपटही येऊन गेला. अनेक विज्ञानकथा, कादंबर्‍यांनी देखील अंतराळातील 'Lost & Found' हा विषय विविध प्रकारांनी हाताळला आहे.  आज अवकाशसंशोधनाला मिळत असलेले वाढते महत्त्व पाहता या कथा, कादंबर्‍यातील, काही गोष्टी भविष्यात खर्‍या ठरतील असे वाटू लागले आहे. आपल्या देशाच्या अवकाशप्रगतीचा आढावा घेतला तरी ही गोष्ट सहज पटेल. दुसर्‍या देशांच्या, कृत्रिम उपग्रहांना अवकाशात धाडणे हा आज इस्रोसाठी उत्पन्नाचा मार्ग झाला आहे. आपण आर्यभट हा आपला पहिला उपग्रह पृथ्वीच्या कक्षेत सोडला तेंव्हा भविष्यात उपग्रह सोडण्याचा व्यवसाय करू किंवा अशी काही गरज निर्माण होईल याचा विचारही केला नसेल. पण आज असे घडते आहे. ऑक्टोबर १९५७ मध्ये रशियाने Sputnik-१ हा पहिला उपग्रह अवकाशात धाडल्यानंतरच्या, केवळ ६० वर्षात ही परिस्थिती आली आहे.  या आणि येत्या शतकात, अंतराळसंशोधन आणि अंतराळप्रवास या क्षेत्रात, क्रमाक्रमाने अनेक देश उतरतील हे नक्की. अशा वेळेस अपयशी ठरणार्‍या अवकाश मोहिमा,  हरवलेले कृत्रिम उपग्रह, प्रोब, अंतराळयाने यांची संख्याही वाढणार आहे आणि त्यात संशोधनासाठी अवाढव्य अंतराळयाने न  वापरता अत्यंत छोट्या आकाराचे CubeSat वा तत्सम याने वापरण्याकडे वाढता कल आहे हे लक्षात घेता,  अशी याने अचूकपणे शोधून देणे हा भविष्यातील, एक नवीन व्यवसाय आणि उत्पन्नाचा मार्ग ठरेल यात मलातरी शंका वाटत नाही.  कुणी सांगावे,  कदाचित काही शतकानंतर 'आपण यांना पाहिलत का ?' सारखा एखादा कार्यक्रमदेखील, केवळ पृथ्वीपुरता मर्यादित राहणार नाही आणि तो यानांसाठी नसेल तर अंतराळ प्रवाशांसाठी असेल.  SpaceX ने त्यांची व्यावसायिक उद्दिष्टे स्पष्ट करून, यासाठी मुहूर्तमेढ रोवली आहे.

====

TRAPIST-1

२२ फेब्रुवारी २०१७ रोजी, आपल्या सूर्यमालेबाहेरील एका महत्त्वपूर्ण शोधाबाबत माहिती देण्यात येईल, असे नासाने त्यांच्या nasa.tv च्या कार्यक्रम पत्रिकेत नमूद केले आणि माझी उत्सुकता शिगेला पोहोचली. त्याचा स्क्रीनशॉट काढून मी समूहावर पोस्ट देखील केला होता. हेतू हाच की काहीतरी विशेष असल्यास,  ज्यांना या बाबत स्वारस्य आहे त्यांना, ती माहिती थेट ऐकता यावी. माझ्या मनात सर्वप्रथम आलेला विचार हा होता की डार्क मॅटर संबंधी काही शोध वा निश्चित स्वरूपाची माहिती असावी.  किंवा एखादा 'भटका ग्रह' (कुठल्याही तार्‍याशी बद्ध नसणारा ग्रह) सापडला असावा.  प्रत्यक्षात काहीसा भ्रमनिरास झाला.

Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope–South (TRAPPIST) ही  University of Liège, बेल्जियम  आणि  स्वित्झलँड येथील जीनिव्हा वेधशाळा यांचा संयुक्त प्रकल्पांर्तगत साकारलेला आणि चिलीच्या पर्वतरांगांमधल्या एका उंच पठारावर स्थित असलेला दूरदर्शक आहे.  २०१० मध्ये अस्तित्वात आल्यानंतर या दूरदर्शकाने शोधलेली TRAPIST-1 ही पहिली ग्रहमाला. 

ही माहिती होती, TRAPPIST-1 या तार्‍याभोवती सापडलेल्या 'पृथ्वीसदृश' सात ग्रहांच्या शोधाची. नंतर तीन-चार दिवस,  मनात हाच विचार घोळत होता की नासाला इतके महत्त्वाचे वाटावे असे या बातमीत काय होते ? म्हणजे पृथ्वीसदृश ग्रह सापडणे हे विशेष नाही, असे नव्हे. पण अगदी जाणीवपूर्वक, त्या विषयी, विशेषत्वाने सांगावे, इतके त्याचे अप्रूप आता राहिले नाही.

आपल्या सूर्यमालेसारख्या अनेक सूर्यमाला (आणि पर्यायाने ग्रहमाला) असाव्यात या तर्काला पहिले यश मिळाले ते १९९२ मध्ये, जेंव्हा आपल्यापासून,  तब्बल २३००  प्रकाशवर्षे दूर असणार्‍या, एका Lich नामक  Pulsar भोवती फिरणार्‍या, दोन छोट्या ग्रहांच्या शोधावर, शिक्कामोर्तब झाले. या शोधामुळे सूर्यमालेबाहेरही ग्रहमाला आहेत या दाव्याला जरी पुष्टी मिळाली असली, तरी वैज्ञानिकांचे समाधान होईल असा हा शोध नव्हता. कारण  प्रचंड किरणोत्सर्ग उत्सर्जित करणार्‍या आणि (तार्‍याच्या) आयुष्याच्या शेवटच्या घटका मोजणार्‍या,  Pulsar भोवती, फिरणार्‍या ग्रहावर,  जीवसृष्टी असण्याची शक्यता जवळजवळ शून्यच.  (सोबतचे तार्‍याचा जीवनक्रम दाखविणारे चित्र पहा).  वैज्ञानिकांना स्वारस्य होते, ऐन भरात असलेल्या, तरुण तार्‍याभोवती  (Main Sequence Star) फिरणार्‍या ग्रहमालेच्या शोधात. कारण अशा ग्रहमालेत, असा ग्रह असण्याची शक्यता अधिक की जिथे जीवसृष्टीचे अस्तित्व असू शकेल. शेवटी हा सारा खटाटोप आपल्यासारखे कुणी आहे का किंवा जेंव्हा नितांत आवश्यकता भासेल तेंव्हा, आपण पृथ्वी सोडून कुठे जाऊ शकू यासाठीच अधिक आहे.  :-) 

अशा प्रकारचा, Main Sequence Star भोवती फिरणारा ग्रह हा तीन वर्षांनंतर सापडला. आपल्यापासून साधारण ५१ प्रकाशवर्षे दूर असणार्‍या, 51 Pegasi या तार्‍याभोवती, केवळ चार दिवसात प्रदक्षिणा पूर्ण करणारा आणि जो त्याच्या गुणधर्मानुसार,  'Hot Jupiter' या नावाने संबोधल्या जाणार्‍या गटात मोडतो, असा ग्रह सापडला. परंतु अजूनही, 'जीवसृष्टीचा शोध' या मूळ उद्देशाशी बळ देईल असा हा शोध नव्हता आणि त्यामुळे अशा प्रकारच्या बाह्यग्रहांचा (Exoplanet) चा शोध सुरूच राहिला आणि पुढेही राहील. काही अपवाद वगळता, प्रतिवर्षी सापडणार्‍या बाह्यग्रहांची संख्या वाढतीच राहिली. हा शोधयज्ञ सुरूअसताना, वैज्ञानिकांना अपेक्षित असलेल्या पद्धतीने त्याच्या तार्‍याच्या , habitable zone मध्ये असणारा पहिला पृथ्वीसदृश बाह्यग्रह सापडायला मात्र,  २०११ चा डिसेंबर महिना उजाडावा लागला. पृथ्वीच्या साधारण दुप्पट मोठा असणारा आणि Kepler-22b या नावाने ओळखला जाणारा हा बाह्यग्रह, सूर्यापेक्षा थोड्या लहान आकाराच्या, सूर्यापेक्षा थोडी कमी ऊर्जा प्रक्षेपित करणार्‍या आणि आपल्यापासून ६०० प्रकाशवर्षे दूर असणार्‍या,   Kepler-22 या तार्‍याच्या भोवती २९० दिवसात फिरतो. अधिक अभ्यासात असे लक्षात आले की या बाह्यग्रहाचा पृष्ठभाग हा पृथ्वीप्रमाणे घट्ट व खडकाळ नसावा.  तसेच या ग्रहाचा आस अंदाजे ९०॰ कललेला आहे आणि त्याची कक्षाही अत्यंत लंबवर्तुळाकार आहे, त्यामुळे तिथे पृथ्वीसदृश जीवसृष्टी असण्याची शक्यता लोप पावली.

त्यानंतर मार्च २०१४ मध्ये Kepler-186f या पृथ्वीपेक्षा केवळ ११% ने मोठा असणार्‍या बाह्यग्रहाचा शोध जाहीर करण्यात आला. हा बाह्यग्रह सूर्यापेक्षा साधारण अर्धे वस्तुमान असणार्‍या आणि आपल्यापासून साधारण ५०० प्रकाशवर्षे दूर असणार्‍या रक्तवर्णी बटू (red dwarf) तार्‍याभोवती १२९ दिवसात एक फेरी पूर्ण करतो. हा बाह्यग्रह त्याच्या तार्‍याच्या habitable zone मध्ये आहे. जीवसृष्टीच्या संभाव्यतेच्या दृष्टिकोनातून, या तार्‍याचा अभ्यास अजूनही सुरू आहे. फेब्रुवारी २०१७ पर्यंत शोधलेल्या बाह्यग्रहांची एकंदर संख्या ही ३५८३ पर्यंत जाऊन पोहोचली आहे. त्यातही जर सरासरी पाहिली, तर शोध घेतलेल्या आणि बाह्यग्रह सापडलेल्या, प्रत्येक पाच तार्‍यांमागे, एका तार्‍याला साधारण पृथ्वीच्या आकाराचा आणि habitable zone मध्ये असणारा ग्रह लाभला आहे.

आपल्यापासून  ३९.५ प्रकाशवर्षे अंतरावर असलेल्या TRAPIST-1 हा तारा १९९९ मध्ये सापडला होता आणि २०१५ सालीच या तार्‍याभोवती फिरणारे  तीन ग्रह सापडले होते.  असे असताना आणि  पृथ्वीसदृश ग्रहांची अशी 'विपुलता' असताना, विशेषत्वाने जाहीर करण्यासारखे TRAPIST-1  च्या ग्रहमालेत काय असू शकते हा प्रश्न मनाला भंडावत होता. या दृष्टिकोनातून अधिक वाचन केले असता, काही अनोखी माहिती मिळाली.

----

प्रगत आणि बुद्धिमान जीवसृष्टीचे अस्तित्व शोधण्यासाठी,  SETI ज्या अनेक पद्धती अवलंबते, त्यातील प्रमुख आहे रेडियो लहरींच्या अस्तित्वाचा शोध घेणे. TRAPIST-1 या तार्‍याच्या परिसराचा SETI ने यापूर्वीच शोध घेतला आहे आणि त्या निरीक्षणांमधून रेडियोलहरींचे कोणतेही संकेत मिळाले नाहीत.  त्यामुळे तिथे प्रगत आणि बुद्धिमान जीवसृष्टी असण्याची शक्यता अत्यंत अल्प आहे.  त्यातून TRAPIST-1 हा सूर्याच्या तुलनेत केवळ ११% त्रिज्या असलेला तारा आहे. इतक्या छोट्या तार्‍याचे विशेष का वाटावे ? 

हे सर्व ग्रह tidally locked (ग्रहाची एकाच बाजू सतत तार्‍याच्या दिशेने असणे) असावेत असा प्राथमिक अंदाज आहे. दोन बाजूंच्या तापमानातील प्रचंड फरकामुळे व वातावरण असल्यास एका बाजूकडून दुसर्‍या बाजूकडे सतत वाहणार्‍या जोरदार वार्‍यांमुळे, अशा प्रकारच्या ग्रहांवर जीवसृष्टी असण्याची शक्यता खूप कमी असते.  tidally locked ग्रहांवर जीवसृष्टी असलीच तर ती दोन बाजूंच्या संगमावर असू शकते.  त्यातून हे ग्रह TRAPPIST-1 भोवती अत्यंत जवळच्या कक्षेत फिरतात. म्हणजे किती जवळ तर, बुध सूर्याभोवती ज्या कक्षेत फिरतो आहेत त्यापेक्षाही जवळच्या कक्षांमध्ये हे सातही ग्रह आहेत. या कक्षा 'decaying orbit' या स्वरूपाच्या आहेत की नाही हे देखील दीर्घकालीन निरीक्षणांनंतर लक्षात येईल.   तेंव्हा जीवसृष्टी या दृष्टीने वैज्ञानिकांना या ग्रहांचे महत्त्व वाटण्याचे सध्यातरी काही ठोस कारण दिसत नाही.

हा तारा आणि त्याची ग्रहमाला यांच्यापर्यंत प्रकाशवेगाने (३ लाख किमी प्रति सेकंद)  जायला साधारण ४० वर्षे लागतील आणि अवकाशप्रवासाचा आपण आज साध्य केलेला अधिकतम वेग (Helios प्रोबसाठी) केवळ ७० किमी प्रति सेकंद इतका आहे. थोडक्यात काहीतरी क्रांतिकारक शोध लागल्याशिवाय कोणताही दूरचा अवकाश प्रवास आपल्या आवाक्याबाहेरचा आहे.  उद्या समजा प्रकाशवेग जरी आपण साध्य केला तरी चाळीस वर्षांचा अवकाश प्रवास हेच प्रचंड मोठे आव्हान असेल. अर्थात आपण तिथे जाऊन काही विशेष साध्य करू ही देखील अत्यंत दूरच्या भविष्यकाळातील गोष्ट आहे.  त्यामुळे त्या दृष्टीनेही या तार्‍याचा व त्याच्या ग्रहमालेचा आपल्याला फारसा उपयोग नाही.

TRAPIST-1 हा  Ultra-Cool Dwarf (अतिशीत बटू)  या गटात मोडणारा तारा आहे. निरीक्षणाद्वारे मोजलेले अंदाजे तापमान साधारण २३००॰ C. सूर्याच्या तुलनेत साधारण निम्मे.  या गटातील तार्‍यांचा सर्वात महत्त्वाचा गुणधर्म हा आहे की अशा तार्‍यांमध्ये हायड्रोजनचे फ्यूजन अतिशय संथ गतीने होत असल्याने, ते दीर्घायुषी असतात. सध्याच्या अंदाजानुसार असे तारे १०० अब्ज वर्षे 'जगू' शकतात. त्यामुळे काही विशेष 'दुर्घटना' घडली नाही, तर अशा तार्‍यांच्या भोवती फिरणार्‍या ग्रहांनासुद्धा प्रचंड दीर्घायुष्य लाभू शकते. स्वाभाविकच विश्वाचे अनुमानित वय लक्षात घेता, असे म्हणता येईल की हा तारा अजून बराच तरुण आहे. या तार्‍याच्या

ग्रहमालेत एकंदर सात पृथ्वीसदृश ग्रह सापडले आहेत आणि त्यातील तीन ग्रह हे TRAPIST-1 च्या habitable zone मध्ये आहेत ही 'आपल्याला अपेक्षित असलेल्या' जीवसृष्टीच्या अस्तित्वाच्या दृष्टीने त्यातल्यात्यात जमेची बाजू .  (अशा छोट्या तार्‍यांसाठी त्यांचा habitable zone तार्‍यांच्या खूप निकट असतो.)  आजतागायत (आपली सूर्यमाला वगळून) अशा प्रकारची ग्रहमाला सापडलेली नव्हती. यातील पाच ग्रहांचा व्यास हा पृथ्वीच्या व्यासाशी मिळताजुळता आहे आणि उरलेल्या दोन ग्रहांचा व्यास हा मंगळापेक्षा अधिक आणि पृथ्वीपेक्षा कमी.  जीवसृष्टीची आशा जागती ठेवणारी आणखी एक बाब म्हणजे, प्राथमिक आणि अत्यंत ढोबळ अंदाजानुसार यातील किमान तीन ग्रहांवर द्रवस्वरूपात पाणी असणे शक्य आहे. आणि तसे सापडल्यास , पृथ्वी सोडण्याची वेळ आल्यास,  दूरच्या भविष्यातील आणि दीर्घकालीन मानवी तळ म्हणून या ग्रहांचा विचार होऊ शकेल. 
नासाने या बातमीचा प्रमाणाबाहेर गाजावाजा केला असे बर्‍याच जणांचे मत झाले आहे. पण नासाने असे करण्याचे कारण काय ?  नव्या अध्यक्षाच्या पदग्रहणानंतर, आपल्या बजेटला कात्री लागेल या भीतीने नासा असे काही करेल असे वाटत नाही.  एकेकाळच्या सोविएत युनियन प्रमाणे, कोणीही अतिशय बलवान प्रतिस्पर्धी अमेरिकेसाठी उरलेला नाही, त्यामुळे Space Race Trap टाकून दुसर्‍या देशाच्या आर्थिक व्यवस्थेला खिळखिळे करण्याची गरजही अमेरिकेला उरलेली नाही. 

अशा स्थितीत एकमेव उरणारी शक्यता आणि येणारी शंका हीच उरते, की वैज्ञानिकांना काही विशेष गोष्ट सापडली आहे किंवा त्याबाबतीत काहीतरी सुगावा लागला आहे, आणि आत्तापर्यंत अनेक वेळा घडले आहे त्याप्रमाणे,  ती माहिती काही कारणाने खुली करण्यात आलेली नाही.  या ग्रहांचा अधिक उपयुक्त ठरेल, असा सविस्तर अभ्यास, ऑक्टोबर २०१८ नंतर, James Webb Space Telescope कार्यरत झाल्यानंतरच शक्य आहे. त्यावेळेस बहुदा या  news conference मागचे खरे कारण उलगडेल.
----