ग्रीक दार्शनिक पाइथागोरस ने ब्रह्मांड को ‘क्षेत्रों के संगीत’ का उपयोग करते हुए समझाया, जिन पर आकाशीय वस्तुएं गणितीय सामंजस्य के साथ एक कॉस्मिक सिम्फनी बनाने के लिए गणितीय सामंजस्य के साथ व्यंजन में चली गईं।
आज, खगोलविदों को हर बार इस ईथर ‘संगीत’ के लिए इलाज किया जाता है रेडियो दूरबीन इसके रहस्यों को उजागर करने के लिए। बास हम वे सुनते हैं, ब्रह्मांड में सबसे अधिक विशाल वस्तुओं के विद्युत चुम्बकीय हस्ताक्षर का मिश्रण है – न्यूट्रॉन सितारे (विशाल सितारों के बेहद घने अवशेष जो विस्फोट हुए), पल्सर (तेजी से घूर्णन न्यूट्रॉन तारे जो अपने चुंबकीय ध्रुवों से विद्युत चुम्बकीय विकिरण के बीम का उत्सर्जन करते हैं), और एक प्रकार की गली।
शायद इस मेडली में सबसे महत्वपूर्ण नोट गुरुत्वाकर्षण तरंगें हैं, स्पेसटाइम कॉन्टिनम में सूक्ष्म झुर्रियाँ बड़े पैमाने पर वस्तुओं के अचानक आंदोलन के कारण होती हैं, जैसे कि काली होल या न्यूट्रॉन सितारों को टालने जैसे कि अंतरिक्ष और समय को झुकने जैसे प्रलयकारी घटनाओं में। ये दोलन प्रकाश की गति से तरंगों के रूप में फैले हुए हैं और उनकी कम रंबल को गुरुत्वाकर्षण वेव डिटेक्टरों द्वारा उठाया जा सकता है, जो मापते हैं कि वे कैसे सामना करते हैं, जो लहरें फैलती हैं और उन वस्तुओं के बीच स्पेसटाइम को संपीड़ित करती हैं।
स्पेसटाइम का युद्ध
उत्सुकता से, गुरुत्वाकर्षण तरंगें केवल बड़े, ब्रह्मांडीय पैमानों पर शक्तिशाली होती हैं। छोटे पैमानों पर वे बेहद कमजोर हैं – इतने कमजोर कि वे केवल एक परमाणु के व्यास से कम पृथ्वी और चंद्रमा के बीच की दूरी को बदलने में सक्षम हैं! और इन तरंगों की यात्रा जितनी दूर होती है, वे कमजोर हो जाते हैं, ताकि जब तक वे पृथ्वी तक पहुंचते हैं, तब तक उन्हें मापना लगभग असंभव है।
खगोलविद विशेष उपकरणों का निर्माण करते हैं जिन्हें इंटरफेरोमीटर कहा जाता है जो गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए लेजर प्रकाश का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, अमेरिका में लेजर इंटरफेरोमीटर गुरुत्वाकर्षण-वेव वेधशाला (LIGO), दो एल-आकार के डिटेक्टर हैं, एक लुइसियाना में और दूसरा वाशिंगटन में। प्रत्येक डिटेक्टर में 4-किलोमीटर लंबे हथियार हैं। जब एक लेजर बीम को इन हथियारों के नीचे भेजा जाता है, तो यह दर्पणों द्वारा वापस परिलक्षित होता है; प्रतिबिंब में कोई देरी इंगित करती है कि प्रकाश गुरुत्वाकर्षण तरंगों से प्रभावित हो रहा है।
1916 में, अल्बर्ट आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत ने दो भविष्यवाणियां कीं। एक यह था कि तारे और आकाशगंगाएं, उनके द्रव्यमान के कारण, प्रकाश को झुकते हैं क्योंकि वे गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग नामक एक घटना में स्पेसटाइम को युद्ध करते हैं। यह 1919 में प्रयोगात्मक रूप से साबित हुआ था। दूसरी भविष्यवाणी गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अस्तित्व थी, जो दशकों में लंबाई में बहस की गई थी, जिसके बाद वैज्ञानिकों ने सोचा कि क्या ये केवल गणितीय निर्माण भौतिक वास्तविकता से रहित थे। वास्तव में, आइंस्टीन ने खुद को 1937 में अपने अस्तित्व पर संक्षेप में सवाल किया, यह सुझाव देते हुए कि वे सैद्धांतिक कलाकृतियों हो सकते हैं और न कि काफी नहीं जो उन्होंने शुरू में सोचा था।
किसी भी तरह, खगोलविदों को पहली बार गुरुत्वाकर्षण तरंगों को उठाने से पहले 2015 तक इंतजार करना पड़ा, जब अमेरिका में लिगो डिटेक्टरों ने दो टकराने वाले ब्लैक होल से 1.3 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर से निकलने वाले संकेतों को रिकॉर्ड किया। अचानक, ब्रह्मांड विज्ञानी, जो तब तक केवल विद्युत चुम्बकीय तरंगों या कणों के माध्यम से ब्रह्मांड का अध्ययन कर सकते थे, एक उपकरण था, जिसके साथ स्पेसटाइम के युद्ध को देखने के लिए जो आइंस्टीन ने एक सदी पहले भविष्यवाणी की थी।
लिविंगस्टन, यूएस, 2016 के पास लिगो डिटेक्टर साइट का एक हवाई दृश्य | फोटो क्रेडिट: लिगो प्रयोगशाला/रायटर
‘एक ब्रह्मांडीय राग’
गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए, एक डिटेक्टर को उन सभी कंपनों से अलग किया जाना चाहिए जो संभावित रूप से मायावी संकेतों को अस्पष्ट कर सकते हैं। यहां तक कि दुनिया में सबसे अच्छा फ्रंटलाइन गुरुत्वाकर्षण तरंग वेधशालाएं-अमेरिका में दो लिगो डिटेक्टर, जर्मनी में जियो 600, इटली में कन्या और जापान में कागरा-केवल पृथ्वी से 7 बिलियन प्रकाश-वर्ष के भीतर भड़कने से गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देख सकते हैं।
यह बदलने वाला हो सकता है क्योंकि कॉस्मोलॉजिस्ट चंद्रमा पर गुरुत्वाकर्षण आकाश पर एक नई खिड़की खोलने के लिए तत्पर हैं। यूएस में वेंडरबिल्ट लूनर लैब्स के शोधकर्ताओं ने एक गुरुत्वाकर्षण-लहर डिटेक्टर स्थापित करने की योजना बनाई, जिसे लेजर इंटरफेरोमीटर लूनर एंटीना (लीला) कहा जाता है, जो चंद्र सतह पर है। लीला उप-हर्ट्ज आवृत्तियों में गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अध्ययन करेगी जो स्थलीय डिटेक्टरों द्वारा नहीं देखी जा सकती है।
चंद्रमा के स्थायी रूप से छायांकित ध्रुवीय क्षेत्र गुरुत्वाकर्षण तरंगों को रिकॉर्ड करने के लिए आदर्श स्थिति प्रदान करते हैं।
“गुरुत्वाकर्षण एक लौकिक है रागऔर चंद्रमा हमें उन नोटों को सुनने देता है जो हम इस सौर मंडल में किसी अन्य स्थान से नहीं सुन सकते हैं, “वेंडरबिल्ट लूनर लैब्स पहल के निदेशक करण जानी और भौतिकी और खगोल विज्ञान के प्रोफेसर, इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग, और वेंडरबिल्ट विश्वविद्यालय में विज्ञान और प्रौद्योगिकी के संचार, ने कहा।
“भूकंपीय शोर (चंद्रमा पर) पृथ्वी की तुलना में बहुत कम है, और एक प्राकृतिक वैक्यूम सतह के ठीक ऊपर बैठता है, जिसका अर्थ है कि पृथ्वी-आधारित वेधशालाओं की तुलना में चंद्रमा पर डिटेक्टर का निर्माण करने के लिए बहुत कम बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होती है।”
चंद्रमा की भर्ती
डॉ। जानी, जो लीला का निर्माण करने वाले अंतर्राष्ट्रीय कंसोर्टियम का नेतृत्व करते हैं, ने ईमेल के माध्यम से परियोजना को समझाया।
“पहला चरण, लीला पायनियर, इस दशक के भीतर अमेरिकी कंपनियों जैसे ब्लू ओरिजिन और सहज ज्ञान युक्त मशीनों से वर्तमान चंद्र लैंडर्स के साथ बनाया जा सकता है, और भारत के चंद्रयाण कार्यक्रम से। अगले चरण, लीला क्षितिज, को तैनाती के लिए लूनर सतह पर अंतरिक्ष यात्रियों की आवश्यकता होगी।”
लीला मिशन के प्रस्तावित चरण। | फोटो क्रेडिट: Arxiv: 2508.11631
1960 के दशक से वैज्ञानिकों ने चंद्रमा-आधारित गुरुत्वाकर्षण-लहर डिटेक्टर के विचार के साथ खिलवाड़ किया है, जब अपोलो मिशन और दो रोबोटिक सोवियत अंतरिक्ष यान ने पृथ्वी पर प्रकाश को प्रतिबिंबित करने के लिए चंद्र सतह पर पांच रेट्रो-रिफ्लेक्टर को रखा था। चंद्रमा और पृथ्वी के बीच यात्रा करने के लिए समय प्रकाश को मापने से, और प्रकाश की गति को जानने के लिए, वैज्ञानिक महान सटीकता के साथ पृथ्वी-चंद्रमा की दूरी की गणना करने में सक्षम हैं।
इस तरह के सटीक डेटा ने कुछ खगोलविदों को यह मानने के लिए प्रेरित किया है कि पृथ्वी-चांद प्रणाली स्वयं एक संभावित प्राकृतिक गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टर हो सकती है, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण तरंगें लगातार दो-शरीर प्रणाली पर धो रही हैं, जिससे चंद्रमा की कक्षा में छोटे विचलन उत्पन्न होते हैं, जिसे ट्रैक किया जा सकता है।
“हर 15 मिनट के बारे में, दो ब्लैक होल की टक्कर से एक गुरुत्वाकर्षण लहर पृथ्वी, चंद्रमा और यहां तक कि सूर्य के माध्यम से झाड़ू लगाती है,” डॉ। जानी ने कहा। “इन निकायों की कक्षाओं पर प्रभाव इतना छोटा है कि व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए यह कोई भी नहीं है। लेकिन वैज्ञानिक रूप से दिलचस्प है कि चंद्रमा इन आने वाली लहरों में से कुछ के साथ प्रतिध्वनित हो सकता है, जो गुरुत्वाकर्षण-लहर स्पेक्ट्रम के लिए एक नई विंडो खोलता है।”
टेरा इनकोग्निटा
ग्राउंड-आधारित वेधशालाओं में एक प्रमुख बाधा है क्योंकि उनके पास केवल एक सीमित पहचान सीमा होती है। वे 100 से 1,000 हर्ट्ज बैंड के भीतर गुरुत्वाकर्षण तरंगों के प्रति संवेदनशील हैं, जो व्यापक गुरुत्वाकर्षण-वेव स्पेक्ट्रम को अस्पष्टीकृत छोड़ देता है। 2030 के दशक में लॉन्च के लिए निर्धारित लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस एंटीना (LISA) जैसे अन्य अंतरिक्ष-आधारित इंटरफेरोमीटर, इसे एक हद तक ठीक कर सकते हैं क्योंकि उन्हें बहुत कम आवृत्तियों पर संकेतों के प्रति संवेदनशील होने के लिए पर्याप्त बड़ा बनाया जा सकता है।
लिसा में एक त्रिकोणीय गठन में तीन उपग्रह होते हैं जो पृथ्वी को सूर्य की परिक्रमा करने के रूप में पृथ्वी को पीछे छोड़ देगा। उपग्रह लेज़रों का उपयोग करके अपने सापेक्ष पृथक्करणों की निगरानी करेंगे और गुरुत्वाकर्षण तरंगों को पारित करने के कारण होने वाले परिवर्तनों को समझेंगे ताकि उन्हें कम आवृत्तियों पर मापा जा सके। लिगो की तुलना में लगभग एक मिलियन गुना अधिक एक हाथ की लंबाई के साथ, लिसा 0.1 मिलीहर्ट्ज़ में 0.1 हर्ट्ज रेंज में संकेतों को रिकॉर्ड करने में सक्षम होगी।
अन्य आवृत्तियों पर गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज में दुनिया के सबसे बड़े रेडियो टेलीस्कोप सरणियाँ, ऑस्ट्रेलिया और दक्षिण अफ्रीका में स्थित वर्ग किलोमीटर सरणी (SKA) शामिल हैं जो नैनोहर्ट्ज़ आवृत्ति रेंज को स्कैन करते हैं, और Centihertz फ़्रीक्वेंसी रेंज में लिगो डिटेक्टरों को स्कैन करते हैं। लेकिन वैज्ञानिकों के लिए वास्तविक चुनौती अनचाहे डिसीहर्ट्ज़ गुरुत्वाकर्षण-वेव फ्रीक्वेंसी रेंज का पता लगाना है, जो कि ग्राउंड-आधारित वेधशालाओं के उच्च (10-1,000 हर्ट्ज) बैंड और लिसा के निचले 0.1MHz-1 हर्ट्ज बैंड के बीच स्थित है।
“डेसीहर्ट्ज़ ग्रेविटेशनल वेव एस्ट्रोनॉमी एक नई सीमा है जो अगले दो दशकों में संभावित रूप से खुल जाएगी,” इंटरनेशनल सेंटर फॉर थॉरेटिकल साइंसेज, बेंगलुरु के अजित परमेस्वरन ने कहा। “लीला के अलावा, Decihertz गुरुत्वाकर्षण वेव डिटेक्टरों के लिए कई प्रस्ताव हैं,” उन्होंने एक ईमेल में लिखा है।
“इनमें जापानी स्पेस-आधारित डेसी-हर्ट्ज़ इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल वेव ऑब्जर्वेटरी (डेसीगो), यूएस के नेतृत्व वाले तियानगो स्पेस डिटेक्टर पहल और लूनर गुरुत्वाकर्षण-वेव एंटीना (एलजीडब्ल्यूए) शामिल हैं।”
समय और स्थान का किनारा
डॉ। परमेस्वरन ने यह भी कहा कि भारतीय वैज्ञानिक अपने स्वयं के एक अलग डिकिहार्ट्ज़ डिटेक्टर अवधारणा पर काम कर रहे हैं। ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेशन्स (इंडिगो) में भारत की पहल महाराष्ट्र में हिंगोली जिले में एक उन्नत गुरुत्वाकर्षण-लहर वेधशाला, लिगो-इंडिया का निर्माण करने के लिए एक रोड मैप है। 2030 में पूरा होने पर, यह ग्लोबल लिगो नेटवर्क में शामिल हो जाएगा और उम्मीद है कि वह देश में गुरुत्वाकर्षण-लहर खगोल विज्ञान को एक बड़ा बढ़ावा देगा।
“कोई ज्ञात तकनीक नहीं है जो चंद्रमा पर एक डिटेक्टर के निर्माण को छोड़कर, पृथ्वी से या गहरे स्थान पर गहरी जगह पर डेसीथ्ट्ज़ गुरुत्वाकर्षण तरंगों तक पहुंच सकती है,” डॉ। जानी ने कहा। “गुरुत्वाकर्षण तरंगें विभिन्न ब्रह्मांडीय से नोट्स की तरह हमारे पास आती हैं रागप्रत्येक एक अलग पिच पर। SKA सबसे गहरे बास नोटों को उठाएगा: बड़े पैमाने पर ब्लैक होल की धीमी गति। भारत में लिगो और दुनिया भर में उच्च नोट्स सुनता है: टकराने वाले सितारों से तेज फट। और लीला जैसे डेसीहर्ट्ज़ गुरुत्वाकर्षण तरंग वेधशालाएं लापता नोटों को बीच में लाएगी, ताकि पहली बार मानव जाति पूर्ण ब्रह्मांडीय सिम्फनी सुन सके। ”
गुरुत्वाकर्षण-लहर खगोल विज्ञान अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, लेकिन यह तेजी से बढ़ रहा है और ब्रह्मांड के रहस्यों में अभूतपूर्व अंतर्दृष्टि का वादा करता है। गुरुत्वाकर्षण तरंगों के पूरे स्पेक्ट्रम को टैप करके, खगोलविदों को समय और स्थान के बहुत किनारे पर वापस सहला सकते हैं। उदाहरण के लिए, Decihertz रेंज, मध्यवर्ती-जन ब्लैक होल का अध्ययन करने में मदद कर सकती है, जो माना जाता है कि आकाशगंगाओं के केंद्रों में पाए जाने वाले सुपरमैसिव ब्लैक होल के निर्माण ब्लॉक हैं।
वैज्ञानिकों के लिए पल्सर की निगरानी करके एक विशाल गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टर के रूप में पूरे मिल्की वे गैलेक्सी का उपयोग करना भी संभव है। जब गुरुत्वाकर्षण तरंगें आकाशगंगा के माध्यम से स्वीप करती हैं, तो वे पृथ्वी-पलसार दूरी को बदलते हैं और इसके साथ, पल्सर आवृत्तियों के साथ। यदि खगोलविद इन मिनट की आवृत्ति परिवर्तनों में ट्यून कर सकते हैं, तो वे अपने जन्म और विकास की कहानी बताते हुए शुरुआती ब्रह्मांड से गुरुत्वाकर्षण तरंगों को ‘सुन’ कर पाएंगे।
प्रकाश चंद्र एक विज्ञान लेखक हैं।
