ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തില്‍ മൗലികഗവേഷണം ശക്തിപ്പെടുത്താന്‍ ഇന്ത്യന്‍ ഗവേഷകര്‍ക്ക് തുണയാവുകയാണ് നമ്മുടെ സ്വന്തം സ്‌പേസ് ടെലിസ്‌കോപ്പായ അസ്‌ട്രോസാറ്റ്. ക്രാബ് പള്‍സര്‍ എന്ന ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തെപ്പറ്റി പുറത്തുവന്ന പഠനം ഈ ദിശയിലുള്ള ചുവടുവെപ്പാണ്.

Crab nebula
സൂപ്പര്‍നോവ സ്‌ഫോടനത്തിന്റെ അവശിഷ്ടമായ ക്രാബ് നെബുല. ഇതിനുള്ളിലാണ് ന്യൂട്രോണ്‍ താരമുള്ളത്. ചിത്രം കടപ്പാട്: NASA, ESA

 

ധുനിക ഇന്ത്യന്‍ ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തെ സംബന്ധിച്ച് അര്‍ഥവത്തായ വഴിത്തിരിവെന്ന് കരുതാവുന്ന ഒരു പഠനം കഴിഞ്ഞ നവംബര്‍ ആറിന് പുറത്തുവന്നു. പതിനേഴ് ഇന്ത്യന്‍ ഗവേഷകര്‍ ചേര്‍ന്ന് തയ്യാറാക്കിയ ആ പഠനപ്രബന്ധം 'നേച്ചര്‍ അസ്‌ട്രോണമി' ജേര്‍ണലിലാണ് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്. ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് 6500 പ്രകാശവര്‍ഷമകലെ 'ക്രാബ് പള്‍സര്‍' എന്ന ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തിന്റെ 'എക്‌സ്‌റേ ധ്രുവണം' ഇന്നുവരെ ആര്‍ക്കും സാധിക്കാത്തത്ര മികവോടെ നിര്‍ണയിച്ച വിവരമായിരുന്നു ആ റിപ്പോര്‍ട്ടില്‍. 

ഇന്ത്യന്‍ ഗവേഷകരാണ് പഠനം നടത്തിയതെന്നു മാത്രമല്ല, ഇന്ത്യയുടെ സ്വന്തം ബഹിരാകാശ ടെലിസ്‌കോപ്പായ 'അസ്‌ട്രോസാറ്റ്' ഉപയോഗിച്ചായിരുന്നു പഠനം എന്നതും ശ്രദ്ധേയര്‍ഹിക്കുന്നു. അസ്‌ട്രോസാറ്റിലെ 'കാഡ്മിയം-സിങ്ക്-ടെലൂറൈഡ് ഇമേജര്‍' (സി.സെഡ്.ടി.ഇമേജര്‍) ഉപയോഗിച്ച് നടത്തിയ വിപുലമായ നിരീക്ഷണങ്ങളാണ് പഠനം സാധ്യമാക്കിയത്.

അമേരിക്കന്‍ ബഹിരാകാശ ഏജന്‍സിയായ 'നാസ' ( NASA ) യുടെയും, യൂറോപ്യന്‍ സ്‌പേസ് ഏജന്‍സിയായ 'ഇസ' ( ESA ) യുടെയുമൊക്കെ ബഹിരാകാശ ടെലിസ്‌കോപ്പുകളുപയോഗിച്ച് നടത്തുന്ന തരം പഠനം, ഇന്ത്യയുടെ സ്വന്തം സ്‌പേസ് ടെലിസ്‌കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ചും സാധ്യമായിരിക്കുന്നു എന്ന പ്രഖ്യാപനമാണ് മേല്‍ സൂചിപ്പിച്ച റിപ്പോര്‍ട്ട്. 

സ്വാതന്ത്ര്യാനന്തര ഇന്ത്യയില്‍ ആധുനികജ്യോതിശാസ്ത്ര പഠനങ്ങള്‍ക്ക് അടിത്തറയിട്ട മലയാളി എം.കെ.വൈനു ബാപ്പുവിനെക്കുറിച്ച് മുമ്പ് ഈ പംക്തിയില്‍ എഴുതിയിരുന്നു ('സൗരയൂഥത്തില്‍ ഒരു തലശ്ശേരിക്കാരന്‍'. ഓഗസ്റ്റ് 8, 2017) വൈനു ബാപ്പു തുടങ്ങിവെച്ച ആധുനിക ജ്യോതിശാസ്ത്രപഠനത്തെ ഇന്ത്യയില്‍ പുതിയ ഉയരങ്ങളിലെത്തിക്കുകയാണ് അസ്‌ട്രോസാറ്റിന്റെ സഹായത്തോടെ ഇന്ത്യന്‍ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞര്‍. 

PSLV C30 AstroSat
 അസ്‌ട്രോസാറ്റുമായി
പി.എസ്.എല്‍.വി സി30 റോക്കറ്റ്
കുതിച്ചുയര്‍ന്നപ്പോള്‍. ചിത്രം കടപ്പാട്: ISRO

ഐ.എസ്.ആര്‍.ഒ.പത്തുവര്‍ഷംകൊണ്ട് നിര്‍മിച്ച സ്‌പേസ് ടെലിസ്‌കോപ്പാണ് അസ്‌ട്രോസാറ്റ് ( AstroSat ). പി.എസ്.എല്‍.വി സി 30 റോക്കറ്റില്‍ 2015 സെപ്റ്റംബര്‍ 28ന് ശ്രീഹരികോട്ടയില്‍ നിന്ന് വിക്ഷേപിച്ച ആ ടെലിസ്‌കോപ്പ്, ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് 650 കിലോമീറ്റര്‍ അകലെയുള്ള ഭ്രമണപഥത്തില്‍ സഞ്ചരിച്ചാണ് പ്രപഞ്ചനിരീക്ഷണം നടത്തുന്നത്. ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തിലെ പൊടിപടലങ്ങളുടെയും വായൂകണങ്ങളുടെയും തടസ്സമില്ലാതെ നിരീക്ഷണം നടത്താന്‍ അസ്‌ട്രോസാറ്റിന് കഴിയും. അഞ്ചുവര്‍ഷമാണ് പ്രവര്‍ത്തന കാലപരിധി. 

സി.സെഡ്.ടി.ഇമേജര്‍ ഉള്‍പ്പടെ അഞ്ച് പഠനോപകരണങ്ങള്‍ (പേലോഡുകള്‍) അസ്‌ട്രോസാറ്റിലുണ്ട്. വിദൂര ഗാലക്‌സികളും എക്‌സ്‌റേ ഉറവിടങ്ങളും തമോഗര്‍ത്തങ്ങളും മുതല്‍ നക്ഷത്രജനനം പോലും ആ ഉപകരണങ്ങള്‍ കൊണ്ട് നിരീക്ഷിക്കാന്‍ കഴിയും. 

ദൃശ്യപ്രകാശം, അള്‍ട്രാവയലറ്റ് കിരണങ്ങള്‍, ഉന്നതോര്‍ജ എക്‌സ്‌റേ തരംഗങ്ങള്‍ എന്നിങ്ങനെ വൈദ്യുതകാന്തിക സ്‌പെക്ട്രത്തിലെ വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈര്‍ഘ്യങ്ങളില്‍ പ്രപഞ്ചത്തെ നിരീക്ഷിക്കാന്‍ അസ്‌ട്രോസാറ്റിന് സാധിക്കും. അത്രയ്ക്ക് വൈവിധ്യമാര്‍ന്ന വിധം പ്രപഞ്ചനിരീക്ഷണം സാധ്യമാക്കുന്ന അധികം ടെലിസ്‌കോപ്പുകള്‍ ഇന്ന് ലോകത്തില്ല. അതുകൊണ്ടു തന്നെ, ഒരു ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തെ ഏറെ മികവോടെ അസ്‌ട്രോസാറ്റ് നിരീക്ഷിച്ചു എന്നകാര്യത്തില്‍ അത്ഭുതപ്പെടാനില്ല. 

AstroSat
അസ്‌ട്രോസാറ്റ്. ചിത്രം കടപ്പാട്: ISRO

 

പ്രപഞ്ചത്തിലെ വിചിത്രവസ്തുക്കളിലൊന്നാണ് ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങള്‍ ( neutron star ). സൂര്യനെക്കാള്‍ നാലു മുതല്‍ എട്ടു മടങ്ങുവരെ വലിപ്പമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങള്‍ ഇന്ധനം തീര്‍ന്ന് അവസാനിക്കുന്നത് സൂപ്പര്‍നോവ സ്‌ഫോടനങ്ങള്‍ വഴിയാണ്. നക്ഷത്രത്തിന്റെ ബാഹ്യഅടരുകള്‍ ബ്രഹ്മാണ്ഡശക്തിയുള്ള ആ വിസ്‌ഫോടനത്തില്‍ പുറത്തേക്ക് ചിതറിത്തെറിക്കും. അകക്കാമ്പ് ഭീമമായ ഗുരുത്വബലത്താല്‍ നൊടിയിടയില്‍ ഉള്ളിലേക്ക് തകര്‍ന്നടിഞ്ഞ് ഞരുങ്ങിയമര്‍ന്ന് ന്യൂട്രോണ്‍ താരമാവും. ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളുടെ ദ്രവ്യമാനം (പിണ്ഡം) സൂര്യന്റെ ഏതാണ്ട് 1.4 മടങ്ങാണ്, വ്യാസം 30 കിലോമീറ്റര്‍ വരെയും! എന്നുവെച്ചാല്‍, ഏതാണ്ട് ഒന്നര സൂര്യനെ വെറും 30 കിലോമീറ്റര്‍ വ്യാസത്തിലേക്ക് ചുരുക്കിയാലത്തെ അവസ്ഥ! സങ്കല്‍പ്പിക്കാനാവാത്തത്ര ഉയര്‍ന്ന സാന്ദ്രതയാണ് ഇതുമൂലം ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങള്‍ക്കുണ്ടാവുക. ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തിലെ ഒരു ടീസ്പൂണ്‍ പദാര്‍ഥം ഭൂമിയിലെത്തിച്ചാല്‍ അതിന് നൂറുകോടി ടണ്‍ ഭാരമുണ്ടാകും! 

ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങള്‍ രണ്ടുവിഭാഗമുണ്ട്; ഭ്രമണം ചെയ്യാത്തതും, ഭ്രമണം ചെയ്യുന്നതും. ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളാണ് 'പള്‍സറുകള്‍'. 

അസ്‌ട്രോസാറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് പഠിച്ച 'ക്രാബ് പള്‍സര്‍' 7500 വര്‍ഷംമുമ്പ് സംഭവിച്ച ഒരു സൂപ്പര്‍നോവ സ്‌ഫോടനത്തിന്റെ അവശേഷിപ്പാണ്. ആ സ്‌ഫോടനത്തിന്റെ പ്രകാശതീവ്രത പത്തുലക്ഷം സൂര്യന്‍മാരെക്കാളും കൂടുതലായിരുന്നു! 1054 സി.ഇ.യില്‍ ആ പൊട്ടിത്തെറിയുടെ പ്രകാശം ഭൂമിയിലെത്തി. പകല്‍വേളയില്‍ പോലും ആകാശത്ത് ശോഭയോടെ ജ്വലിച്ച ആ പ്രതിഭാസം ചൈനീസ് ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ അത്ഭുതത്തോടെ നിരീക്ഷിച്ച് രേഖപ്പെടുത്തി. 

Crab Nebula X ray pollarisation
ക്രാബ് പള്‍സറിന്റെ എക്‌സ്‌റെ ധ്രുവണം,
ചിത്രകാരന്റെ ഭാവന. കടപ്പാട്: ISRO

നൂറ്റാണ്ടുകള്‍ക്ക് ശേഷം ആധുനിക ജ്യോതിശാസ്ത്ര ഗവേഷകര്‍ പുതിയ ടെലിസ്‌കോപ്പുകളുപയോഗിച്ച് ആ വിസ്‌ഫോടനത്തിന്റെ അവശിഷ്ടം കണ്ടെത്തി. അതിപ്പോള്‍ 'ക്രാബ് നെബുല' എന്ന അതിശയിപ്പിക്കുന്ന ആകാശവിസ്മയമാണ്. പഴയ നക്ഷത്രം പൊട്ടിത്തെറിച്ചപ്പോഴുണ്ടായ ധൂളീപടലങ്ങള്‍ മേഘങ്ങളെപ്പോലെ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. അതിനുള്ളില്‍ പഴയനക്ഷത്രത്തിന്റെ അവശിഷ്ടം സെക്കന്‍ഡില്‍് 30 തവണ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന പള്‍സര്‍ ആയി നിലകൊള്ളുന്നു.

അസ്‌ട്രോസാറ്റിലെ സി.സെഡ്.ടി.ഇമേജര്‍ ഉപയോഗിച്ച് പതിനെട്ട് മാസത്തിനിടെ 21 വ്യത്യസ്ത സാഹചര്യങ്ങളില്‍ ക്രാബ് പള്‍സറിനെ ഗവേഷകര്‍ നിരീക്ഷിച്ചു. അങ്ങനെ ലഭിച്ച ഡേറ്റ ഉപയോഗിച്ചാണ് അതിന്റെ എക്‌സ്‌റേ ധ്രുവണം ( x-ray polarisation ) നിര്‍ണയിച്ചത്. 'ക്രാബ് പള്‍സര്‍, ധ്രുതഗതിയില്‍ ഭ്രമണംചെയ്യുന്ന, അതിശക്തമായി കാന്തികവത്ക്കരിക്കപ്പെട്ട, അധികം പ്രായമില്ലാത്ത ന്യൂട്രോണ്‍ താരമാണ്. ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങളെ പ്രകാശവേഗത്തിനടുത്ത് അതിന്റെ കാന്തികമണ്ഡലത്തിലേക്ക് കടത്തിവിടുന്നതിനാല്‍, വ്യത്യസ്ത വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളെ അത് സൃഷ്ടിക്കുന്നു'-പഠനറിപ്പോര്‍ട്ടിന്റെ മുഖ്യരചയിതാവും അഹമ്മദാബാദില്‍ ഫിസിക്കല്‍ റിസര്‍ച്ച് ലാബിലെ ഗവേഷകനുമായ പ്രൊഫ.സന്തോഷ് വി.വടവേല്‍ 'ഇന്ത്യ സയന്‍സ് വയറി'നോട് പറഞ്ഞു

സാധാരണ ടെലിസ്‌കോപ്പുകളുപയോഗിച്ച് ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളെ പഠിക്കുക ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. അവയുടെ വലുപ്പക്കുറവ് തന്നെ കാരണം. പള്‍സറുകളെ കൂടുതല്‍ അറിയാന്‍ എക്‌സ്‌റേ ധ്രുവണത്തിന്റെ ഡിഗ്രിയും ദിശയും മനസിലാക്കുന്നത് സഹായിക്കും. പള്‍സറിന്റെ കാന്തികമണ്ഡലത്തില്‍കൂടി ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങള്‍ വേഗത്തില്‍ നീങ്ങുന്നതാണ് എക്‌സ്‌റേ കിരണങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടാന്‍ കാരണം. ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തിലെ ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങളുടെ പ്രാവാഹം സംബന്ധിച്ച വസ്തുതകള്‍ അറിയാനുള്ള നല്ല വിദ്യയാണ്, എക്‌സ് കിരണങ്ങളുടെ ധ്രുവണം പഠിക്കുക എന്നത്-മുംബൈയില്‍ 'ടാറ്റാ ഇന്‍സ്റ്റിട്ട്യൂട്ട് ഓഫ് ഫണ്ടമെന്റല്‍ റിസര്‍ച്ചി' (ടി.ഐ.എഫ്.ആര്‍) ലെ പ്രൊഫ.എ.ആര്‍.റാവു അഭിപ്രായപ്പെട്ടു. 

Crab nebula pulsar
ക്രാബ് പള്‍സറിലെ എക്‌സ്‌റേ ധ്രുവണത്തിന്റെ തോത്. ചിത്രം കടപ്പാട്: ISRO

 

ലഭ്യമായ ഡേറ്റയുടെ സഹായത്തോടെ പള്‍സറുകളെ വിശദീകരിക്കാന്‍ പല ഗവേഷകരും മുമ്പ് ശ്രമിച്ചിട്ടുണ്ട്. അതില്‍ പ്രധാനപ്പെട്ട രണ്ട് മാതൃകകള്‍ തെറ്റാണെന്ന് ഇന്ത്യന്‍ ഗവേഷകരുടെ പഠനം വ്യക്തമാക്കി. ഈ ദിശയില്‍ ആദ്യശ്രമങ്ങള്‍ 1970 കളിലാണ് തുടങ്ങിയത്. 1978ന് ശേഷം പള്‍സറുകളെക്കുറിച്ചുള്ള മൗലികപഠനം ഏതാണ്ട് നിശ്ചലമായി എന്ന് പറയാം. അതിനും പോന്ന പ്രവര്‍ത്തനക്ഷമതയുള്ള നിരീക്ഷണ ഉപകരണങ്ങള്‍ ഇല്ലാത്തതായിരുന്നു കാരണം. ഏതാണ്ട് നാല് പതിറ്റാണ്ടിനിപ്പുറം അസ്‌ട്രോസാറ്റിന്റെ സഹായത്തോടെ ഇന്ത്യന്‍ ഗവേഷകര്‍ പള്‍സര്‍ പഠനത്തെ ഇപ്പോള്‍ മുന്നോട്ട് നയിക്കുകയാണ്. 

ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തില്‍ മൗലികമായ ഗവേഷണങ്ങള്‍ നടത്താന്‍ ഇന്ത്യന്‍ ഗവേഷകരെ പ്രാപ്തമാക്കുകയാണ് അസ്‌ട്രോസാറ്റ് എന്ന് ചുരുക്കം. ഈ ദിശയിലുള്ള ഇന്ത്യയുടെ നീക്കം ഇതോടെ അവസാനിക്കില്ല. പ്രപഞ്ചത്തിലെ ശക്തിയേറിയ എക്‌സ്‌റേ ഉറവിടങ്ങള്‍ പഠിക്കാന്‍ താമസിയാതെ 'എക്‌സ്‌പോസാറ്റ്' ( XpoSat ) എന്ന നിരീക്ഷണോപഗ്രഹം വിക്ഷേപിക്കാനുള്ള ഒരുക്കത്തിലാണ് ഐ.എസ്.ആര്‍.ഒ. 

പഠനസംഘം: അഹമ്മദാബാദില്‍ ഫിസിക്കല്‍ റിസര്‍ച്ച് ലബോറട്ടറിയിലെ ( PRL ) എസ്.വി.വടവേല്‍, റ്റി.ചട്ടോപാധ്യായ്, എന്‍.പി.എസ്.മിഥുന്‍, മുംബൈ ടി.ഐ.എഫ്.ആറിലെ ( TIFR ) എ.ആര്‍.റാവു, പൂണെ 'ഇന്റര്‍ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി സെന്റര്‍ ഫോര്‍ അസ്‌ട്രോണമി ആന്‍ഡ് അസ്‌ട്രോഫിസിക്‌സി'ലെ ( IUCAA ) ഡി.ഭട്ടാചാര്യ, എ.വിഭൂന്തെ, ജി.സി.ദേവാംഗന്‍, ആര്‍.മിശ്ര, മൂംബൈ ഐ.ഐ.ടി.യിലെ ( IIT ) വി.ബി.ഭലേറാവു, ബംഗളൂരൂ ആര്‍.ആര്‍.എല്ലിലെ ( RRL ) ബി.പോള്‍, പൂണെ 'നാഷണല്‍ സെന്റര്‍ ഫോര്‍ റേഡിയോ അസ്‌ട്രോഫിസിക്‌സി'ലെ ( NCRA ) എ.ബസു, ബി.സി.ജോഷി, തിരുവനന്തപരും 'വിക്രം സാരാഭായ് സ്‌പേസ് സെന്ററി'ലെ ( VSSC ) എസ്.ശ്രീകുമാര്‍, ഇ.സാമുവേല്‍, പി.പ്രിയ, പി.വിനോദ്, ബംഗളൂരും ഐ.എസ്.ആര്‍.ഒ ( ISRO ) യിലെ എസ്.സീത. 

അവലംബം - 

1. Phase-resolved X-ray polarimetry of the Crab pulsar with the AstroSat CZT Imager. Nature Astronomy, 06 November 2017 
2. Indian astronomers get an insight into Crab nebula pulsar, by Dr T V Venkteswaran. India Science Wire, Nov 6, 2017
3. Astrosat First Light: CZT Imager Looks at Crab Nebula, ISRO 

* മാതൃഭൂമി കോഴിക്കോട് നഗരം പേജില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്

Content Highlights: AstroSat, ISRO, neutron star, Crab nebula pulsar, crab nebula supernova explosion, Indian astronomy,  XpoSat, Indian astronomy satellite