कैसे आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत विदेशी दुनिया की विशद छवि में मदद कर सकता है

By | May 10, 2022


क्रिसमस की पूर्व संध्या, 1968 – अपोलो 8 अंतरिक्ष यात्री बिल एंडर्स ने एक तस्वीर ली जो जल्द ही ब्रह्मांड के बारे में मानवता के दृष्टिकोण को बदल देगी। यह पृथ्वी की एक छवि थी, लेकिन चंद्रमा के सुविधाजनक बिंदु से।

जब आप इस तस्वीर को देखते हैं, तो एक कुरकुरा ग्रह आपको घूरता है, जो फ़िरोज़ा सूर्योदय की तरह चंद्र क्षितिज के ठीक ऊपर उड़ता है। और इसी समानता ने एंडर्स की तस्वीर को सही नाम दिया: “अर्थराइज़।”

भूनिर्माण

चंद्रमा के चारों ओर पहली चालक दल की यात्रा के दौरान लिया गया अर्थराइज, अपोलो 8।

बिल एंडर्स / नासा

जब से एंडर्स ने चंद्रमा की परिक्रमा करने वाले अंतरिक्ष यान से अपना शॉट लिया, तब से वैज्ञानिकों ने शनि के चट्टानी छल्लों की बिल्कुल मनमोहक तस्वीरें प्राप्त की हैं, नेपच्यून के नीला रंग और भी बृहस्पति की नारंगी संगमरमर की धारियां – लेकिन ये तस्वीरें हमारे ब्रह्मांड के ग्रह समाज की सतह को मुश्किल से खरोंचती हैं।

हमारे सौर मंडल से परे हजारों और विदेशी दुनिया तैर रही हैं, लेकिन वे मानव आंखों से छिपी रहती हैं क्योंकि वे हमसे प्रकाश-वर्ष दूर हैं। हमारी दूरबीनें उनकी सुंदरता को पकड़ने के लिए बहुत दूर हैं। वे केवल प्रकाश के धुंधले बिंदुओं के रूप में दिखाई देते हैं – यदि वे बिल्कुल दिखाई देते हैं।

हालांकि, जल्द ही ये अस्पष्ट एक्सोप्लैनेट फोकस में आ सकते हैं। द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में मंगलवार को, स्टैनफोर्ड के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक फ्यूचरिस्टिक टेलीस्कोप अवधारणा की रूपरेखा तैयार की, जो सैद्धांतिक रूप से एंडर्स के प्रतिष्ठित अर्थराइज को प्रतिद्वंद्वी करने के लिए पर्याप्त स्पष्टता के साथ विदेशी गहनों की तस्वीरें ले सकती है।

इसे “गुरुत्वाकर्षण दूरबीन” कहा जाता है।

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इस छवि में ग्रहों का पैमाना नहीं है। यह हबल के 2021 के बाहरी ग्रहों के चित्र दिखाता है, जिसमें बृहस्पति, शनि, यूरेनस और नेपच्यून बाएं से दाएं चलते हैं।

नासा, ईएसए, ए साइमन (गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर), और एमएच वोंग (कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले) और ओपल टीम

अध्ययन के सह-लेखक ब्रूस मैकिंटोश ने एक बयान में कहा, “इस तकनीक के साथ, हम 100 प्रकाश-वर्ष दूर एक ग्रह की तस्वीर लेने की उम्मीद करते हैं, जो अपोलो 8 की पृथ्वी की तस्वीर के समान प्रभाव डालता है।” मैकिंटोश स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर हैं और कावली इंस्टीट्यूट फॉर पार्टिकल एस्ट्रोफिजिक्स एंड कॉस्मोलॉजी के उप निदेशक हैं।

टेलीस्कोप काम करेगा, शोधकर्ताओं का कहना है कि गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग नामक दिमागी झुकाव घटना का उपयोग करके।

गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग? वह क्या है?

संक्षेप में, गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग इस तथ्य को संदर्भित करता है कि प्रकाश सितारों से निकलने वाला या अन्य अंतरिक्षीय पिंड एक सुपरमैसिव, गुरुत्वाकर्षण रूप से घने ब्रह्मांडीय पिंड से गुजरते समय विकृत और विकृत हो जाते हैं।

ऐसा होने का कारण सामान्य सापेक्षता के कारण है, गुरुत्वाकर्षण का एक सुस्थापित सिद्धांत जो पहली बार 1900 के दशक की शुरुआत में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा प्रस्तावित किया गया था। हम सामान्य सापेक्षता में बहुत गहराई से नहीं जाएंगे, क्योंकि, इसके लिए काफी मस्तिष्क-जलती हुई भौतिकी की आवश्यकता होगी, जिसे मैं दूसरी बार सहेजूंगा।

गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के लिए, आपको बस यह जानने की जरूरत है कि सामान्य सापेक्षता अंतरिक्ष और समय को मोल्ड करने योग्य कपड़े के विशाल टुकड़े की तरह परस्पर जुड़ी हुई है। यह कपड़ा आपके कपड़ों की तरह झुक सकता है और मुड़ सकता है, और मूल रूप से ऐसा तब होता है जब इसमें कोई वस्तु होती है।

गैलेक्सी क्लस्टर इसे किसी अन्य की तरह ताना देते हैं, ब्लैक होल इसे बहुत अधिक ताना देते हैं, पृथ्वी इसे कुछ हद तक विकृत करती है, चंद्रमा इसे थोड़ा ताना देता है, और यहां तक ​​​​कि आप इसे एक नन्हा नन्हा सा ताना देते हैं। सब कुछ इसे विकृत करता है, लेकिन वस्तु जितनी बड़ी होगी, आपको उतना ही अधिक युद्ध मिलेगा।

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इस फोटो में गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग आकाशगंगाओं से आने वाले प्रकाश को विकृत कर रहा है। इसलिए वे धब्बे या धारियों की तरह दिखते हैं।

नासा/ईएसए/के. शेरोन / ई। ओफ़ेक

और महत्वपूर्ण रूप से गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के लिए, जब प्रकाश इनमें से किसी एक ताना से होकर गुजरता है, तो एक प्रकार का आवर्धक कांच प्रभाव पैदा होता है। आम तौर पर, खगोलविद इस प्रभाव का उपयोग सबसे विकृत क्षेत्रों के आसपास करते हैं – आमतौर पर आकाशगंगा समूह – दूर की वस्तुओं को “आवर्धन” करने के लिए। गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग उन्हें जो कुछ भी देख रहे हैं उसकी एक बेहतर तस्वीर देता है।

गुरुत्वाकर्षण दूरबीन अवधारणा एक ही विचार के साथ काम करती है, लेकिन कुछ बदलावों के साथ।

गुरुत्वाकर्षण दूरबीन चश्मा

पहला अंतर यह है कि शोधकर्ता सामान्य आकाशगंगा समूह के बजाय हमारे अपने सूर्य को गुरुत्वाकर्षण दूरबीन के ताना-स्रोत के रूप में उपयोग करने का सुझाव देते हैं। और दूसरा, गुरुत्वाकर्षण दूरबीन को एक अतिरिक्त कदम की आवश्यकता होती है जो कि शर्लक होम्स-शैली की कटौती की तरह है।

कागज के अनुसार, डिवाइस पहले सूर्य-विकृत एक्सोप्लैनेट के प्रकाश (मानक गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग सामान) को पकड़ लेगा, लेकिन फिर, टेलीस्कोप के तथाकथित सौर गुरुत्वाकर्षण लेंस उस प्रकाश डेटा का उपयोग पिछड़े काम करने के लिए करेंगे और एक्सोप्लैनेट वास्तव में कैसा दिखता है, इसका पुनर्निर्माण करेगा। प्रथम स्थान।

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यह प्रदर्शित करने के लिए कि यह कैसे काम करेगा, शोधकर्ताओं ने उपग्रह Dscovr द्वारा ली गई मौजूदा पृथ्वी छवियों का उपयोग किया। यह अंतरिक्ष यान हमारे ग्रह और सूर्य के बीच बैठता है, इसलिए यह सैद्धांतिक गुरुत्वाकर्षण दूरबीन परीक्षण के लिए काफी उपयुक्त है।

टीम ने हमारे ग्रह की छवियों को एक कंप्यूटर मॉडल के माध्यम से चलाया, यह देखने के लिए कि सूर्य के गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग प्रभावों के माध्यम से पृथ्वी कैसी दिखेगी। फिर, उन्होंने प्रकाश को “अनबेंड” करने, या प्रकाश को खोलने के लिए, और पुनर्निर्माण प्रक्रिया शुरू करने के लिए एक एल्गोरिदम विकसित और उपयोग किया।

संक्षेप में, इसने काम किया।

सौर गुरुत्वाकर्षण लेंस द्वारा प्रक्षेपित सूर्य के चारों ओर प्रकाश की अंगूठी का उपयोग करके पृथ्वी के पुनर्निर्माण का एक उदाहरण। एल्गोरिदम जो इस पुनर्निर्माण को सक्षम बनाता है उसे बेहतर इमेजिंग के लिए एक्सोप्लैनेट पर लागू किया जा सकता है।

एलेक्ज़ेंडर मदुरोविच्ज़

कावली इंस्टीट्यूट फॉर पार्टिकल एस्ट्रोफिजिक्स एंड कॉस्मोलॉजी में डॉक्टरेट के छात्र और अध्ययन के सह-लेखक अलेक्जेंडर मादुरोविच ने कहा, “सूर्य द्वारा झुके हुए प्रकाश को खोलकर, एक छवि एक साधारण दूरबीन से कहीं अधिक बनाई जा सकती है।” बयान। “यह ग्रह वायुमंडल की विस्तृत गतिशीलता के साथ-साथ बादलों और सतह सुविधाओं के वितरण की जांच की अनुमति देगा, जिसकी अब हमारे पास जांच करने का कोई तरीका नहीं है।”

उन्होंने कहा, “वैज्ञानिक क्षमता एक अप्रयुक्त रहस्य है क्योंकि यह इस नई अवलोकन क्षमता को खोल रही है जो अभी तक मौजूद नहीं है।”

टीम के गुरुत्वाकर्षण लेंस का उपयोग किए बिना, हमें एक ऐसे टेलीस्कोप की आवश्यकता होगी जो किसी एक्सोप्लैनेट की सुपर स्पष्ट तस्वीर लेने के लिए पृथ्वी से 20 गुना चौड़ा हो – लेकिन गुरुत्वाकर्षण लेंस के साथ, टीम कहती है, एक हबल-आकार का टेलीस्कोप करेगा।

एक बड़ी चेतावनी है

इनमें से किसी के भी काम करने के लिए, गुरुत्वाकर्षण दूरबीन को प्लूटो की तुलना में सूर्य से कम से कम 14 गुना दूर होना चाहिए। हाँ।

और वह, अध्ययन के लेखक लिखते हैं, “पारंपरिक और मौजूदा रॉकेट प्रौद्योगिकी के साथ अत्यधिक धैर्य की आवश्यकता होगी,” लगभग 100 वर्षों के यात्रा समय के साथ “या सौर सेल जैसे अधिक प्रस्थान वेग प्राप्त करने के लिए प्रणोदन में प्रगति।”

दूसरे शब्दों में, गुरुत्वाकर्षण दूरबीन को उस स्थान तक पहुँचाने में लगभग एक सदी लग जाएगी जहाँ हमें इसकी आवश्यकता होगी। सौर पाल, यह एक तरहसंभावित रूप से यात्रा के समय को 20 या 40 वर्षों तक कम कर सकता है, लेकिन सौर पाल नियमित उपयोग से बहुत दूर हैं।

फिर भी, शोधकर्ताओं का कहना है कि वे एक दिन शानदार एक्सोप्लैनेट तस्वीरें लेने के गंभीर परिणामों से प्रेरित हैं। उदाहरण के लिए, यह अलौकिक जीवन का प्रमाण खोजने की खोज को बहुत लाभ पहुंचा सकता है।

ब्रह्मांड में अध्ययन दल के शानदार रंगीन एक्सोप्लैनेट कैसा दिख सकते हैं।

हमारे सौर मंडल से परे दुबके हुए 25 एक्सोप्लैनेट की कलाकार की वैचारिक छवि। गुरुत्वाकर्षण दूरबीन के साथ, शायद हम उनकी वास्तविक तस्वीरें ले सकते हैं।

ईएसए / हबल, एन बार्टमैन

मैकिंटोश ने कहा, “यह पता लगाने के अंतिम चरणों में से एक है कि क्या अन्य ग्रहों पर जीवन है।” “दूसरे ग्रह की तस्वीर लेने से, आप इसे देख सकते हैं और संभवतः हरे रंग के नमूने देख सकते हैं जो जंगल और नीले धब्बे हैं जो महासागर हैं – इसके साथ, यह तर्क देना मुश्किल होगा कि इसमें जीवन नहीं है।”

और, जहां तक ​​मेरे साथी शौकिया ग्रहों के प्रशंसकों के लिए है, मुझे लगता है कि एक एक्सोप्लैनेट की एक तस्वीर देखने से हमारे अस्तित्व के दृष्टिकोण को समायोजित किया जाएगा – जिस तरह से Earthrise ने एक बार मानवता के लिए किया था।

अब भी, Earthrise को देखना निस्संदेह हमारे अंदर एक अजीब सा एहसास पैदा करता है; अविश्वास की भावना है कि हम ब्रह्मांड के माध्यम से यात्रा कर रहे हैं जो मूल रूप से एक विशाल, गोल जहाज है।

जब हम ब्रह्मांड के अन्य सभी विशाल, गोल जहाजों की एक झलक देखेंगे तो हमें क्या लगेगा?



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