आकाशगंगेच्या केंद्रातील अनपेक्षित शोध : पाण्याचे अस्तित्व

 

 

 

एक प्रकाशवर्ष म्हणजे प्रकाशाने एका वर्षात कापलेले अंतर; सुमारे ९.४६ लाख कोटी किलोमीटर! त्यामुळे ०.५५ प्रकाशवर्षे म्हणजे सुमारे ५.२ लाख कोटी किलोमीटर! पृथ्वी आणि सूर्य यांच्यातील सरासरी अंतर सुमारे १५ कोटी किलोमीटर आहे. या तुलनेत हे अंतर प्रचंड असले, तरी आकाशगंगेच्या मध्यवर्ती प्रदेशाच्या प्रमाणात ते अतिशय जवळचे मानले जाते. या भागात तार्‍यांची घनता जास्त असून, किरणोत्सर्गाचे वातावरण आपल्या सौरमालेपेक्षा पूर्णपणे वेगळे आहे.

 

या निरीक्षणाचा केंद्रबिंदू आहे, ‘आयआरएस ३’ हा अत्यंत विकसित तारा. तो आपल्या आयुष्याच्या अखेरच्या टप्प्यांपैकी एका अवस्थेत पोहोचला आहे, जिला ‘असिम्प्टोटिक जायंट शाखा अवस्था’ म्हणतात. या अवस्थेतील तारे अतिशय फुगलेले, तुलनेने थंड आणि तेजस्वी असतात. त्यांच्या बाह्य थरांमधून शक्तिशाली तारकीय वार्‍यांद्वारे वायू, अवकाशात बाहेर फेकला जातो. या बाहेर फेकल्या जाणार्‍या पदार्थात, तार्‍याच्या उत्क्रांतीदरम्यान उपलब्ध झालेली विविध मूलद्रव्ये आणि संयुगे असतात. कालांतराने हा पदार्थच तार्‍याभोवती विस्तीर्ण आवरण तयार करतो. त्यामध्ये धूलिकण तयार होऊ शकतात आणि योग्य भौतिक-रासायनिक परिस्थितीत, विविध रेणू टिकून राहू शकतात. अशा वृद्ध तार्‍यांकडून अवकाशात सोडली जाणारी धूळ, पुढील तारका आणि ग्रहांच्या निर्मितीसाठी महत्त्वाचा कच्चा माल ठरू शकते.

 

‘कृष्णविवर’ स्वतः पाणी तयार करत नाही. ‘सॅजिटेरियस ए-स्टार’ या कृष्णविवराने पाणी तयार केलेले नाही. तसेच कृष्णविवरातून पाणी बाहेर पडते, असाही या निरीक्षणाचा अर्थ नाही. पाणी आणि धूळ यांचे संकेत ‘आयआरएस ३’ या वृद्ध तार्‍याच्या सभोवतालच्या आवरणात आढळले. कृष्णविवराच्या जवळ असूनही, त्या आवरणात धूळ तयार होऊ शकते आणि पाण्याचे रेणू टिकून राहू शकतात, हाच या शोधाचा खरा गाभा आहे. ‘जेम्स वेब’ अवकाश दुर्बीण अवरक्त प्रकाशाच्या विविध तरंगलांबींमध्ये विश्वाचे निरीक्षण करते. दृश्यमान प्रकाशात आकाशगंगेच्या केंद्रातील प्रदेश धूळ आणि तार्‍यांच्या प्रचंड गर्दीमुळे अस्पष्ट दिसतो. मात्र, अवरक्त प्रकाश या धुळीतून तुलनेने अधिक सहजपणे प्रवास करू शकतो.

 

या शोधासाठी ‘जेम्स वेब’वरील मध्य-अवरक्त उपकरणाचा उपयोग करण्यात आला. या उपकरणाने ‘आयआरएस ३’ भोवतालच्या पदार्थातून येणार्‍या अवरक्त प्रकाशाचा वर्णपट नोंदवला. एखाद्या पदार्थाला विशिष्ट तरंगलांबींच्या प्रकाशाचे शोषण किंवा उत्सर्जन करण्याची वैशिष्ट्यपूर्ण पद्धत असते. त्यामुळे वर्णपट हा त्या पदार्थाचा जणू रासायनिक ठसाच असतो. या ठशांच्या अभ्यासातून ‘सिलिकेट’ धूळ आणि पाण्याच्या उपस्थितीचे संकेत ओळखले गेले. ‘सिलिकेट’ धुळीशी संबंधित सुमारे १० आणि १८ मायक्रोमीटर परिसरातील वैशिष्ट्येही निरीक्षणांत दिसली. म्हणजेच, ‘जेम्स वेब’ने पाण्याचा एखादा थेंब छायाचित्रात पाहिलेला नाही. तर त्याने पाण्याच्या रेणूंमुळे, अवरक्त प्रकाशाच्या वर्णपटात निर्माण झालेली विशिष्ट खूण ओळखली आहे.

 

पाणी हे विश्वातील महत्त्वाच्या रेणूंपैकी एक आहे. त्यातील हायड्रोजन विश्वाच्या सुरुवातीपासूनच मोठ्या प्रमाणावर उपलब्ध होता, तर ऑसिजनसारखी जड मूलद्रव्ये तारकांच्या आत आणि त्यांच्या उत्क्रांतीतील विविध प्रक्रियांमधून तयार होतात. वृद्ध तारे आपल्या बाह्य थरांमधील पदार्थ अवकाशात सोडतात आणि त्यामुळे आंतरतारकीय माध्यमात जड मूलद्रव्ये आणि धूळ मिसळतात. यामुळे तार्‍याचा शेवट हा विश्वासाठी केवळ अंत नसतो. तार्‍याच्या बाह्य थरांतील पदार्थ पुन्हा अवकाशात परततो. पुढे तो आंतरतारकीय ढगांचा भाग होऊ शकतो. अशा ढगांमध्येच नवीन तारे आणि ग्रहांची निर्मिती होते. पृथ्वीवरील खडक, धातू आणि सजीवांसाठी आवश्यक अनेक मूलद्रव्यांचा इतिहासही, पूर्वीच्या तारकापिढ्यांशीच जोडलेला आहे. त्यामुळे ‘आयआरएस ३’ भोवती धूळ आणि पाण्याचे अस्तित्व आढळणे, आपल्याला एका मोठ्या विश्वचक्राचीच आठवण करून देते.

 

कृष्णविवराच्या जवळ असूनही ते नष्ट का झाले नाही? हा प्रश्न पडणे साहजिकच. ‘आयआरएस ३’ स्वतःच्या बाह्य थरांमधून मोठ्या प्रमाणावर पदार्थ अवकाशात फेकत असल्यामुळे, त्याच्याभोवती दाट आणि स्तरित आवरण तयार झाले आहे. संशोधकांच्या नमुन्यांनुसार, हे धुळीचे आवरण तार्‍यापासून सुमारे १० हजार खगोलीय एककांपर्यंत पसरलेले असू शकते. तार्‍याजवळील भागाचे तापमान सुमारे १२०० ‘केल्विन’, तर बाहेरील भागात ते सुमारे १०० ‘केल्विन’पर्यंत खाली येते. या आवरणातील वेगवेगळ्या प्रदेशांमध्ये भौतिक परिस्थिती वेगवेगळी असते. त्यामुळे कृष्णविवराच्या तीव्र किरणोत्सर्गाचा परिणाम सर्वत्र सारखाच असेल असे नाही. कृष्णविवराच्या जवळ सर्व काही तत्क्षणी नष्ट होते, ही लोकप्रिय कल्पना वैज्ञानिकदृष्ट्या अचूक नाही. पदार्थावर होणारा परिणाम अंतर, किरणोत्सर्गाची तीव्रता, पदार्थाची घनता आणि स्थानिक परिस्थिती यांवर अवलंबून असतो.

 

या शोधाचा ग्रहांच्या निर्मितीशी अप्रत्यक्ष; पण महत्त्वाचा संबंध आहे. ग्रह निर्माण होण्यासाठी केवळ हायड्रोजन आणि हेलियम पुरेसे नसतात. खडकाळ ग्रहांच्या निर्मितीसाठी सिलिकॉन, ऑसिजन, कार्बन, लोखंड आणि इतर जड मूलद्रव्येही आवश्यक असतात. तारकांच्या जीवनचक्रातून बाहेर पडणारी धूळ आणि जड मूलद्रव्ये, पुढे नवीन तारकांच्या सभोवतालच्या पदार्थात मिसळू शकतात. याचा अर्थ, ‘आयआरएस ३’ भोवती सध्या नवीन ग्रह तयार होत आहेत, असा निष्कर्ष काढता येत नाही. मात्र, तार्‍यांच्या जीवनचक्रातून बाहेर पडणारा पदार्थ भविष्यातील तारे आणि ग्रहांसाठी कच्चा माल कसा पुरवतो, हे समजण्यासाठी अशा निरीक्षणांचे मोठेच महत्त्व आहे. विशेषतः आकाशगंगेच्या केंद्रासारख्या कठीण वातावरणातही, तारकीय धूळ तयार होऊ शकते आणि पाण्याचे रेणू टिकू शकतात, ही बाब विश्वातील रासायनिक उत्क्रांती समजून घेण्यासाठी महत्त्वाची आहे.

 

या मूलभूत खगोलशास्त्रीय संशोधनाचा मोठा फायदा म्हणजे विश्वातील पदार्थाची निर्मिती, प्रसार आणि पुनर्वापर यांचे नियम समजणे. आकाशगंगेच्या केंद्रातील वृद्ध तारे कोणत्या परिस्थितीत धूळ आणि रेणू अवकाशात सोडतात, हे समजल्यामुळे तारे आणि ग्रहांच्या निर्मितीची व्यापक प्रक्रिया अधिक स्पष्ट होईल. पाण्याचे रेणू कठीण वातावरणात कुठे आणि कसे टिकतात, हे समजल्यामुळे इतर तारकासमूहांतील रासायनिक परिस्थितीचा अभ्यास अधिक अचूकपणे करता येईल. ‘जेम्स वेब’च्या वर्णपट विश्लेषणासारख्या तंत्रांमुळे, दूरच्या विश्वातील रासायनिक घटक ओळखण्याची क्षमता वाढते. भविष्यात जीवनासाठी आवश्यक रासायनिक घटक कोणत्या प्रकारच्या वातावरणात टिकू शकतात, हा प्रश्नही अधिक सखोलपणे तपासता येईल. कृष्णविवराच्या जवळ सापडलेले पाणी केवळ एक आश्चर्यकारक खगोलीय शोध नाही. कृष्णविवराच्या सावलीतही विश्वातील पदार्थचक्र थांबत नाही; मृत्यूच्या उंबरठ्यावर उभा असलेला तारा आपल्या पुढील विश्वकथेचे घटक अवकाशात सोडत असतो.