ऐसा कैसे हो सकता है कि हबल स्पेस टेलीस्कोप ब्रह्मांड में 13 अरब प्रकाश वर्ष दूर तक देख सकता है और फिर भी स्पष्ट तस्वीरें ले सकता है, लेकिन अन्य सितारों या यहां तक कि अन्य एक्सोप्लैनेट पर पानी की एक भी क्लोजअप तस्वीर नहीं ले सकता है?
जवाब
मुझे लगता है कि यह ब्रह्मांड की आयु है, 13 + अरब वर्ष, हालाँकि मुझे यह पढ़ना याद है कि वे वर्तमान में जो सबसे दूर देखते हैं वह लगभग 80 अरब वर्ष है, जो मुझे अजीब लगता है क्योंकि ब्रह्मांड केवल 13 अरब वर्ष का है, या मैं बस ग़लत या ग़लत याद है. सिर्फ इसलिए कि आप हबल की क्षमताओं के बारे में यह या वह तथ्य बताते हैं, इसका मतलब यह नहीं है कि यह एक सटीक तथ्य है, जो पहली नजर में शब्दों का खेल लगता है। आमतौर पर, विज्ञान का इतिहास सभी प्रकार के मिथ्यानामों से भरा पड़ा है, यह तथ्य, वह तथाकथित तथ्य, और बाद में जब मापने या अवलोकन के अधिक परिष्कृत सरणी सामने आते हैं, तो वे सभी गलत हो जाते हैं, और उस समय बहुत गलत होते हैं। आज भी, ब्लैक होल सिद्धांत के साथ, मेरा वास्तव में मतलब है, कौन जानता है, जैसे कि हॉकिंग ने जिस घटना को जोड़ने की कोशिश की थी, उसके लिए अतिरिक्त स्पष्टीकरण नहीं हैं। और अब अन्य क्षेत्रों में भी, और इसके अलावा, बहुत पुराने दिनों में, यूनानियों के समय में, वे - यहां तक कि सौर मंडल के आयामों के लिए भी गंभीर अनुमान लगाते थे - जो आपको ज़ोर से हंसने पर मजबूर कर देंगे। ये ब्रह्मांड के आकार, तारों की दूरी और मूल रूप से आप इसे जो नाम देते हैं, उसमें लगातार वृद्धि हो रही है। यह सब बस एक अकादमिक अभ्यास है। यहां तक कि जापानी वैज्ञानिक काकू ने भी अनिवार्य रूप से निम्नलिखित शब्दों को स्वीकार किया है, जहां तक भौतिकी का सवाल है, हम खो गए हैं... यह पूर्ण चक्र में आ गया है और आधुनिक दृष्टिकोण यह है कि, हमने खुद को एक कोने में चित्रित कर लिया है। इस तर्क को एक सेकंड के लिए जांचें, यदि आप आकाशगंगा के इस क्षेत्र के आकार को एशिया के आकार तक उड़ा दें, तो भी पृथ्वी को खोजने के लिए एक बहुत अच्छे आवर्धक कांच की आवश्यकता होगी, इसलिए आप इसे प्राप्त कर सकते हैं, अब आप तुलना करें वह पिन चुभन आकार, और यह वास्तव में छोटा है, बाकी ब्रह्मांड से, जो अनिवार्य रूप से अंतहीन है, और यह अंतहीन हो सकता है। अब, इस पर विचार करें, यदि आप ब्रह्माण्ड में खोजे जाने वाले सभी ज्ञान को ले लें, यहां तक कि प्रति किरायेदार के वास्तविक ज्ञान को भी, तो क्या एक पिन से भी छोटा टुकड़ा इसे संसाधित करने के बावजूद इसे धारण करने में सक्षम होगा? जिस तरह से आकाश काम करता है, वह वैसा कुछ नहीं है जैसा हम सोचते हैं, बस इसकी बहुत अधिक मात्रा है... हम इसकी सीमाओं को भी नहीं समझ सकते हैं, इसमें यांत्रिकी के विभिन्न प्रकारों की तो बात ही छोड़ दीजिए। भौतिक विज्ञानी आज माचिस की डिब्बी के खिलौनों से भी खेल सकते हैं।
यहां समस्या कोणीय रिज़ॉल्यूशन में से एक है। टेलीस्कोप वस्तुओं को असीमित रूप से बड़ा नहीं कर सकते। जैसे-जैसे आप किसी चीज़ को अधिक से अधिक बड़ा करते हैं, आपको समस्याएं होने लगती हैं जहां प्रकाश विवर्तन पैटर्न एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं। मूलतः, आप एक धुंधलेपन के साथ समाप्त होते हैं।
एक दूरबीन द्वारा हल किए जा सकने वाले विवरण का स्तर उसके एपर्चर पर आधारित होता है - दूरबीन के प्राथमिक दर्पण या ऑब्जेक्टिव लेंस का व्यास। एपर्चर जितना बड़ा होगा, यह उतने ही अधिक विवरण को हल कर सकता है।
मूल कारण वही नहीं है, लेकिन आप डिजिटल तस्वीरों में इसका सादृश्य देख सकते हैं। 2 मेगापिक्सेल कैमरे से और 16 मेगापिक्सेल कैमरे से एक ही चीज़ की तस्वीर लें। अब, उन तस्वीरों को अपने कंप्यूटर स्क्रीन पर एक साथ रखें और प्रत्येक पर ज़ूम करना शुरू करें। बहुत जल्दी, 2 मेगापिक्सेल कैमरे पर ली गई तस्वीर पिक्सेलयुक्त होने लगती है - वह अवरुद्ध-धुंधलापन जो आपको तब दिखाई देता है जब आप किसी छवि को अधिक बड़ा करते हैं। हालाँकि, 16 मेगापिक्सेल छवि के मामले में, आप काफी अधिक ज़ूम कर सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि 16 मेगापिक्सेल छवि में अधिक विवरण कैप्चर किया गया है।
मेरे पास कई दूरबीनें हैं। हाल ही में, मैं अपने 90 मिमी रेफ्रेक्टर के साथ खेलने में कुछ समय बिता रहा हूँ। 90 मिमी एपर्चर है - ऑब्जेक्टिव (सबसे सामने) लेंस का आकार। मेरे पास 203 मिमी (8″) श्मिट-कैसेग्रेन टेलीस्कोप भी है। 90 मिमी टेलीस्कोप में अपनी 10 मिमी ऐपिस का उपयोग करने पर, मुझे 100x की आवर्धन शक्ति प्राप्त होती है। 2X बार्लो लेंस जोड़ने पर, मुझे 200x मिलता है। यदि मैं उस दृश्य की तुलना 203 मिमी स्कोप में 10 मिमी ऐपिस का उपयोग करके दृश्य से करता हूं, जो 203x (बार्लो का उपयोग नहीं) उत्पन्न करता है, तो 203 मिमी दूरबीन में दृश्य काफी स्पष्ट होगा।
किसी दूरबीन में अधिकतम विभेदन क्षमता की गणना करने की दो विधियाँ हैं। एक को डावेस सीमा कहा जाता है, और दूसरे को रेले मानदंड कहा जाता है। वे रिज़ॉल्यूशन की गणना थोड़ा अलग तरीके से करते हैं और थोड़े अलग परिणाम लेकर आते हैं। हालाँकि, डावेस की सीमा को समझना सबसे आसान है। डब्ल्यूआर डावेस एक द्विआधारी प्रणाली में दो तारों के बीच अंतर करने की क्षमता को लेकर चिंतित थे, जब दोनों एक साथ बहुत करीब होते हैं। दूरबीन जितनी बड़ी होगी, यह निर्धारित करना उतना ही आसान होगा कि वास्तव में दो तारे हैं, तब भी जब आवर्धन समान था।
जिन दो दूरबीनों का मैंने ऊपर उल्लेख किया है, उनमें डावेस की सीमा के लिए गणना की गई संख्या 203 मिमी दूरबीन के लिए 0.57 और 90 मिमी दूरबीन के लिए 1.29 आर्क-सेकंड है। मेरे 203 मिमी दायरे के साथ दो करीबी तारों को अलग बताने के लिए, उन्हें कम से कम 0.57 चाप सेकंड अलग होना चाहिए, जबकि 90 मिमी टेलीस्कोप में उन्हें कोणीय पृथक्करण, 1.29 चाप सेकंड से दोगुने से अधिक होना चाहिए। हबल स्पेस टेलीस्कोप (एचएसटी) के लिए, उन्हें कम से कम 0.05 आर्क सेकंड अलग होना होगा।
पृथ्वी पर हमारे दृश्य से चंद्रमा का व्यास लगभग 30 चाप मिनट है, जबकि इसका वास्तविक व्यास लगभग 3,474 किमी है। एम101, पिनव्हील गैलेक्सी, हमारे आकाश में लगभग 29 चाप मिनट व्यास और 27 चाप चौड़े अंडाकार के रूप में दिखाई देती है... जो कि चंद्रमा से थोड़ा छोटा है। लेकिन, वास्तव में, इसका व्यास लगभग 170,000 प्रकाश वर्ष या 1,608,370,000,000,000,000 - 1.6 क्विंटिलियन - किलोमीटर है। लेकिन, इतना बड़ा होने के बावजूद, यह हमारे आकाश में चंद्रमा से भी छोटा दिखाई देता है... यह कोणीय माप के कारण है। चंद्रमा M101 से बहुत छोटा है, लेकिन यह बहुत करीब है (लगभग 384,400 किमी बनाम 198.6 क्विंटिलियन किमी)। बेशक, यह प्रभाव कुछ ऐसा है जिसे हर स्कूली बच्चा जानता है: दूर की चीज़ें छोटी दिखाई देती हैं।
दूर की वस्तु पर विवरण देखने के लिए, हमारे पास एक बहुत, बहुत बड़े एपर्चर वाला एक टेलीस्कोप होना चाहिए जो इन विवरणों को देखने में सक्षम हो। ऐसी दूरबीनें अस्तित्व में ही नहीं हैं।
जब एचएसटी 13 अरब प्रकाश वर्ष दूर किसी आकाशगंगा की छवि कैप्चर करता है, तो यह विस्तृत तस्वीर कैप्चर नहीं कर रहा होता है। यह अपने इमेजिंग सेंसर पर केवल कुछ पिक्सेल चौड़ी छवि कैप्चर कर रहा है। लेकिन चमक के स्तर के साथ-साथ उनके स्पेक्ट्रा के विश्लेषण के कारण हम जानते हैं कि ये आकाशगंगाएँ हैं। कोई भी दूरबीन इतनी दूर की छवि देखकर आपको यह नहीं बता सकती कि यह एक सर्पिल आकाशगंगा है - बस इतना कि वहां तारों का एक समूह है। वे उनकी स्पष्ट तस्वीरें नहीं लेते, वे केवल थोड़ी संख्या में फोटॉन लेते हैं। यही कारण है कि हबल डीप फील्ड छवियों को लक्ष्य से जितना हो सके उतना प्रकाश एकत्र करने में कई दिनों का एक्सपोज़र समय लगा।
शायद किसी दिन हम कुछ अधिक विस्तृत चित्र बनाने के लिए इंटरफेरोमेट्री करने में सक्षम अंतरिक्ष दूरबीन सारणी का निर्माण करने में सक्षम होंगे, लेकिन यह हमारे भविष्य से बहुत दूर है।