બ્રહ્માંડના અદ્રશ્ય અવાજો સાંભળતું મહાકાય યંત્ર: વેરી લાર્જ એરે (VLA) રેડિયો ટેલિસ્કોપની કાર્યપદ્ધતિ

ન્યૂ મેક્સિકોના સાન અગસ્ટિનના વિશાળ મેદાનોમાં સફેદ રંગની ૨૭ મહાકાય ડિશ એક ચોક્કસ આકારમાં ગોઠવાયેલી જોવા મળે છે. આ કોઈ સામાન્ય એન્ટેના નથી, પરંતુ માનવજાતનું સૌથી શક્તિશાળી રેડિયો ટેલિસ્કોપ છે, જેને કાર્લ જી. જાનસ્કી વેરી લાર્જ એરે (Karl G. Jansky Very Large Array - VLA) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ૧૯૭૦ના દાયકામાં નિર્મિત આ વેધશાળા આજે પણ રેડિયો ખગોળશાસ્ત્ર (radio astronomy) ક્ષેત્રે વિશ્વનું સૌથી મહત્વનું સાધન ગણાય છે. તે પ્રકાશના તરંગોને બદલે અવકાશી પદાર્થોમાંથી આવતા રેડિયો તરંગોને પકડે છે, જે આપણી આંખો જોઈ શકતી નથી.

રેડિયો એસ્ટ્રોનોમીની શરૂઆત ૧૯૩૩માં બેલ ટેલિફોન લેબોરેટરીઝના એન્જિનિયર કાર્લ જાનસ્કી દ્વારા આકસ્મિક રીતે થઈ હતી. તેમને એટલાન્ટિક પારના વોઈસ ટ્રાન્સમિશનમાં ખલેલ પહોંચાડતા અવાજોની તપાસ કરવાનું કામ સોંપવામાં આવ્યું હતું. જાનસ્કીએ જોયું કે એક ચોક્કસ પ્રકારનો અવાજ (hiss) દર ૨૩ કલાક અને ૫૬ મિનિટે પુનરાવર્તિત થતો હતો. આ સમયગાળો બરાબર એક 'સાઇડરિયલ ડે' (sidereal day) જેટલો હતો, જે પૃથ્વીને તારાઓની સાપેક્ષમાં એક ચક્ર પૂર્ણ કરતા લાગે છે. આના પરથી સાબિત થયું કે તે અવાજ સૂર્યમાંથી નહીં, પરંતુ આપણી આકાશગંગા (Milky Way) ના કેન્દ્રમાંથી આવી રહ્યો હતો. આ શોધના માનમાં જ રેડિયો તરંગોની તીવ્રતા માપવાના એકમને 'જાનસ્કી' (Jy) નામ આપવામાં આવ્યું છે.

રેડિયો ટેલિસ્કોપ સામાન્ય ઓપ્ટિકલ ટેલિસ્કોપ કરતા અલગ રીતે કામ કરે છે. પ્રકાશના તરંગો ખૂબ ટૂંકા હોય છે, જ્યારે રેડિયો તરંગો સેન્ટિમીટરથી લઈને મીટર સુધી લાંબા હોઈ શકે છે. આ લાંબા તરંગોને પકડવા માટે ટેલિસ્કોપનું કદ પણ ઘણું મોટું હોવું જોઈએ. જો આપણે કોઈ તારાનું સ્પષ્ટ ચિત્ર જોઈતું હોય, તો રેડિયો ટેલિસ્કોપની ડિશ કિલોમીટરો લાંબી હોવી જોઈએ, જે બનાવવી અશક્ય છે. આ સમસ્યાનો ઉકેલ ઇન્ટરફેરોમેટ્રી (interferometry) નામની પદ્ધતિમાં રહેલો છે, જેનો ઉપયોગ VLA કરે છે.

VLA માં ૨૫ મીટર વ્યાસ ધરાવતી ૨૭ સ્વતંત્ર એન્ટેના ડિશનો ઉપયોગ થાય છે, જે અંગ્રેજી અક્ષર 'Y' ના આકારમાં ગોઠવાયેલી હોય છે. આ દરેક ડિશનું વજન ૨૦૯ મેટ્રિક ટન છે. ઇન્ટરફેરોમેટ્રીની મદદથી આ તમામ એન્ટેનાઓ એકસાથે મળીને એક જ વિશાળ ટેલિસ્કોપ તરીકે કામ કરે છે. જ્યારે બે અલગ-અલગ એન્ટેના એક જ અવકાશી પદાર્થમાંથી આવતા તરંગોને પકડે છે, ત્યારે તેમના સિગ્નલોને એકબીજા સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાને એપર્ચર સિન્થેસિસ (aperture synthesis) કહેવામાં આવે છે. આનાથી ટેલિસ્કોપનું રિઝોલ્યુશન (resolution) એટલે કે ચિત્રની સ્પષ્ટતા એટલી વધી જાય છે જાણે કે તે એન્ટેનાઓ વચ્ચેના અંતર જેટલી મોટી એક જ ડિશ હોય.

VLA ની સૌથી મોટી વિશેષતા તેના રેલવે ટ્રેક્સ છે. દરેક એન્ટેના ડબલ પેરેલલ રેલવે ટ્રેક પર માઉન્ટ થયેલું હોય છે, જેના કારણે તેમને જરૂરિયાત મુજબ ખસેડી શકાય છે. 'હેઈન્સ ટ્રેઈન' (Hein's Trein) નામના ખાસ લોકોમોટિવ દ્વારા આ એન્ટેનાઓને ચાર મુખ્ય ગોઠવણીઓમાં ફેરવવામાં આવે છે, જેને A, B, C અને D કોન્ફિગરેશન કહેવાય છે. A કોન્ફિગરેશનમાં એન્ટેનાઓ ૨૧ કિલોમીટર લાંબા હાથો પર ફેલાયેલા હોય છે, જે અત્યંત ઝીણી વિગતો જોવા માટે વપરાય છે. જ્યારે D કોન્ફિગરેશનમાં તમામ એન્ટેનાઓને કેન્દ્રથી ૬૦૦ મીટરની અંદર ગીચ રીતે ગોઠવવામાં આવે છે, જે આકાશના મોટા હિસ્સાનું નિરીક્ષણ કરવા માટે ઉપયોગી છે. દર ૧૬ મહિનામાં VLA આ તમામ તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે.

વૈજ્ઞાનિક દ્રષ્ટિએ VLA એ અનેક સીમાચિહ્નો સર કર્યા છે. તેણે બ્લેક હોલ (black hole) ની આસપાસના વાયુઓના ભ્રમણ અને નવા તારાઓની આસપાસ બનતી પ્રોટોપ્લેનેટરી ડિસ્કનું નિરીક્ષણ કર્યું છે. ૧૯૮૯માં જ્યારે વોયેજર ૨ (Voyager 2) અવકાશયાન નેપ્ચ્યુન ગ્રહ પાસેથી પસાર થયું, ત્યારે તેના નબળા રેડિયો સંકેતો ઝીલવા માટે પણ VLA નો ઉપયોગ થયો હતો. આ ઉપરાંત, ૨૦૧૭માં શરૂ થયેલા 'VLA Sky Survey' (VLASS) દ્વારા આકાશના ૮૦% ભાગનું સ્કેનિંગ કરવામાં આવી રહ્યું છે, જેમાં ૧૦ મિલિયન નવા અવકાશી પદાર્થો મળવાની અપેક્ષા છે.

ટેકનોલોજીના વિકાસ સાથે VLA ને પણ અપગ્રેડ કરવામાં આવ્યું છે. ૨૦૦૧ થી ૨૦૧૨ દરમિયાન ચાલેલા પ્રોજેક્ટમાં તેની જૂની ઈલેક્ટ્રોનિક્સ સિસ્ટમને બદલીને અત્યાધુનિક સાધનો નાખવામાં આવ્યા, જેનાથી તેની ક્ષમતા ૮૦૦૦ ગણી વધી ગઈ. હવે વૈજ્ઞાનિકો આનાથી પણ આગળ વધીને નેક્સ્ટ જનરેશન વેરી લાર્જ એરે (ngVLA) બનાવવાની યોજના બનાવી રહ્યા છે. જૂન ૨૦૨૩ની જાહેરાત મુજબ, આ નવા પ્રોજેક્ટમાં ૨૬૦ થી વધુ એન્ટેના હશે જે સમગ્ર ઉત્તર અમેરિકામાં ફેલાયેલા હશે. આ નવું ટેલિસ્કોપ વર્તમાન VLA કરતા ૧૦ ગણું વધુ સંવેદનશીલ હશે અને ૧.૨ થી ૧૧૬ GHz સુધીની ફ્રીક્વન્સી (frequency) પર કામ કરી શકશે.

ngVLA નું નિર્માણ ૨૦૨૮ના અંતમાં શરૂ થવાની ધારણા છે અને ૨૦૩૧ સુધીમાં તે પ્રારંભિક વૈજ્ઞાનિક કામગીરી શરૂ કરશે. આ પ્રોજેક્ટ પાછળ અંદાજે $૨ અબજનો ખર્ચ થશે. આમાં જર્મની પણ પોતાનું યોગદાન આપી રહ્યું છે, જ્યાં યુનિવર્સિટી ઓફ વુર્ઝબર્ગ દ્વારા વેટરસ્ટેઈન મિલીમીટર ટેલિસ્કોપ (WMT) બનાવવામાં આવશે જે ngVLA નો ભાગ બનશે. આટલી વિશાળ સંવેદનશીલતા સાથે, વૈજ્ઞાનિકો બ્રહ્માંડના સૌથી જૂના તારાઓ અને કદાચ પરગ્રહવાસી સભ્યતાઓના સંકેતો પણ શોધી શકશે.

VLA માત્ર વૈજ્ઞાનિકો માટે જ નહીં, પરંતુ પ્રવાસીઓ માટે પણ આકર્ષણનું કેન્દ્ર છે. ન્યૂ મેક્સિકોમાં સોકોરો શહેરથી ૮૦ કિમી દૂર આવેલું આ સ્થળ મુલાકાતીઓ માટે ખુલ્લું છે, જ્યાં એક નાનું મ્યુઝિયમ અને સેલ્ફ-ગાઈડેડ વોકિંગ ટૂરની સુવિધા છે. જોકે, રણના વાતાવરણને કારણે અહીં હવામાન ખૂબ જ પરિવર્તનશીલ રહે છે. ૧૯૮૦માં $૭૮.૫ મિલિયનના ખર્ચે તૈયાર થયેલું આ સંકુલ આજે પણ માનવ જિજ્ઞાસાનું પ્રતીક છે, જે આપણને બ્રહ્માંડના એવા રહસ્યો જણાવે છે જે પ્રકાશની મદદથી ક્યારેય જાણી શકાયા ન હોત.