ગ્રીનબૅંક ઑબ્ઝર્વેટરી, અમેરિકા

ગ્રીનબૅંક ઑબ્ઝર્વેટરી, અમેરિકા : 1957માં સ્થાપવામાં આવેલી. ‘નૅશનલ રેડિયો-ઍસ્ટ્રોનૉમી ઑબ્ઝર્વેટરી’ (NRAO) નામની અમેરિકાની મોટામાં મોટી રેડિયો વેધશાળાનાં અમેરિકામાં પથરાયેલાં મુખ્ય ત્રણેક મથકો પૈકીનું એક. આ મથક વેસ્ટ વર્જિનિયા રાજ્યમાં ગ્રીનપાર્ક ખાતે આવેલું છે અને NRAOનાં અન્ય મથકોમાં સૌથી જૂનું છે. એક સેન્ટિમીટરથી લાંબી તરંગલંબાઈનાં રેડિયો મોજાં ઝીલતાં વિવિધ રેડિયો-ટેલિસ્કોપ અહીં આવેલાં છે.

1931–32ના અરસામાં કાર્લ જેન્સ્કી (1905–1950) નામના અમેરિકાના ભૌતિકશાસ્ત્રીએ અંતરીક્ષમાંથી – ખાસ કરીને આકાશગંગામાંથી – આવતા રેડિયો તરંગોને સૌપ્રથમ વાર સાવ આકસ્મિક રીતે પૃથ્વી પર ઝીલ્યા. આ માટે એણે જે એરિયલ બનાવ્યું તે ચકડોળની જેમ ધરતીને સમાંતર ફેરવી શકાય તેવું હતું. ગ્રોટે રેબર (જ. 1911) નામના એક બીજા અમેરિકાના જ રેડિયો-ઇજનેરે આ કાર્યને આગળ ધપાવ્યું. 1937માં રેબરે પોતાના ઘરના વાડામાં 9.4 મીટરના વ્યાસનું પરવલય આકારનું રેડિયો-ટેલિસ્કોપ બનાવ્યું અને એના પર ઝિલાતા રેડિયો-સંકેતોને આધારે આકાશના – ખાસ કરીને આકાશગંગાના – રેડિયો-નકશા બનાવ્યા. આ બધાં સંશોધનો અને નકશા 1940થી 1944 દરમિયાન પ્રસિદ્ધ થયા. આજે જોવા મળતા રકાબી આકારના ‘એરિયલ’ કે ‘ડિશ’ ઍન્ટેનાના પાયામાં, રેબરના આ ટેલિસ્કોપની ડિઝાઇન રહેલી છે.

આ રીતે 1931માં રેડિયો-ખગોળશાસ્ત્રનો પાયો નંખાયો; પરંતુ એનો વ્યાપક ઉપયોગ અને ઝડપી પ્રગતિ તો થયાં 1950 પછી. એ પછી તો દુનિયાના અનેક દેશોમાં મોટા મોટા રેડિયો-ટેલિસ્કોપ બનાવવાની સ્પર્ધા ચાલુ થઈ ગઈ.

દેશના તથા પરદેશના રેડિયો-ખગોળશાસ્ત્રીઓ જ્યાં આવીને રહી શકે અને વિના મૂલ્યે રેડિયો-ટેલિસ્કોપનો ઉપયોગ કરી શકે એવી એક રાષ્ટ્રીય કક્ષાની રેડિયો-વેધશાળા સ્થાપવાની દરખાસ્ત સાથે, અમેરિકાના કેટલાક રેડિયો-ખગોળશાસ્ત્રીઓ 1954માં વૉશિંગ્ટનમાં ભેગા થયા. અમેરિકામાં વિજ્ઞાનની દરેક શાખામાં પાયાનાં અને વ્યાવહારિક સંશોધનોને આર્થિક સહાય કરવાના આશયથી 1950માં ‘નૅશનલ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન’ની સ્થાપના કરવામાં આવેલી. આ ફાઉન્ડેશન પાસે જરૂરી સહાય માટેના કરાર કરવામાં આવ્યા અને યોગ્ય સ્થળની તપાસ કરવામાં આવી. પશ્ચિમ વર્જિનિયામાં આવેલ ગ્રીનબૅંકની નજદીક આવેલું ડિયર ક્રીક વૅલી આવું એક આદર્શ સ્થળ જણાયું. અમેરિકાની તત્કાલીન સરકારે અહીં લગભગ 11 ચોકિમી. જેટલી જગ્યા ફાળવી આપી.

1957થી 1960ના ગાળામાં અહીં રહેવા માટેના આવાસો અને ઉપકરણો તથા પુસ્તકાલય માટેનાં જરૂરી બાંધકામો તૈયાર કરવામાં આવ્યાં. અહીંના વિશાળ પુસ્તકાલયને કાર્લ જેન્સ્કીની યાદમાં તેમનું નામ આપવામાં આવ્યું. 1960 સુધીમાં તો અહીં લગભગ 200 જેટલા માણસો કામ કરતા થઈ ગયા. આ રીતે, 1957માં ‘નૅશનલ રેડિયો-ઍસ્ટ્રૉનૉમી ઑબ્ઝર્વેટરી’ ગ્રીનબૅંક ખાતે શરૂ થઈ.

1959માં 26 મીટરના વ્યાસનું એક રેડિયો-ટેલિસ્કોપ અહીં કામ કરતું થયું. ‘Howard E Tate’ નામે ઓળખાતું આ ટેલિસ્કોપ ‘નૅશનલ રેડિયો-ઍસ્ટ્રૉનૉમી ઑબ્ઝર્વેટરી’નું જૂનામાં જૂનું ઉપકરણ છે અને તે આજે પણ કામ આપે છે. તેની વિભેદનક્ષમતા વધારવા માટે એના જેવાં જ બીજાં બે રેડિયો-ટેલિસ્કોપને તેની સાથે જોડીને એને ‘રેડિયો-વ્યતિકરણમાપક’(radio-interferometer)માં ફેરવી નાખવામાં આવ્યું. જૂનું ટેલિસ્કોપ સ્થિર છે, જ્યારે આ બંને નવાં ટેલિસ્કોપ 1.6 કિમી. જેટલા લાંબા પથ (track) પર ખસી શકે તેવાં છે.

1962માં અહીં 92 મીટરના વ્યાસની રકાબી આકારનું તરંગગ્રાહક (dish antenna) ધરાવતું એક વિશાળ રેડિયો-ટેલિસ્કોપ બનાવવામાં આવ્યું. 7,000 ચોમી. પરાવર્તી સપાટી ધરાવતું આ ટેલિસ્કોપ તે કાળે ઘુમાવી શકાય તેવું દુનિયાનું મોટામાં મોટું ચલિત (movable) રેડિયો-ટેલિસ્કોપ હતું. આ ટેલિસ્કોપ યામ્યોત્તર પ્રકારનું અથવા તો ટ્રાન્ઝિટ પ્રકારનું ટેલિસ્કોપ (meridian or transit telescope) હતું. એટલે કે એનું આરોપણ એવી રીતે કરેલું હતું કે એનો અક્ષ (axis) પૂર્વ-પશ્ચિમ દિશામાં રહે જેથી કરીને એની ‘ડિશ’ હંમેશાં યામ્યોત્તરવૃત્ત કે ખગોલીય મધ્યાહનવૃત્ત (celestial meridian) તરફ જ તાકે. બીજી રીતે કહેતાં, આ રેડિયો-ટેલિસ્કોપની ‘ડિશ’ બરાબર ઉત્તર-દક્ષિણ દિશામાં જ ફરી શકે એ રીતે બે થાંભલા પર ટેકવેલી હતી. પણ 1988માં કોઈ અજ્ઞાત કારણોસર આ ટેલિસ્કોપ સંપૂર્ણપણે ભાંગી પડતાં, પાછળથી એને ફરી ઊભું કરવામાં આવ્યું. આ ટેલિસ્કોપ હાલમાં 21 સેમી.થી 6 સેમી. તરંગલંબાઈએ અવલોકનો કરી શકે છે.

ગ્રીનબૅંક ખાતેનું ત્રીજું નોંધપાત્ર રેડિયો-ટેલિસ્કોપ 43 મીટરના વ્યાસનું છે. 1965માં કામ કરતા થયેલા આ ટેલિસ્કોપનું પ્રસ્થાન વિષુવવૃત્તીય પ્રકારનું છે અને આ પ્રકારે પ્રસ્થાપિત થયેલું તે દુનિયાનું સૌથી મોટું રેડિયો-ટેલિસ્કોપ છે.

ઉપરના રેડિયો-ટેલિસ્કોપ ઉપરાંત, ગ્રીનબૅંક ખાતે 37 મીટર લાંબું, અંશાંકન કરેલું રણશિંગા આકારનું એક ભૂંગળું કે શૃંગ તરંગગ્રાહક (calibrated horn antenna) પણ ગોઠવવામાં આવેલું છે.

NRAO સંખ્યાબંધ રેડિયો-ટેલિસ્કોપ ધરાવવા ઉપરાંત ઐતિહાસિક મૂલ્ય ધરાવતાં બે રેડિયો-ટેલિસ્કોપ પણ ધરાવે છે. આ પૈકી એક કાર્લ જેન્સ્કીનું છે. આ સંસ્થા જેન્સ્કીએ જે ટેલિસ્કોપ વડે સૌપ્રથમ રેડિયો-તરંગો ઝીલેલા એ મૂળ નહિ; પરંતુ તેની પ્રતિકૃતિ ધરાવે છે. બીજું ટેલિસ્કોપ અસલ છે, જે ગ્રોટે રેબરનું છે. રેબરનું આ ટેલિસ્કોપ એના ઘેરથી ખસેડીને ગ્રીનબૅંક ખાતે લાવવામાં આવ્યું અને એનું પુન:સ્થાપન રેબરની દેખરેખ હેઠળ જ કરવામાં આવ્યું હતું. ગ્રીનબૅંક ખાતે જોવા મળતું ગ્રોટે રેબરનું આ ઐતિહાસિક ટેલિસ્કોપ આજે પણ કામ આપે છે. આ ટેલિસ્કોપ યામ્યોત્તર પ્રકારનું છે.

ગ્રીનબૅંક ખાતેના રેડિયો-ટેલિસ્કોપ ઉપરાંત, અમેરિકામાં આવેલી નીચેની બે વેધશાળાઓમાં આવેલા રેડિયો ટેલિસ્કોપનું સંચાલન પણ NRAO કરે છે :

(1) એરિઝોનામાં આવેલી ‘કીટપીક નૅશનલ ઑબ્ઝર્વેટરી (KPNO) અને (2) ન્યૂ મેક્સિકોમાં આવેલી ‘વેરી લાર્જ ઍરે’ (VLA – Very Large Array) તરીકે ઓળખાતી રેડિયો-ખગોળ વેધશાળા.

1960માં સંપૂર્ણ કામ કરતી થયેલી KPNOમાં ર્દશ્ય પ્રકાશનાં કુલ 16 ટેલિસ્કોપ છે. આ ઉપરાંત, 11 મીટરનું પરાવર્તી રેડિયો ટેલિસ્કોપ પણ છે. 1967માં કામ કરતા થયેલા આ ટેલિસ્કોપનું સંચાલન NRAO કરે છે. ગ્રીનબૅંક ખાતેનાં રેડિયો-ટેલિસ્કોપ એક સેમી.થી લાંબી તરંગલંબાઈના રેડિયો-તરંગો પર નિરીક્ષણ કરી શકે છે, જ્યારે KPNOનું આ રેડિયો-ટેલિસ્કોપ મિલીમીટર તરંગલંબાઈના રેડિયો-તરંગો ઝીલી શકે છે. આ ટેલિસ્કોપની મદદથી આજ સુધીમાં ઘણા બધા આંતરતારકીય અણુઓ(interstellar molecules)ની શોધ થઈ શકી છે. આ મિલીમીટર વેવ રેડિયો-ટેલિસ્કોપ સમુદ્રની સપાટીથી આશરે 2,000 મીટરની ઊંચાઈએ ગોઠવવામાં આવેલું છે. સામાન્ય રીતે રેડિયો-ટેલિસ્કોપને આકાશ નીચે, ખુલ્લામાં જ ગોઠવવામાં આવે છે; પરંતુ અત્યંત સંવેદનશીલ એવા આ વિશિષ્ટ રેડિયો-ટેલિસ્કોપને ઘુમ્મટ જેવી રચના વડે ઢાંકવામાં આવેલું છે.

11 મીટરના ઉપર દર્શાવેલ મિલીમીટર-વેવ રેડિયો-ટેલિસ્કોપ ઉપરાંત NRAO ‘કીટપીક’ વેધશાળાના 3.5 મીટરના એક બીજા રેડિયો-ટેલિસ્કોપનું પણ સંચાલન કરે છે. 1993માં કામ કરતા થયેલા આ રેડિયો-ટેલિસ્કોપના નિર્માણમાં વિસ્કૉન્સિન, ઇન્ડિયાના અને યેલ એમ કુલ ત્રણ યુનિવર્સિટીઓનો સહકાર સાંપડ્યો હોઈ, એમના અને NRAOના પ્રથમાક્ષરો પરથી આ ટેલિસ્કોપને ‘WIYN’ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

1981થી પૂર્ણપણે કાર્ય કરતી થયેલી VLA તરીકે ઓળખાતી રેડિયો-ખગોળ-વેધશાળાનું સંપૂર્ણ સંચાલન NRAO હસ્તક છે અને અહીં આવેલું રેડિયો-ટેલિસ્કોપ ‘ઍપર્ચર સિન્થેસિસ’ પદ્ધતિએ કામ કરતું દુનિયાનું આજ સુધીનું મોટામાં મોટું ‘ઍપર્ચર’ સિન્થેસિસ રેડિયો ટેલિસ્કોપ છે. આજ સુધીનું એટલા માટે કે આ ટેલિસ્કોપ 21, 6, 2 અને 1.3 સેમી. એટલે કે મુખ્યત્વે સેન્ટિમીટર તરંગલંબાઈએ કામ કરે છે; પરંતુ ભારતમાં પુણેથી 80 કિમી. ઉત્તરે આવેલા ખોડાદ નામના સ્થળે આકાર લઈ રહેલું ‘જાયન્ટ મીટર-વેવ રેડિયો-ટેલિસ્કોપ’ (GMRT) નામે ઓળખાતું ટેલિસ્કોપ પણ આ જ સિદ્ધાંત પર તૈયાર થયું છે; પરંતુ તેનું નામ સૂચવે છે તેમ આ ટેલિસ્કોપ સેમી-વેવ નહિ; પરંતુ મીટર-વેવ એટલે કે મીટર તરંગલંબાઈએ કામ કરતું થયું છે.

કોઈ પણ રેડિયો-ટેલિસ્કોપની સંવેદનશીલતા (sensitivity) અને તેની વિભેદનક્ષમતા (resolving power) તેની ડિશ(ઍન્ટેના)ના વ્યાસ એટલે કે ડિશની મોંફાડ (aperture) પર આધારિત હોય છે. મોંફાડ વધતાં આ બંનેમાં પણ વધારો થાય છે. પણ અમુક યાંત્રિક મર્યાદાઓને કારણે અમુક હદથી મોટી ડિશ બનાવવી શક્ય નથી; અને જો બનાવવી હોય તો એને નિર્ધારિત દિશામાં ઘુમાવી શકાય તેવી બનાવવી તો વળી એથી પણ મુશ્કેલ છે.

પરંતુ ‘ઍપર્ચર સિન્થેસિસ’ એક એવી પદ્ધતિ છે કે જેની મદદથી રેડિયો-ટેલિસ્કોપની ડિશની મોંફાડ વધારી શકાય છે. આ માટે કોઈ એક વિરાટ ડિશ બનાવવાને બદલે નાની નાની સંખ્યાબંધ ડિશની હાર એટલે કે ‘ઍરે’નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રૉનિક રીતે એકબીજી સાથે જોડાયેલી આ બધી ડિશને કેટલાય કિમી. સુધી પથરાયેલા રેલવેના પાટા (ટ્રૅક) ઉપર સરકી શકે તેવી રીતે ગોઠવેલી હોય છે. આમાંની અમુક ડિશ સ્થિર રાખીને અને અમુક ખસેડીને એમને જોડતી આધાર-રેખા કે તલ-રેખા(base line)માં ફેરફાર કરી શકાય છે. જરૂરી આધાર-રેખા ગોઠવીને રેડિયો-તરંગો ઉત્સર્જિત કરતા આકાશસ્રોત સામે નિશ્ચિત કરેલી સંખ્યાની ડિશ તાકવામાં આવે છે. આવો સ્રોત ઉદય અને અસ્ત પામે ત્યાં સુધી આકાશમાં એનો પીછો કરવામાં આવે છે. આ સમય દરમિયાન પૃથ્વી પોતાની ધરી ઉપર ફરતી હોવાને કારણે પીછો કરતી આ બધી ડિશ પણ ઘૂમે છે. આ રીતે, બે કે એથી વધુ ડિશ વચ્ચેનું અંતર જરૂર મુજબ બદલતા રહીને અને પૃથ્વીના ધરીભ્રમણનો લાભ લઈને કમ્પ્યૂટરની મદદથી એક વિશાળ વર્તુળ(ખરેખર તો, અંડાકાર કે દીર્ઘવર્તુળાકાર)નું કે વિશાળ વ્યાસ – મોંફાડવાળી ડિશનું નિર્માણ કે સંશ્લેષણ (synthesis) કરવામાં આવે છે. ટૂંકમાં, નાની નાની ડિશો દ્વારા અત્યંત વિશાળ ડિશની નકલ કરતી પદ્ધતિ એટલે ‘ઍપર્ચર સિન્થેસિસ’. આ રીતે બનાવેલાં અત્યંત શક્તિશાળી રેડિયો-ટેલિસ્કોપ ક્વાઅર્સ, પલ્સાર્સ, રેડિયો ગૅલેક્સી, આંતરતારકીય મેઘો વગેરે જેવા સંખ્યાબંધ રેડિયો-તરંગો ઉત્સર્જિત કરતા ખગોલીય પિંડોના અભ્યાસમાં તથા ખાસ તો અંતરીક્ષમાં આવેલા રેડિયો-સ્રોતોના ‘નકશા’ બનાવવામાં પણ બહુ ઉપયોગી થઈ પડ્યાં છે. આવાં ટેલિસ્કોપ વડે અતિ ઉચ્ચ વિભેદનવાળા ‘રેડિયો-નકશા’ પ્રમાણમાં ઘણી ઝડપથી મેળવી શકાય છે.

VLA- રેડિયો-ટેલિસ્કોપ અમેરિકાના ન્યૂ મેક્સિકો રાજ્યમાં ખુલ્લા રેગિસ્તાન પર 25 મીટરનો વ્યાસ ધરાવતી કુલ 27 ડિશ વડે બનેલું છે. આ બધી ડિશ અંગ્રેજી Y આકારના રેલવેના પાટા પર સરકી શકે તે રીતે હારબંધ ગોઠવેલી છે અને એમનું મોં બધી દિશામાં ઘૂમી શકે તેવું છે, Yનાં ત્રણે પાંખિયાં 21 કિમી. લાંબાં છે. આ રીતે VLAની મહત્તમ આધાર-રેખા (maximum base line) 21 × 21 × 21 કિલોમીટર બને છે, જે એને વિરાટ મોંફાડવાળી ડિશ ધરાવતા એક વિરાટ રેડિયો-ટેલિસ્કોપમાં ફેરવી નાખે છે.

આજે તો ‘નૅશનલ રેડિયો-ઍસ્ટ્રૉનૉમી ઑબ્ઝર્વેટરી’નું મુખ્ય વહીવટી મથક વર્જિનિયાના શાર્લોટ્સવિલ ખાતે અલગ આવેલું છે; પરંતુ ગ્રીનબૅંક અને NRAO બંને એકમેકનાં પૂરક છે, એટલે બંનેની વિકાસકથા પણ એક જ છે. વળી NRAO સાથે સંકળાયેલ કીટપીક અને VLA ખાતેના રેડિયો-ટેલિસ્કોપના પરિચય વગર ગ્રીનબૅંકનો પરિચય પણ અધૂરો જ રહે છે.

સુશ્રુત પટેલ