The S-PLUS Fifth Data-Release: Over 4500 square degrees of the Southern Sky and a multicolor view of the Hydra and Antlia galaxy clusters

कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड एक विशाल, ब्रह्मांडीय पुस्तकालय है। सदियों तक, खगोलशास्त्री एक बार में केवल कुछ ही किताबें पढ़ सकते थे, अपनी दूरबीनों को विशिष्ट सितारों या आकाशगंगाओं की ओर केंद्रित करते थे और एक बार में एक सावधानीपूर्वक नज़र डालते थे। लेकिन हाल ही में, खेल बदल गया है। एक किताब पढ़ने के बजाय, खगोलशास्त्री अब विशाल, डिजिटल पुस्तकालय बना रहे हैं जो एक साथ आकाश की पूरी अलमारियों को स्कैन करते हैं। इन्हें "सर्वेक्षण" (surveys) कहा जाता है। ये विशाल, ब्रह्मांडीय कैमरों की तरह काम करते हैं, जो ब्रह्मांड का मानचित्र बनाने के लिए लाखों तस्वीरें खींचते हैं। लक्ष्य क्या है? यह समझना कि आकाशगंगाएँ कैसे जन्म लेती हैं, तारे कैसे चलते हैं, और संपूर्ण ब्रह्मांड कैसे बना है। ऐसा करने के लिए, वैज्ञानिक एक विशेष तकनीक का उपयोग करते हैं: वे केवल ब्लैक एंड व्हाइट या मानक रंग में तस्वीरें नहीं लेते हैं। वे "फिल्टर" का उपयोग करते हैं, जो रंगीन चश्मे की तरह होते हैं जो केवल प्रकाश के विशिष्ट रंगों को गुजरने देते हैं। कई अलग-अलग रंगीन चश्मों के माध्यम से किसी वस्तु को देखकर, वैज्ञानिक यह पता लगा सकते हैं कि वह किस चीज से बनी है, कितनी गर्म है, और कितनी दूर है, बिना कभी भी वहां जाने के लिए अंतरिक्ष यान उड़ाए।

अब, मिलिए 'साउदर्न फोटोमेट्रिक लोकल यूनिवर्स सर्वे' (Southern Photometric Local Universe Survey) या S-PLUS से। S-PLUS को दक्षिणी गोलार्ध में काम करने वाले एक बहुत ही समर्पित, रोबोटिक लाइब्रेरियन के रूप में सोचें। यह चिली में एक विशेष टेलीस्कोप का उपयोग करता है जो 12 अनूठे रंगीन फिल्टरों से लैस है। यह इसे उन विवरणों को देखने की अनुमति देता है जिन्हें अन्य सर्वेक्षण चूक जाते हैं, जैसे कि सितारों के विशिष्ट रासायनिक निशान या वे गैस बादल जहाँ नए तारे जन्म ले रहे हैं। वर्षों से, यह रोबोट धीरे-धीरे अपने ब्रह्मांडीय एटलस के पन्नों को भर रहा है, और अब, इसने अभी-अभी अपना पांचवां प्रमुख अपडेट जारी किया है। यह नया संस्करण एक बड़ी छलांग है, जो हमारे ब्रह्मांडीय पड़ोस का पहले से कहीं अधिक स्पष्ट, गहरा और विस्तृत दृश्य प्रदान करता है।

बड़ा अपडेट: एक नया ब्रह्मांडीय एटलस

जिस शोध पत्र को आप पढ़ रहे हैं, वह S-PLUS सर्वेक्षण के पांचवें डेटा रिलीज (DR5) की घोषणा करता है। सर्वेक्षण की कल्पना दक्षिणी आकाश के एक विशाल जिग्सॉ पहेली (jigsaw puzzle) के रूप में करें। पिछले संस्करणों ने बहुत कुछ कवर किया था, लेकिन अभी भी बड़े अंतराल थे, विशेष रूप से हमारी अपनी आकाशगंगा, मिल्की वे (Milky Way) के केंद्र के पास के भीड़भाड़ वाले क्षेत्रों में। यह नया रिलीज, DR5, उस पहेली के एक विशाल हिस्से को भर देता है। अब यह आकाश के 4,500 वर्ग डिग्री से अधिक क्षेत्र को कवर करता है—यह पूर्ण चंद्रमा से 22 गुना बड़े आकाश के पैच को एक साथ देखने जैसा है।

इस अपडेट का सबसे रोमांचक हिस्सा यह है कि पहली बार, सर्वेक्षण ने हमारी आकाशगंगा के "बल्ज" (bulge) और "डिस्क" (disk) का व्यवस्थित रूप से मानचित्रण किया है। यदि मिल्की वे एक विशाल, घूमता हुआ पिज्जा है, तो "बल्ज" इसका घना, भीड़भाड़ वाला केंद्र है, और "डिस्क" इसकी सपाट, तारों वाली क्रस्ट (किनारा) है। ये क्षेत्र आमतौर पर फोटोग्राफ करने में बहुत कठिन होते क्योंकि वे इतने घने तारों से भरे होते कि सब कुछ धुंधला हो जाता है। लेकिन एक नए, स्मार्ट कंप्यूटर प्रोग्राम (जिसे MAR पाइपलाइन कहा जाता है) की मदद से, जो इन भीड़भाड़ वाले दृश्यों को सुलझा सकता है, S-PLUS ने अंततः इन व्यस्त मोहल्लों की स्पष्ट तस्वीरें ली हैं। यह हमारे अपने घर के आंगन के सितारों का अध्ययन करने का द्वार खोलता है, जिसमें भारी धातुओं से रहित दुर्लभ, प्राचीन सितारों को खोजना शामिल है, जो शुरुआती ब्रह्मांड के 'टाइम कैप्सूल' की तरह कार्य करते हैं।

अदृश्य को देखना: फिल्टर और रंग

S-PLUS इतना कुछ कैसे देख पाता है? यह 12 फिल्टरों के एक विशेष सेट का उपयोग करता है। इन फिल्टरों को 12 अलग-अलग रंगीन धूप के चश्मों के सेट के रूप में सोचें। उनमें से पांच व्यापक (broad) हैं, जो रंगों की एक विस्तृत श्रृंखला को आने देते (जैसे मानक लाल, हरा और नीला), जबकि सात "नैरोबैंड" (narrowband) हैं। ये नैरोबैंड फिल्टर सुपर-विशिष्ट लेंसों की तरह हैं जो केवल रंग के बहुत पतले स्लिट्स को ही गुजरने देते।

यह क्यों शानदार है? क्योंकि अंतरिक्ष में अलग-अलग चीजें विशिष्ट रंगों में चमकती हैं। उदाहरण के लिए, गर्म, युवा तारे एक विशिष्ट संकीर्ण रंग में चमक सकते हैं, जबकि गैस के बादल दूसरे रंग में चमक सकते हैं। इन 12 फिल्टरों का उपयोग करके, S-PLUS ब्रह्मांड का एक "बहु-रंगीन दृश्य" (multicolor view) बना सकता है। यह टीम को सितारों की गति, आकाशगंगा में गैस की मात्रा, और यहाँ तक कि किसी आकाशगंगा की दूरी को भी केवल उसके रंग प्रोफाइल को देखकर मापने की अनुमति देता है। यह किसी फल की त्वचा के रंग को विभिन्न रंगीन रोशनी के माध्यम से देखकर यह बताने के समान है कि वह फल किस चीज से बना है।

हाइड्रा और एंटिलिया गैलेक्सी क्लस्टर्स

इस रिलीज के मुख्य आकर्षण में से एक गैलेक्सी के दो विशाल समूहों का विस्तृत विवरण है जिन्हें हाइड्रा (Hydra) और एंटिलिया (Antlia) क्लस्टर कहा जाता है। इन क्लस्टर्स की कल्पना गैलेक्सी के विशाल शहरों के रूप में करें, जहाँ सैकड़ों आकाशगंगाएँ एक साथ रहती हैं, जिन्हें गुरुत्वाकर्षण ने थाम रखा है। शोध पत्र इन दोनों "शहरों" के नागरिकों (आकाशगंगाओं) के विस्तृत चित्रण पर ध्यान केंद्रित करता है।

शोधकर्ताओं ने कुछ दिलचस्प पाया: हाइड्रा और एंटिलिया क्लस्टर्स को जोड़ने वाला एक "पुल" (bridge) दिखाई देता है। यह एक ब्रह्मांडीय राजमार्ग की तरह है जो गैलेक्सी और गैस से बना है और इन दोनों के बीच फैला हुआ है। इस पुल का अध्ययन करके, टीम यह सीख सकती है कि आकाशगंगाएँ एक-दूसरे के साथ कैसे परस्पर क्रिया करती हैं, और कैसे वातावरण उन्हें क्लस्टर्स के बीच के खुले स्थान से क्लस्टर्स के भीड़भाड़ वाले केंद्रों की ओर यात्रा करते समय बदल देता है।

उन्होंने यह भी देखा कि आकाशगंगाएँ इन क्लस्टर्स के केंद्र के करीब पहुँचते समय कैसे बदल जाती हैं। उन्होंने पाया कि हाइड्रा क्लस्टर के केंद्र के पास की आकाशगंगाओं में एंटिलिया की तुलना में एक विशिष्ट प्रकार की चमकती हुई गैस (H-alpha) की मात्रा अधिक है। यह सुझाव देता है कि हाइड्रा के केंद्र में वातावरण अधिक सक्रिय या अशांत है। डेटा दिखाता है कि हालांकि दोनों क्लस्टर कई मायनों में समान हैं, लेकिन हाइड्रा क्लस्टर अपने केंद्र में थोड़ा अधिक "जीवंत" है। यह वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद करता है कि वातावरण आकाशगंगा के जीवन को कैसे आकार देता है, ठीक वैसे ही जैसे एक व्यस्त शहर में रहना एक शांत गाँव में रहने की तुलना में व्यक्ति की जीवनशैली को बदल सकता है।

भविष्य के लिए बेहतर उपकरण

शोध पत्र यह भी बताता है कि इस रिलीज में डेटा पहले की तुलना में बहुत अधिक स्वच्छ और सटीक है। टीम ने अपने मापों को कैलिब्रेट करने के लिए एक नई विधि का उपयोग किया, जिसमें संदर्भ के रूप में 'गाइया सैटेलाइट' (Gaia satellite - जो हमारी आकाशगंगा में सितारों का मानचित्रण करता है) के डेटा का उपयोग किया गया। यह सब कुछ मापने के लिए एक पूरी तरह से कैलिब्रेटेड पैमाने (ruler) का उपयोग करने जैसा है, यह सुनिश्चित करता है कि "पैमाना" आकाश में कहीं भी हो, उसकी लंबाई समान रहे।

उन्होंने नए "वैल्यू-ऐडेड कैटलॉग" (value-added catalogs) भी पेश किए हैं। इन्हें डेटा के साथ आने वाले 'चीट शीट्स' या गाइड के रूप में समझें। केवल कच्चे नंबर देने के बजाय, ये गाइड आपको बताते हैं कि:

• यह क्या है? क्या वह वस्तु एक तारा है, एक आकाशगंगा है, या एक क्वासर (एक अत्यंत चमकीला ब्लैक होल) है?
• यह कितनी दूर है? वे "फोटोमेट्रिक रेडशिफ्ट" प्रदान करते हैं, जो रंग के आधार पर दूरी के अनुमान हैं।
• क्या यह देखने के लिए सुरक्षित है? वे "मास्क" प्रदान करते हैं ताकि आप जान सकें कि क्या कोई चमकीला तारा किसी विशिष्ट स्थान पर कैमरे को अंधा कर रहा है, जिससे आप जान सकें कि किन डेटा बिंदुओं को अनदेखा करना है।

यह हमारे लिए क्या मायने रखता है

लेखक बहुत स्पष्ट हैं: यह एक आधार है। वे यह दावा नहीं कर रहे हैं कि उन्होंने इस एक पेपर के साथ ब्रह्मांड के रहस्यों को सुलझा लिया है। इसके बजाय, वे कह रहे हैं, "यहाँ वह सबसे अच्छा मानचित्र है जो हमारे पास है। यह ठोस है, गहरा है, और आपके उपयोग के लिए तैयार है।"

यह रिलीज अगली पीढ़ी की खोजों के लिए एक टूलकिट है। चाहे वह सितारों के जीवन चक्र, हमारी अपनी आकाशगंगा की संरचना, गैलेक्सी क्लस्टर्स के व्यवहार, या यहाँ तक कि ब्रह्मांड के विस्तार का अध्ययन करना चाहता हो, S-PLUS DR5 डेटा इसे कच्चा माल प्रदान करता है। यह एक जासूस को बिल्कुल नए, उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले अपराध स्थल की तस्वीर सौंपने जैसा है; रहस्य अभी नहीं सुलझा है, लेकिन अब उनके पास इसे सुलझाने के लिए सबसे अच्छे सबूत मौजूद हैं।

संक्षेप में, S-PLUS टीम ने दक्षिणी आकाश का मानचित्रण करने में एक बड़ा कदम उठाया है। उन्होंने तस्वीरों को साफ किया है, गायब हिस्सों को भरा है, और उपकरणों का एक सेट प्रदान किया है जो दुनिया भर के खगोलशास्त्रियों को पहले से कहीं अधिक स्पष्टता के साथ ब्रह्मांड की खोज करने में मदद करेगा। ब्रह्मांड की कहानी अभी लिखी जा रही है, लेकिन इस नए अध्याय के साथ, हमारे पास एक बहुत बेहतर कलम है।