రేడియో ఖగోళ విజ్ఞానం అంటే ఏమిటి?
తారల ఉన్కి తెలిపేది వాటి నుండి వెలువడే కాంతి మాత్రమే కాదు. తారలు శక్తివంతమైన రేడియో తరంగాలని కూడా వెలువరిస్తాయి. వాటి సహాయంతో తారల గురించి ఎన్నో విషయాలు తెలుసుకోవచ్చు. తారలు రేడియోతరంగాలని వెలువరిస్తాయన్న విషయం యాదృచ్ఛికంగా తెలిసింది.
1931 లో అమెరికాలో బెల్ టెలిఫోన్ లాబొరేటరీస్ కి చెందిన కార్ల్ గూథ్ జాన్స్కీ అనే రేడియో ఇంజినీరు ఒక ఆసక్తికరమైన విషయాన్ని కనుక్కున్నాడు. రేడియో తరంగాలని ఉపయోగించి సమాచార ప్రసారం చేసే పద్ధతి అప్పటికే కొన్ని దశాబ్దాలుగా ఉంది. సామాన్యంగా ఆ ప్రసారం అయ్యే రేడియో సంకేతాలలో కొంత రొద (noise ) జోడు అవుతుంది. ఆ సంకేతాలలోని సమాచారాన్ని వెలికితీసేటప్పుడు ఈ రొద ఒక తలనొప్పిగా పరిణమిస్తుంది. ఈ రొదకి ఎన్నో మూలాలు ఉన్నాయి. పిడుగుపడ్డప్పుడు, పరిసరాలలో ఉండే ఇతర ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల నుండి, గాల్లో కాస్త కిందుగా ఎగిరే విమానాల వల్ల ఈ రొద పుడుతుంది. ఈ రొదని గుర్తించడానికి జాన్స్కీ ఒక పరికరాన్ని తయారు చేశాడు. ఆ పరికరాన్ని వాడి రొదకి మూలాలని శోధిస్తుండగా జాన్స్కీకి మరో కొత్త రకమైన రొద తారసపడింది. అయితే మొదట దాని మూలం ఏంటో అర్థం కాలేదు. ఎక్కడో పైనుండి వస్తోందని మాత్రం అర్థమయ్యింది. నానాటికి దాని దిశ నెమ్మదిగా జరుగుతన్నట్టు కనిపించింది. మొదట్లో ఆ మూలం సూర్యుడితో పాటు పక్కకి జరుగుతున్నట్టు తోచింది. కాని ఇంకా లోతుగా పరిశీలిస్తే, సూర్యుడి కన్నా మరింత వేగంగా దాని దిశ మారుతున్నట్టు కనిపించింది. బహుశ ఆ మూలం తారలు కావచ్చు ననిపించింది.
అలా ఆ రొదకి మూలం గురించి ఇంకా వివరాలు సేకరించిన జాన్స్కీ 1932 లో ఆ మూలం సాజిటేరియస్ రాశి దిశ నుండి వస్తొందని కనుక్కున్నాడు. మన పాలపుంత గెలాక్సీకి కేంద్రం సాజిటేరియస్ రాశి దిశలోనే ఉందని అప్పటికే తెలుసు. జాన్స్కీ తన పరిశీలనా ఫలితాలని ఒక పత్రికలో ప్రచురించాడు. అయితే ఆ సమయంలో ఆ విషయాలని ఎవరూ పట్టించుకోలేదు. అయినా ఆ పరిశీలనలే రేడియో ఖగోళ విజ్ఞానానికి ప్రాణం పోశాయి.
జాన్స్కీ కృషి ఆ రోజుల్లో ఎక్కువ మందిని ఆకట్టుకోకపోవడానికి కారణం ఆ రోజుల్లో రేడియో తరంగాలు కేవలం మనిషి కృత్రిమంగా తయారుచేసే తరంగాలు అనుకునేవారు. కనుక అవి ఆకాశం నుండి వస్తాయని ఎవరూ ఊహించలేదు. పైగా అలంటి కిరణాలని పట్టి, విశ్లేషించే పరికరాలు కూడా ఆ రోజుల్లో లేవు.
ఇలా ఉండగా 1937 లో గ్రోట్ రెబర్ అనే అమెరికన్ ఇంజినీరు జాన్స్కీ కృషి గురించి విని, రేడియో తరంగాలని గ్రహించగల (ఈ రోజుల్లో మనం వాడే టీవీ ’డిష్’ లాంటి) పరికరాన్ని తయారుచేశాడు. 31 అడుగుల వ్యాసం గల ఈ ’డిష్’ చాలా బలహీనమైన రేడియో తరంగాలని గ్రహించి వాటిని ఒక బిందువు వద్ద కేంద్రీకరించగలదు. అదే మొట్టమొదటి రేడియో దూరదర్శిని (radio telescope) అయ్యింది. అతడే ప్రప్రథమ రేడియో ఖగోళశాస్త్రవేత్త (radio astronomer) కూడా అయ్యాడు.
తన కొత్త పరికరాన్ని ఉపయోగించి రెబర్ ఆకాశాన్ని శోధించసాగాడు. అంతరిక్షంలో కొన్ని కొన్ని ప్రాంతాల నుండి మామూలుగా కన్నా మరింత శక్తివంతమైన రేడియో తరంగాలు వెలువడుతున్నాయని గ్రహించాడు. ఆ తరంగాలని వెలువరిస్తున్న తారలని ’రేడియో తారలు’ అన్నాడు. ఆ విధంగా రూపొందిన అంతరిక్ష మ్యాపులు ’రేడియో మ్యాపులు’ అయ్యాయి. తన పరిశోధనలని రెబర్ 1942 ప్రాంతాల్లో ప్రచురించాడు. అయితే ఆ సమయంలో రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం జరుగుతూ ఉండడంతో ఆ విషయాలని ఎవరూ పట్టించుకోలేదు.
విశేషం ఏంటంటే రేడియో తరంగాలలో అతి తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం (wavelength) గలవాటిని (ఇవి పరారుణ తరంగాల కన్నా కాస్తే పొడవైనవి) యుద్ధంలో వాడసాగారు. ఇలాంటి తరంగాలనే మైక్రో తరంగాలు (microwaves) అంటారు. ఇలాంటి తరంగాలని స్పందనలుగా (impulses) పంపిస్తే, అవి ఆకాశంలో ఎగురుతున్న ఏ విమానాన్నో ఢీకొని, పరావర్తనం చెంది తిరిగి భూమికి వచ్చినప్పుడు, వాటి సహాయంతో విమానం ఉన్కి గురించి, దాని వేగం, గమన దిశ మొదలైన వాటి గురించి కనుక్కోవడానికి వీలవుతుంది. RAdio Detection And Ranging అనబడే ఈ పద్ధతిని సంక్షిప్తంగా RADAR అని పిలవడం మొదలెట్టారు.
బ్రిటన్ లో రాడార్ వినియోగం వేగంగా పుంజుకుంది. ఈ రాడార్ వల్లనే రెండవ ప్రపంచ యుద్ధంలో సంఖ్యలో జర్మనీ కన్నా నిమ్న స్థితిలో ఉన్న బ్రిటిష్ రాయల్ వైమానిక దళం జర్మనీకి చెందిన భయంకరమైన ’లుఫ్ట్ వాఫే’ (Luftwaffe) వైమానిక దళాన్ని మట్టికరిపించ గలిగింది.
యుద్ధం ముగిశాక ఈ రాడార్ సాంకేతికతకి కొత్త ప్రయోజనాలు దొరికాయి, వాటిలో ముఖ్యమైనది అంతరిక్ష పరిశోధన/పరిశీలన.
చిత్రం 1: రేడియో దూరదర్శినిలోని భాగాలు
పెద్ద పెద్ద రేడియో దూరదర్శినుల నిర్మాణం మొదలయ్యింది (చిత్రం 2: ప్యూర్టో రికోలోని అరెసీబో వేధశాలలో రెండు కొండల మధ్య కట్టిన ఓ పెద్ద రేడియో దూరదర్శిని ).
తారల ఉన్కి తెలిపేది వాటి నుండి వెలువడే కాంతి మాత్రమే కాదు. తారలు శక్తివంతమైన రేడియో తరంగాలని కూడా వెలువరిస్తాయి. వాటి సహాయంతో తారల గురించి ఎన్నో విషయాలు తెలుసుకోవచ్చు. తారలు రేడియోతరంగాలని వెలువరిస్తాయన్న విషయం యాదృచ్ఛికంగా తెలిసింది.
1931 లో అమెరికాలో బెల్ టెలిఫోన్ లాబొరేటరీస్ కి చెందిన కార్ల్ గూథ్ జాన్స్కీ అనే రేడియో ఇంజినీరు ఒక ఆసక్తికరమైన విషయాన్ని కనుక్కున్నాడు. రేడియో తరంగాలని ఉపయోగించి సమాచార ప్రసారం చేసే పద్ధతి అప్పటికే కొన్ని దశాబ్దాలుగా ఉంది. సామాన్యంగా ఆ ప్రసారం అయ్యే రేడియో సంకేతాలలో కొంత రొద (noise ) జోడు అవుతుంది. ఆ సంకేతాలలోని సమాచారాన్ని వెలికితీసేటప్పుడు ఈ రొద ఒక తలనొప్పిగా పరిణమిస్తుంది. ఈ రొదకి ఎన్నో మూలాలు ఉన్నాయి. పిడుగుపడ్డప్పుడు, పరిసరాలలో ఉండే ఇతర ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల నుండి, గాల్లో కాస్త కిందుగా ఎగిరే విమానాల వల్ల ఈ రొద పుడుతుంది. ఈ రొదని గుర్తించడానికి జాన్స్కీ ఒక పరికరాన్ని తయారు చేశాడు. ఆ పరికరాన్ని వాడి రొదకి మూలాలని శోధిస్తుండగా జాన్స్కీకి మరో కొత్త రకమైన రొద తారసపడింది. అయితే మొదట దాని మూలం ఏంటో అర్థం కాలేదు. ఎక్కడో పైనుండి వస్తోందని మాత్రం అర్థమయ్యింది. నానాటికి దాని దిశ నెమ్మదిగా జరుగుతన్నట్టు కనిపించింది. మొదట్లో ఆ మూలం సూర్యుడితో పాటు పక్కకి జరుగుతున్నట్టు తోచింది. కాని ఇంకా లోతుగా పరిశీలిస్తే, సూర్యుడి కన్నా మరింత వేగంగా దాని దిశ మారుతున్నట్టు కనిపించింది. బహుశ ఆ మూలం తారలు కావచ్చు ననిపించింది.
అలా ఆ రొదకి మూలం గురించి ఇంకా వివరాలు సేకరించిన జాన్స్కీ 1932 లో ఆ మూలం సాజిటేరియస్ రాశి దిశ నుండి వస్తొందని కనుక్కున్నాడు. మన పాలపుంత గెలాక్సీకి కేంద్రం సాజిటేరియస్ రాశి దిశలోనే ఉందని అప్పటికే తెలుసు. జాన్స్కీ తన పరిశీలనా ఫలితాలని ఒక పత్రికలో ప్రచురించాడు. అయితే ఆ సమయంలో ఆ విషయాలని ఎవరూ పట్టించుకోలేదు. అయినా ఆ పరిశీలనలే రేడియో ఖగోళ విజ్ఞానానికి ప్రాణం పోశాయి.
జాన్స్కీ కృషి ఆ రోజుల్లో ఎక్కువ మందిని ఆకట్టుకోకపోవడానికి కారణం ఆ రోజుల్లో రేడియో తరంగాలు కేవలం మనిషి కృత్రిమంగా తయారుచేసే తరంగాలు అనుకునేవారు. కనుక అవి ఆకాశం నుండి వస్తాయని ఎవరూ ఊహించలేదు. పైగా అలంటి కిరణాలని పట్టి, విశ్లేషించే పరికరాలు కూడా ఆ రోజుల్లో లేవు.
ఇలా ఉండగా 1937 లో గ్రోట్ రెబర్ అనే అమెరికన్ ఇంజినీరు జాన్స్కీ కృషి గురించి విని, రేడియో తరంగాలని గ్రహించగల (ఈ రోజుల్లో మనం వాడే టీవీ ’డిష్’ లాంటి) పరికరాన్ని తయారుచేశాడు. 31 అడుగుల వ్యాసం గల ఈ ’డిష్’ చాలా బలహీనమైన రేడియో తరంగాలని గ్రహించి వాటిని ఒక బిందువు వద్ద కేంద్రీకరించగలదు. అదే మొట్టమొదటి రేడియో దూరదర్శిని (radio telescope) అయ్యింది. అతడే ప్రప్రథమ రేడియో ఖగోళశాస్త్రవేత్త (radio astronomer) కూడా అయ్యాడు.
తన కొత్త పరికరాన్ని ఉపయోగించి రెబర్ ఆకాశాన్ని శోధించసాగాడు. అంతరిక్షంలో కొన్ని కొన్ని ప్రాంతాల నుండి మామూలుగా కన్నా మరింత శక్తివంతమైన రేడియో తరంగాలు వెలువడుతున్నాయని గ్రహించాడు. ఆ తరంగాలని వెలువరిస్తున్న తారలని ’రేడియో తారలు’ అన్నాడు. ఆ విధంగా రూపొందిన అంతరిక్ష మ్యాపులు ’రేడియో మ్యాపులు’ అయ్యాయి. తన పరిశోధనలని రెబర్ 1942 ప్రాంతాల్లో ప్రచురించాడు. అయితే ఆ సమయంలో రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం జరుగుతూ ఉండడంతో ఆ విషయాలని ఎవరూ పట్టించుకోలేదు.
విశేషం ఏంటంటే రేడియో తరంగాలలో అతి తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం (wavelength) గలవాటిని (ఇవి పరారుణ తరంగాల కన్నా కాస్తే పొడవైనవి) యుద్ధంలో వాడసాగారు. ఇలాంటి తరంగాలనే మైక్రో తరంగాలు (microwaves) అంటారు. ఇలాంటి తరంగాలని స్పందనలుగా (impulses) పంపిస్తే, అవి ఆకాశంలో ఎగురుతున్న ఏ విమానాన్నో ఢీకొని, పరావర్తనం చెంది తిరిగి భూమికి వచ్చినప్పుడు, వాటి సహాయంతో విమానం ఉన్కి గురించి, దాని వేగం, గమన దిశ మొదలైన వాటి గురించి కనుక్కోవడానికి వీలవుతుంది. RAdio Detection And Ranging అనబడే ఈ పద్ధతిని సంక్షిప్తంగా RADAR అని పిలవడం మొదలెట్టారు.
బ్రిటన్ లో రాడార్ వినియోగం వేగంగా పుంజుకుంది. ఈ రాడార్ వల్లనే రెండవ ప్రపంచ యుద్ధంలో సంఖ్యలో జర్మనీ కన్నా నిమ్న స్థితిలో ఉన్న బ్రిటిష్ రాయల్ వైమానిక దళం జర్మనీకి చెందిన భయంకరమైన ’లుఫ్ట్ వాఫే’ (Luftwaffe) వైమానిక దళాన్ని మట్టికరిపించ గలిగింది.
యుద్ధం ముగిశాక ఈ రాడార్ సాంకేతికతకి కొత్త ప్రయోజనాలు దొరికాయి, వాటిలో ముఖ్యమైనది అంతరిక్ష పరిశోధన/పరిశీలన.
చిత్రం 1: రేడియో దూరదర్శినిలోని భాగాలు
పెద్ద పెద్ద రేడియో దూరదర్శినుల నిర్మాణం మొదలయ్యింది (చిత్రం 2: ప్యూర్టో రికోలోని అరెసీబో వేధశాలలో రెండు కొండల మధ్య కట్టిన ఓ పెద్ద రేడియో దూరదర్శిని ).
దృశ్య దూరదర్శినుల (optical telescopes) కన్నా వీటిని మరింత సులభంగా నిర్మించవచ్చని తెలిసింది. పైగా మైక్రో తరంగాల తరంగ దైర్ఘ్యం కాంతి తరంగాల పొడవు కన్నా మరింత ఎక్కువ కావడంతో లక్ష్యం మరింత ’మసక’గా కనిపించేది. ఈ సమస్యని సరిదిద్దడానికి పెద్ద సంఖ్యలో రేడియో దూరదర్శినులని, ఓ పెద్ద మైదానంలో, ఒక గడికట్టులో అమరుస్తారు. అన్ని రేడియోదర్శినుల యొక్క ’డిష్’ లు ఒకే విధంగా తిరిగేట్టుగా, ఒకే దిశలో తిరిగేట్టుగా కంప్యూటర్ల సహాయంతో నియంత్రిస్తారు. ఆ విధంగా అంత పెద్ద వైశాల్యం మీద విస్తరించబడ్డ అన్ని ’డిష్’ లు ఒక్క తీరులో పని చెయ్యడం వల్ల ఆ దూరదర్శినుల కూటమి కొన్ని కిలోమీటర్ల వ్యాసం ఉన్న ఒక మహా రేడియో దూరదర్శిని లాగా పనిచేసేది. ఆ విధంగా రేడియో దూరదర్శిని ఇ
చ్చే చిత్రాలు దృశ్య దూరదర్శిని ఇచ్చే చిత్రాల కన్నా మరింత స్పష్టంగా రూపొందసాగాయి. చిత్రం 3: ఇటీవలి కాలంలో మన దేశంలో పూనే వద్ద నెలకొల్పబడ్డ ప్రతిష్ఠాత్మకమైన Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT). ఇందులో 30 పారబోలిక్ డిష్ లు ఉన్నాయి. ఒక్కొక్క దాని వ్యాసం 45 m. మొత్తం 25 km ల వ్యాసం గల భూభాగం మీద ఈ డిష్ లు విస్తరించబడి ఉన్నాయి.
ఆ విధంగా రేడియో ఖగోళ విజ్ఞానం సహాయంతో అంతరిక్షం గురించి మునుపు ఎన్నడూ తెలియని విషయాలని తెలుసుకోవడానికి వీలయ్యింది. ముఖ్యంగా పల్సార్ (pulsar) అనబడే ఓ కొత్తరకం తార యొక్క ఆవిష్కరణతో ఖగోళవిజ్ఞానంలో ఓ కొత్త అధ్యాయం తెరుచుకుంది...
Reference:
Isaac Asimov, Guide to Earth and Science.
http://gmrt.ncra.tifr.res.in/gmrt_hpage/GMRT/intro_gmrt.html
http://www.naic.edu/
(పల్సార్ ల గురించి మరో పోస్ట్ లో...)
చాల బాగా చెప్పారు. థాంక్స్