এটির উৎক্ষেপণের এক বছর পর, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা মহাবিশ্বের গোপনীয়তা প্রকাশ করছেন, যা পর্যবেক্ষণের প্রথম বৈজ্ঞানিক ফলাফল হিসাবে জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ (JWST) মুক্তি পায়। এই মাস, ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড আবিষ্কারের উপর ব্লগ পোস্টের একটি সিরিজ প্রকাশ করছে। এটি সিরিজের চতুর্থ পোস্ট – আপনি আগেরটি পড়তে পারেন এখানে.
জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ (জেডব্লিউএসটি) চালু হওয়ার এক বছর হয়ে গেছে, এবং এর বিপজ্জনক স্থাপনা এবং সতর্কতার সাথে মিলিত হওয়ার পরে, এটি অবশেষে অবিশ্বাস্য চিত্র এবং ডেটা ফেরত পাঠাচ্ছে। লঞ্চপ্যাড থেকে সম্পূর্ণ অপারেশনে যাওয়া অবশ্য সহজ কাজ ছিল না। এটি কীভাবে ঘটেছিল তার একটি অনুস্মারক এখানে।
ক্রিসমাস ডে 2021: প্রায় 25 বছরের উন্নয়নের পর, JWST একটি Ariane 5 রকেটের উপরে মহাকাশে উড়ে গেল। এটির প্রবর্তন ছিল প্রযুক্তিগত ক্লেশ, বাজেট এবং সময়সূচী ওভাররান এবং এমনকি মার্কিন কংগ্রেস দ্বারা একটি (অস্থায়ী) বাতিলের উপর একটি বিজয়। ফলস্বরূপ, লঞ্চপ্যাড কাউন্টডাউন শূন্যের কাছাকাছি হওয়ায় আবেগ বেশি ছিল।
"এটা উত্তেজনাপূর্ণ ছিল," স্বীকার করে সুসান মুল্লালি, বাল্টিমোরের স্পেস টেলিস্কোপ সায়েন্স ইনস্টিটিউটের (STScI) JWST-এর উপ-প্রকল্প বিজ্ঞানী। "আমি বিশ্বাস করতে পারছিলাম না এটা বাস্তব," যোগ করে নাওমি রো-গার্নি, নাসার গডার্ড স্পেস ফ্লাইট সেন্টারে একটি JWST GTO (গ্যারান্টিড টাইম অবজারভেশন) পোস্টডক যেখানে তিনি প্ল্যানেটারি সিস্টেম টিমকে সমর্থন করছেন৷ “আমি কোনোরকম আরেকটি বিলম্বের আশা করছিলাম। আমি ভেবেছিলাম এটি কখনই চালু হবে না।"
একটি ঝুঁকিপূর্ণ যাত্রা
টেলিস্কোপের ক্রমবর্ধমান জটিলতার কারণে প্রকল্পের বিকাশের স্টপ-স্টার্ট প্রকৃতির আংশিকভাবে এসেছে, যেটিতে একটি খণ্ডিত 6.5-মিটার প্রাথমিক আয়নার পাশাপাশি একটি ভঙ্গুর, পাঁচ-স্তর, টেনিস-কোর্ট-আকারের অন্তরক সানশিল্ড রয়েছে। রকেট ফায়ারিংয়ের ভিতরে ফিট করার জন্য উভয় উপাদানকে অরিগামির মতো উন্মোচন করতে হয়েছিল - একটি 30 দিনের প্রক্রিয়া যা পৃথিবী থেকে 2 মিলিয়ন কিলোমিটার দূরে সূর্যের অপর পাশে L1.6 ল্যাগ্রেঞ্জ পয়েন্টে টেলিস্কোপের যাত্রার সাথে মিলে যায়।
হাবল স্পেস টেলিস্কোপ 1993 সালে ত্রুটিপূর্ণ অপটিক্সের জন্য যে ধরনের মহাকাশচারী-সহায়তা পরিষেবা পেয়েছিল তার জন্য এই বিন্দুটি অনেক দূরে। এটি স্থাপনের সময় JWST-এর আয়নাতে যদি কিছু ভুল হয়ে যেত, তাহলে জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের $10 বিলিয়ন সাদা সাদা থাকত। গভীর মহাকাশে ভাসমান হাতি।
"প্রথম 30 দিনগুলি বেশ নার্ভ-র্যাকিং ছিল, কারণ যে কোনও সমস্যা ছিল একক-পয়েন্ট ব্যর্থতা এবং এর অর্থ হবে আমাদের কাছে টেলিস্কোপ থাকবে না," রো-গার্নি বলেছেন।
সবাই বলেছে, ব্যর্থতার 344টি সম্ভাব্য পয়েন্ট ছিল: 344 পয়েন্ট যেখানে টেলিস্কোপের জটিল চলমান অংশগুলিকে স্থানের ঠান্ডা শূন্যতায় পুরোপুরি কাজ করতে হয়েছিল। তবুও তারা কাজ করেছে - নাসা গডার্ডের জেন রিগবির মতে, "অসাধারণভাবে তাই" JWST থেকে প্রথম বিজ্ঞানের ফলাফল এই মাসের শুরুর দিকে STScI তে অনুষ্ঠিত সম্মেলন।
"যেদিন আমি জানতাম যে এটি আসলে কাজ করতে চলেছে তখন সেই দিনটি ছিল যখন মূল বুমটি বের হয়ে গিয়েছিল, এবং সেকেন্ডারি আয়নাটি ভাঁজ হয়ে গিয়েছিল এবং আমাদের কাছে আসলে একটি টেলিস্কোপ ছিল," রোয়ে-গার্নি বলেছেন। "এমনকি যদি পরবর্তী স্থাপনাগুলি কাজ না করে, আমরা আলো ক্যাপচার করতে পারি এবং এটিকে যন্ত্রগুলিতে রাখতে পারি।"
টেলিস্কোপ ফোকাস করা
উভয় দর্পণ স্থাপনের সাথে, পরবর্তী পদক্ষেপটি ছিল প্রাথমিক আয়নার 18টি হেক্সাগোনাল বেরিলিয়াম অংশগুলিতে ফোকাস করা। এটি সাতটি ধাপে সম্পন্ন হয়েছিল। প্রাথমিকভাবে, প্রতিটি সেগমেন্ট একটি আলাদা অকেকাসড ইমেজ তৈরি করেছিল, তাই প্রথম ধাপটি ছিল কোন চিত্রটি কোন আয়না বিভাগের অন্তর্গত তা চিনতে হবে। পরবর্তী পদক্ষেপটি ছিল আয়নাগুলিকে মোটামুটিভাবে সারিবদ্ধ করা যাতে 18টি চিত্র সমস্ত ফোকাসে থাকে। এর পরে, বিভাগগুলিকে আরও সামঞ্জস্য করা হয়েছিল যাতে তারা একই বিন্দুতে ফোকাস করতে শুরু করে।
এর পরে বিভিন্ন ডিগ্রী ফাইন-টিউনিং করা হয়েছিল এবং নিশ্চিত করা হয়েছিল যে ফোকাসটি বিভিন্ন যন্ত্রের দৃষ্টিভঙ্গির ক্ষেত্রগুলির মধ্যে পড়েছিল এবং তারপরে বিভাগগুলি একে অপরের 50 nm এর মধ্যে সারিবদ্ধ ছিল তা নিশ্চিত করার জন্য ধারাবাহিক সংশোধনের মাধ্যমে। অবশেষে, তিন মাসের প্রক্রিয়ার পরে, টেলিস্কোপ ফোকাসে ছিল।
গতিসীমা ভঙ্গ করা
টেলিস্কোপটি ভাল আকারে থাকায়, পরবর্তী পদক্ষেপটি ছিল এর পৃথক যন্ত্রগুলিকে ক্রমাঙ্কন করা: নিয়ার-ইনফ্রারেড ক্যামেরা (NIRCam), দ্য নিয়ার-ইনফ্রারেড স্পেকট্রোমিটার (NIRSpec), এবং MIRI, ডিটেক্টরের স্যুট যা তৈরি করে মিড-ইনফ্রারেড যন্ত্র.
দূরবর্তী, গভীর-মহাকাশের বস্তুগুলি আকাশে স্থির দেখা যায়, কিন্তু সৌরজগতের বস্তুগুলি নক্ষত্র, নীহারিকা এবং ছায়াপথের সেই পটভূমির বিপরীতে চলে। অতএব, গ্রহ, চাঁদ, ধূমকেতু এবং গ্রহাণু চিত্রের জন্য, JWST কে মহাকাশযানটিকে শারীরিকভাবে ঘুরিয়ে তাদের ট্র্যাক করতে হবে। লঞ্চের আগে, একটি ট্র্যাকিং গতি সীমা চালু করা হয়েছিল: প্রতি সেকেন্ডে 30 মিলি সেকেন্ড, যেখানে একটি আর্কসেকেন্ড একটি ডিগ্রির 1/3600তম)।
একবার মহাকাশে, তবে, দলটি বুঝতে পেরেছিল যে এই সীমাটি কিছুটা হতাশাবাদী ছিল। "আমরা পরীক্ষা করছিলাম যে আমরা কত দ্রুত ট্র্যাক করতে পারি, এবং আমরা বুঝতে পেরেছিলাম যে আমরা আসলে অনেক দ্রুত করতে পারি," বলেছেন Rowe-Gurney, যিনি চলমান লক্ষ্য এবং বিক্ষিপ্ত আলোর তথ্য সংগ্রহের জন্য যন্ত্রের কমিশনিংয়ের সাথে জড়িত ছিলেন৷
বর্ধিত ট্র্যাকিং গতিটি কয়েক মাস পরে কার্যকর হয়েছিল, যখন JWST ছোট গ্রহাণু ডিমারফোসের উপর DART (ডাবল অ্যাস্টেরয়েড রিডাইরেকশন টেস্ট) প্রভাবের ফলাফল পর্যবেক্ষণ করেছিল। DART মিশন ছিল ফিজিক্স ওয়ার্ল্ডবৈজ্ঞানিক বছরের অগ্রগতি 2022-এর জন্য, এবং JWST প্রাথমিক সীমার চেয়ে তিনগুণ দ্রুত ট্র্যাক করে, অস্পষ্টতা ছাড়াই গ্রহাণুটিকে দৃশ্যের ক্ষেত্রে রেখে তার প্রভাব থেকে নির্গত ধ্বংসাবশেষের ছবি তুলতে সক্ষম হয়েছিল। প্রকৃতপক্ষে, টেলিস্কোপটি তখন থেকে প্রতি সেকেন্ডে 120 মিলিয়ার সেকেন্ড পর্যন্ত ট্র্যাকিং গতি অর্জন করেছে। যাইহোক, এটি যত দ্রুত ট্র্যাক করবে, এর ট্র্যাকিং দক্ষতা তত কম হবে, যা একটি মধ্যম-স্থল সমঝোতার দিকে পরিচালিত করবে। "পরের বছরে নিরাপদ ট্র্যাকিং রেট প্রতি সেকেন্ডে 75 মিলি সেকেন্ড পর্যন্ত করা হবে, গতি সীমা দ্বিগুণের চেয়েও বেশি, তাই আমরা টেলিস্কোপ না ভেঙে সৌরজগতের আরও বেশি বস্তু অনুসরণ করতে সক্ষম হব," রো-গার্নি বলেন
বিক্ষিপ্ত আলো অপসারণ
যখন JWST একটি উজ্জ্বল বস্তুর দিকে তাকায় - একটি গ্রহ, একটি তারা, এমনকি একটি দূরবর্তী কোয়াসার - কিছু অতিরিক্ত আলো একটি বিচ্ছুরণ প্যাটার্ন তৈরি করে। এই প্যাটার্নটি জেডব্লিউএসটি-এর অনেক চিত্রে ফোরগ্রাউন্ড তারার চারপাশে দেখা "স্পাইকস" এর কারণ, এবং যদিও এটি সুন্দর, এটি বৈজ্ঞানিক বিবরণকে অস্পষ্ট করতে পারে। সৌভাগ্যবশত, প্রতিটি টেলিস্কোপের অনন্য ডিফ্র্যাকশন প্যাটার্নকে একটি বিন্দু স্প্রেড ফাংশন হিসাবে বর্ণনা করা যেতে পারে, এবং JWST এবং এর যন্ত্রগুলির জন্য এই বিন্দু স্প্রেড ফাংশনের আকৃতিকে চিহ্নিত করে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যখন প্রয়োজন হয় তখন চিত্র থেকে বহিরাগত আলো অপসারণ করতে পারেন।
একটি ঘটনা হল JWST-এর উলফ-রায়েট তারকা WR 140-এর চিত্র, যা 5000 আলোকবর্ষ দূরে অবস্থিত। যখন প্রথম JWST দ্বারা চিত্রিত হয়েছিল, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা নক্ষত্রের চারপাশে 17টি ঘনকেন্দ্রিক বলয় বা শেল দেখে হতবাক হয়েছিলেন। এই রিংগুলিকে প্রথমে টেলিস্কোপ থেকে ইমেজিং প্রত্নবস্তু বলে মনে করা হয়েছিল, কিন্তু পয়েন্ট স্প্রেড ফাংশনটি সরিয়ে দেওয়ার পরেও রিংগুলি সেখানে ছিল। সিমুলেশনের উপর ভিত্তি করে আরও তদন্ত দেখায় যে বাইনারি নক্ষত্র থেকে নাক্ষত্রিক বায়ু ধুলোর বলয় তৈরি করতে পারে যেখানে তারা সংঘর্ষ এবং ঘনীভূত হয়। আরও কী, সিমুলেটেড রিংগুলির প্যাটার্নটি WR 140 এর আশেপাশের রিংগুলির প্যাটার্নের সাথে অবিকল মেলে, এমনকি আমাদের দৃষ্টিশক্তিতে বর্ধিত ইনফ্রারেড নির্গমনের কারণে রিংগুলির মধ্য দিয়ে কাটা একটি রৈখিক বৈশিষ্ট্য পর্যন্ত।
WR 140-এর পর্যবেক্ষণগুলি প্রথমবারের মতো একটি বাইনারি নক্ষত্রের চারপাশে একটি সংঘর্ষকারী বায়ু কাঠামোকে 3D তে ম্যাপ করা হয়েছে। কিন্তু জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যদি টেলিস্কোপে ছড়িয়ে পড়া আলোর প্যাটার্নটি প্রথমে মডেল না করে থাকে যাতে তারা এটি অপসারণ করতে পারে, তাহলে পর্যবেক্ষণগুলি আমাদের কী বলছে তা বোঝা অসম্ভব ছিল।
জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের নতুন খেলনা
উলফ-রায়েট তারার উদাহরণ দেখায় যে পর্যবেক্ষণ করার সময় টেলিস্কোপটি জানা কতটা গুরুত্বপূর্ণ। "এটি এমন কিছু যা আপনাকে অনেক চিন্তা করতে হবে," মুলালি বলেছেন। "আপনি আপনার দলে এমন একজন বিশেষজ্ঞের আশা করছেন যেভাবে প্রতিটি ধাপে যন্ত্রটি সম্পর্কে বা এই ধরণের পর্যবেক্ষণগুলি কীভাবে নেওয়া হয় সে সম্পর্কে যতটা সম্ভব জানেন।"
তদনুসারে, JWST এর পিছনে প্রেরণার অন্যতম প্রারম্ভিক রিলিজ বিজ্ঞান (ERS) ছিল কয়েকজন জ্যোতির্বিজ্ঞানীকে টেলিস্কোপ এবং এর যন্ত্রগুলির সাথে পরিচিত হতে সাহায্য করা যাতে তারা পরবর্তী পর্যবেক্ষণ চক্রের জন্য অন্যদের গতিতে আনতে পারে। "এটি একটি নতুন খেলনা মত," Rowe-Gurney বলেছেন. "এটি নির্ভরযোগ্য কিনা তা নিশ্চিত করার জন্য কীভাবে ডেটা প্রক্রিয়াকরণ এবং ক্যালিব্রেট করা যায় তা নিয়ে অনেক কাজ চলছে।"
ভাগ্যক্রমে, JWST বল খেলছে। "যন্ত্র বিজ্ঞানীরা বলতে পারেন যে তারা এখনও তাদের যন্ত্রগুলি জানেন এবং কীভাবে আপনার ডেটা থেকে সামান্য পদ্ধতিগত এবং প্রত্নবস্তু এবং এই জাতীয় জিনিসগুলি সরিয়ে ফেলা যায়," মুলালি বলেছেন, "কিন্তু সামগ্রিকভাবে আমি সবার কাছ থেকে যে ধারণা পাচ্ছি তা হল টেলিস্কোপ অসাধারণ পারফর্ম করছে।”
প্রভাব ঝুঁকি
এখন পর্যন্ত, JWST-এর কর্মক্ষমতার জন্য শুধুমাত্র একটি সতর্কতা রয়েছে: মাইক্রোমেটিওরয়েড প্রভাবের কারণে ক্ষতি। গড়ে, টেলিস্কোপের আয়না মাসে একবার আঘাত করার মতো যথেষ্ট বড় কিছু দ্বারা আঘাত করা হয় ওয়েভফ্রন্ট সেন্সিং, যা হল টেলিস্কোপ এর অপটিক্সের প্রান্তিককরণে ত্রুটি সনাক্ত করার ক্ষমতা যা আলোর তরঙ্গ ফেজ থেকে বেরিয়ে যাওয়ার মতো প্রকাশ করতে পারে। ওয়েভফ্রন্ট সেন্সিংয়ে এই হ্রাস ইমেজগুলিকে কম তীক্ষ্ণ করে তুলতে পারে।
এই ধরনের প্রভাবগুলি উৎক্ষেপণের আগে প্রত্যাশিত ছিল এবং টেলিস্কোপের জীবনকালকে হুমকির জন্য যথেষ্ট বড় হবে বলে আশা করা হয়নি। যাইহোক, 2022 সালের মে মাসে মিরর সেগমেন্টগুলির মধ্যে একটি সাধারণের চেয়ে বড় প্রভাব পেয়েছিল। জেডব্লিউএসটি কনফারেন্সের প্রথম বিজ্ঞান ফলাফলে তার বক্তৃতায়, রিগবি রিপোর্ট করেছেন যে এই প্রভাবটি এক ফুট জুড়ে একটি ক্ষত রেখে গেছে, টেলিস্কোপের মোট ওয়েভফ্রন্ট ত্রুটি 9 এনএম বাড়িয়েছে। এটি তাৎপর্যপূর্ণ কারণ যদি ওয়েভফ্রন্ট ত্রুটি 150 এনএমে পৌঁছায়, তাহলে টেলিস্কোপটি আর তার বৈজ্ঞানিক লক্ষ্য পূরণের জন্য যথেষ্ট সংবেদনশীল হবে না - যার অর্থ হল একই ধরনের স্কেলের মাত্র 10টি প্রভাব JWST-এর জন্য "গেম ওভার" হবে।
এই সম্ভাবনার দ্বারা কিছুটা শঙ্কিত, নাসা ঝুঁকি তদন্তের জন্য একটি মাইক্রোমেটিওরয়েড ওয়ার্কিং গ্রুপ ডেকেছে। L2 এ মাইক্রোমেটিওরয়েড জনসংখ্যা সুপরিচিত; যা স্পষ্ট নয় তা হল প্রভাবের গতিশক্তি এবং ওয়েভফ্রন্ট সেন্সিং এর অবক্ষয়ের মধ্যে সম্পর্ক। এই ধরনের বড় প্রভাবগুলি কি অত্যন্ত বিরল এবং JWST মে মাসে কেবল দুর্ভাগ্যজনক ছিল? নাকি দূরবীনটি পূর্বাভাসের চেয়ে বেশি ফ্রিকোয়েন্সিতে আরও গুরুতর প্রভাব অনুভব করবে?
Quasars, exoplanets এবং দূরবর্তী বিশ্বের বায়ুমণ্ডল: JWST থেকে প্রথম ফলাফল সম্পর্কে আরও
ওয়ার্কিং গ্রুপের উত্তর না আসা পর্যন্ত, টেলিস্কোপের পরিচালকরা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের তাদের পর্যবেক্ষণের সময় উৎসাহিত করে ঝুঁকি কমিয়ে দিচ্ছেন (যেখানে সম্ভব - সময়-সংবেদনশীল পর্যবেক্ষণগুলিকে ছাড় দেওয়া হয়) যাতে টেলিস্কোপটি মাইক্রোমেটিওরয়েডের "বৃষ্টিতে" নির্দেশ না করে।
যদি এই সিস্টেমটি সফল হয়, বা কার্যকরী গোষ্ঠী প্রভাবের প্রতিকূলতার বিষয়ে একটি আশ্বস্ত উত্তর নিয়ে আসে, JWST এর সামনে একটি দীর্ঘ জীবন থাকা উচিত। এর ত্রুটিহীন প্রবর্তন এবং L2-এ যাত্রার জন্য ধন্যবাদ যার জন্য ন্যূনতম কোর্স সংশোধনের প্রয়োজন, স্কোপের বোর্ডে পর্যাপ্ত প্রোপেলান্ট রয়েছে যাতে অন্তত আরও 27 বছর তার মিশন চালিয়ে যেতে পারে। যদি মিশনের প্রথম 12 মাস কোন ইঙ্গিত হয়, এই 27 বছরে একটি চমত্কার যন্ত্র থেকে চাঞ্চল্যকর নতুন ভিউ এবং ডেটা তৈরি করা উচিত, যেখানে জ্যোতির্পদার্থবিদ্যা, এক্সোপ্ল্যানেট স্টাডিজ, কসমোলজি এবং আরও অনেক কিছু পরিবর্তন করার উচ্চ সম্ভাবনা রয়েছে। JWST এর লঞ্চের রোলারকোস্টার রাইড শেষ হতে পারে, কিন্তু আসল যাত্রা সবে শুরু।
