બ્લેક હોલ: જે ફોટો શેર કર્યો એ કેવી રીતે લેવાયો એ જાણવાની કોશિશ કરી ખરી?

ગયા અઠવાડિયે આખી દુનિયાએ રહસ્યમયી બ્લેક હોલ  (Black Hole) ની સર્વપ્રથમ તસ્વીરો જોઈ, પરંતુ આ તસ્વીર કેવી રીતે લેવામાં આવી અને તેની પાછળ કઈ ટેક્નોલોજી જવાબદાર છે એ આપણને ખબર છે ખરી?

વૈજ્ઞાનિકોએ અદ્રશ્ય બ્લેક હોલનો ફોટોગ્રાફ મેળવ્યો છે: ઇમેજ તેની આસપાના વિસ્તારને કવર કરે છે. ટેલીસ્કોપના સમૂહ દ્વારા મેળવેલા ડેટામાંથી આ ફોટોગ્રાફ બને છે અને બ્લેક હોલ્સને વધુ સારી રીતે સમજવા માટે એક પ્લેટફોર્મ પ્રદાન કરે છે.

બ્લૅક હોલ સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં સૌથી ઘેરા પ્રદેશ હોવાનું માનવામાં આવે છે. અને હજુ સુધી, જ્યારે વૈજ્ઞાનિકોએ છેલ્લા અઠવાડિયે જાહેરાત કરી હતી કે, તેઓ પહેલીવાર બ્લેક હોલનો એક ફોટોગ્રાફ મેળવવા સક્ષમ થયા હતા, ત્યારે તેમણે જે છબી રજૂ કરી હતી તે કાળી હતી. છેલ્લા એક અઠવાડિયામાં તે સૌથી વધુ વ્યાપક રીતે શેર થયેલા ફોટોઝમાંનું એક બન્યું તેવું તેજસ્વી નારંગી અને મીઠાઈ આકારનું દેખાય છે. જ્યારે પ્રકાશ કાળા છિદ્રમાંથી છટકી શકતું નથી, ત્યારે ફોટોગ્રાફ કેવી રીતે પ્રાપ્ત થયો અને તે સિદ્ધિઓને મહત્વપૂર્ણ કેમ બનાવે છે? ચાલો સમજીએ.

ફોટોગ્રાફનો મુખ્ય વિષય, મેસિયર 87 નામની આકાશગંગાના કેન્દ્રમાં પૃથ્વીથી 55 મિલિયન પ્રકાશ-વર્ષો દૂર સ્થિત બ્લેક હોલની ઇમેજમાં ડોનટ આકારના નાના અને ઘેરા કેન્દ્રિય કોર સુધી મર્યાદિત હતું, જેને ઓળખવા માટે તેની આસપાસ રહેલા તેજસ્વી વાતાવરણની મદદ મળી. આજુબાજુના સમગ્ર વિસ્તારનો ફોટો લેવો એ એકમાત્ર રસ્તો છે કે જેના દ્વારા બ્લેક હોલનો ફોટોગ્રાફ મળી શકે છે –  બ્લેક હોલ પોતે  મનુષ્ય દ્વારા બનાવવામાં આવેલા સાધનો દ્વારા શોધી શકાય તેવા પ્રકાશ અથવા અન્ય કોઈ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો પેદા કરતું નથી. પરંતુ બ્લેક હોલની સીમાની બહારનો વિસ્તાર – જે ઇવેન્ટ ક્ષિતિજ તરીકે ઓળખાય છે – જેમાં મોટા જથ્થામાં ગેસ, વાદળો અને પ્લાઝ્મા હિંસક રીતે ચડતા હોય છે, તે તમામ પ્રકારના કિરણોત્સર્ગને બહાર કાઢે છે, જેમાં દૃશ્યમાન પ્રકાશ પણ હોય છે.

બ્લેક હોલની બહાર ફોટોગ્રાફ કરવાનું પણ સરળ નહોતું. બ્લેક હોલનો વ્યાસ 1.5 પ્રકાશ-દિવસો, અથવા આશરે 40 અબજ કિલોમીટરનો નોંધાયો હતો. બ્લેક હોલની બહારની રિંગ સામાન્ય રીતે 4 થી 5 ગણી વધારે વિસ્તરણ ધરાવે છે. પરંતુ પૃથ્વી પરથી ખૂબ જ વિશાળ અંતરનો અર્થ એ થયો કે પોઇન્ટ-સાઇઝ ચિત્ર કરતાં કંઇક સારી રીતે રેકોર્ડિંગ ઉપલબ્ધ સાધનો સાથે પ્રાયોગિક રીતે શક્ય નથી. વૈજ્ઞાનિકોએ ગણતરી કરી હતી કે એક મોટી રીઝોલ્યુશન ચિત્ર કેપ્ચર કરી શકે તે માટે એક એવા ટેલિસ્કોપની જરૂર છે, જેની એન્ટેના પૃથ્વી જેટલી મોટી હોય.

વૈજ્ઞાનિકો આ પ્રદેશોનો અભ્યાસ કરવા માટે ઘણા વર્ષોથી બ્લેક હોલની કમ્પ્યુટર-સિમ્યુલેટેડ છબીઓનો ઉપયોગ કરી રહ્યા હતા. હવે પ્રથમ વખત, તેમની પાસે એક વાસ્તવિક છબી છે. જો કે તે બંને  ખૂબ જ સમાન દેખાય છે, પણ વૈજ્ઞાનિકો હવે વાસ્તવિક ઇમેજ પર ધ્યાનપૂર્વક જોવાનું શરૂ કરશે કે તે વિગતોમાં કમ્પ્યુટર-સિમ્યુલેટેડ છબીઓથી કેવી રીતે ભિન્ન છે, અને શું આ તફાવતો ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન, અવલોકન અથવા અન્ય ભૂલો દ્વારા સમજાવી શકાય છે કે નહીં? આ બ્રહ્માંડની અસ્તિત્વના સિદ્ધાંતો માટેનું પરીક્ષણ પૂરું પાડે છે, અને બ્લેક હોલ્સ અને બ્રહ્માંડના સ્વભાવની સારી સમજણ તરફ દોરી જાય છે.

કેમ આ જ બ્લેક હોલ પર પસંદગી ઉતારી?

M87 ગેલેક્સીમાં બ્લેક હોલની ફોટોગ્રાફી કરવાનો એક અન્ય વિકલ્પ પણ હતો – એક બ્લેક હોલનો ફોટોગ્રાફ મેળવવાનો પ્રયાસ કરાઈ રહ્યો હતો જે ખૂબ નજીક હતો. ત્યાં હજારો કે સંભવતઃ લાખો બ્લેક હોલ્સ પૃથ્વીની ખૂબ નજીક છે, પરંતુ દરેક બ્લેક હોલ ફોટોગ્રાફ મેળવવા માટે એક્સેસેબલ હોઈ શકે નહીં. વૈજ્ઞાનિકો એક ચોક્કસ કદના બ્લેક હોલની શોધમાં હતા, પૃથ્વી પર ઉપલબ્ધ સાધનો દ્વારા ફોટોગ્રાફ મેળવવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં મોટો હોય તેવો બ્લેક હોલ! એમ-87 આકાશગંગામાં કાળો બ્લેક હોલ સૂર્યના કદના આશરે 6 અબજ ગણો છે, અને તે સૌથી વધુ જાણીતા છે. પૃથ્વી નજીકમાં આટલા વિશાળ કદના બ્લેક હોલ્સ ઉપલબ્ધ નથી.

તેમ છતાં, આપણી પોતાની આકાશગંગાના આકાશગંગામાં ફોટોગ્રાફીને લાયક એક બ્લેક હોલ હતો. અને તે હતો સેગિટેરિયસ-A નામનો બ્લેક હોલ. તે આકાશગંગાના કેન્દ્રમાં, સૂર્યના કદના આશરે 4.3 મિલિયન ગણો અને પૃથ્વીથી માત્ર 25,000 પ્રકાશ-વર્ષ દૂર છે. તે M87 ગેલેક્સીમાંની સરખામણીમાં પૃથ્વીની 2000 ઘણો નજીક છે, પણ તે કદમાં 1,500 ગણો નાનો છે. તેથી બીજા બ્લેક હોલ પર પસંદગી ઉતરે એ સ્વાભાવિક હતું.

ટેલિસ્કોપની ગોઠવણી

ફોટોગ્રાફ મેળવવા માટે પૃથ્વીની સાઈઝ જેટલું એન્ટેનાવાળું એક ટેલિસ્કોપ ઉભું કરવું એ પ્રાયોગિક રીતે સંભવ નહતું. આથી વૈજ્ઞાનિકોએ આઠ સૌથી શક્તિશાળી ટેલિસ્કોપને એકજુથ કરીને, લિંક કરીને પૃથ્વીના કદ જેટલું ટેલિસ્કોપની શક્તિ જેટલી શક્તિઓ ધરાવતો આ પ્રયોગ અમલમાં મુક્યો. આ તમામ ટેલિસ્કોપ્સ એવી રીતે સિંક્રોનાઇઝ કર્યા કે તેઓ બ્લેક હોલ રિજીયનમાંથી આવતા વિકિરણોનું એક સાથે રેકોર્ડિંગ કરે! આ સંભવ બનાવવા માટે તમામ ટેલિસ્કોપમાં એટોમિક ક્લોક (અણુ ઘડિયાળો) મુકવામાં આવી હતી, જે સેકન્ડનો આશરે 9 લાખમો ભાગ પણ માપી શકે! કેવું જબરદસ્ત સીંક્રોનાઇઝેશન!

આ તમામ ટેલિસ્કોપ્સ દ્વારા ખૂબ મોટા જથ્થામાં ડેટા ભેગો કરવામાં આવ્યો.

મેળવેલા ડેટામાંથી ફોટોગ્રાફ બનાવવાની પ્રક્રિયા

વૈજ્ઞાનિકોએ ટેલીસ્કોપ દ્વારા મેળવેલી મર્યાદિત માહિતી સાથે બ્લેક હોલની સંપૂર્ણ ઇમેજ ફરીથી બનાવવા સુપરકોમ્પ્યુટરોની મદદ લીધી. મર્યાદિત ડેટા સાથે સંપૂર્ણ ચિત્રો ફરીથી બનાવવા એ કોઈ અસામાન્ય કામ નથી. કમ્પ્રેશન તકનીકો કે જેનો ઉપયોગ આપણે આપણા કમ્પ્યુટર્સ પર સંગીત, ફોટો અથવા વિડિઓ ફાઇલોના કદને ઘટાડવા માટે કરીએ છીએ તે જ સિદ્ધાંતો પર કાર્ય કરે છે. આપણે કદ ઘટાડવા જ્યારે ઘણી માહિતી નિગલેક્ટ કરીએ છીએ, ત્યારે કમ્પ્યુટર અલબત્ત, ગુણવત્તાના કેટલાક નુકસાન સાથે તે સંગીત અથવા વિડિઓને ફરીથી બનાવવા માટે સક્ષમ છે.

અલબત્ત, બ્લેક હોલ ઇમેજ મેળવવાના વિષય પર કામ કરતા વૈજ્ઞાનિકો માટે પડકારો ફાઇલોની કમ્પ્રેશન માટે વપરાતી તકનીકો કરતાં વધુ જટીલ હતા. તેમ છતાં, કિરણોત્સર્ગમાંથી સીધા જ મેળવેલ માહિતીના સ્વરૂપમાં તેમની પાસે એ સમસ્યા હલ કરવા માટે વિશાળ માત્રામાં માહિતી હતી. તેથી, આશ્ચર્યજનક વાત એ છે કે, તેઓએ છબીને ફરીથી બનાવવા માટે, ગ્રાઉન્ડબ્રેકિંગ અભિગમોનો ઉપયોગ કરીને સંપૂર્ણપણે નવા એલ્ગોરિધમ્સ બનાવવા પડ્યા હતા.

પરિણામે, વિશ્વભરમાં પ્રસ્તુત ફોટો પર મોટી સંખ્યામાં પિક્સેલ્સ કમ્પ્યુટર દ્વારા જનરેટ થઈ શકે છે. પરંતુ તે પિક્સેલ્સમાંની માહિતીનો ઉપયોગ કરીને જનરેટ કરવામાં આવ્યા હતા.જે કમ્પ્યુટર-સિમ્યુલેટેડ છબીઓમાં થાય છે તે પ્રમાણે, મેથેમેટિકલ મૉડેલ્સમાંથી ઉત્પાદિત થવાને બદલે ટેલીસ્કોપની સીધી અવલોકનનું પરિણામ હતું.

વિશ્વનાં સૌથી ઝડપી સુપરકમ્પ્યુટર્સ દ્વારા પણ આ વિશાળ ડેટાને પ્રોસેસ કરવા માટે અને M87 ગેલેક્સીમાં બ્લેક હોલની ઇમેજને રીક્રિએટ માટે બે વર્ષ જેટલો સમય લાગ્યો. હજી સેગિટેરિયસ-A બ્લેક હોલનો ફોટો હજુ સુધી જાહેર કરવાનો બાકી છે, દેખીતી રીતે એનું કારણ એ છે કે તેની ઇમેજ હજી તૈયાર નથી થઈ.

eછાપું

તમને ગમશે: ભારતનો હિમાલય વિર: લેફ્ટેનન્ટ કર્નલ રણવીરસિંહ જામવાલ