अंतरिक्ष दूरबीनों की नई पीढ़ी ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ का विस्तार करने का वादा करती है, जिससे शुरुआती अरबों वर्षों में बने आकाशगंगाओं का अवलोकन करना और दूर के ग्रहों के वायुमंडल की संरचना का अध्ययन करना संभव होगा। यह एक अभूतपूर्व खगोलीय क्रांति की शुरुआत का प्रतीक है।
अंतरिक्ष विज्ञान को बदलने वाली सबसे प्रत्याशित तकनीकों में से एक यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ESA) द्वारा नासा के सहयोग से विकसित LISA वेधशाला है। इस मिशन को 2024 की शुरुआत में आधिकारिक तौर पर मंजूरी दे दी गई थी, और इसके प्रक्षेपण की योजना 2035 में एरियन 6 रॉकेट पर है। इस परियोजना का उद्देश्य असाधारण सटीकता के साथ अंतरिक्ष के ताने-बाने की निगरानी करके आधुनिक खगोल भौतिकी को फिर से परिभाषित करना है।
LISA, जिसका पूरा नाम लेजर इंटरफेरोमेट्रिक स्पेस एंटीना कॉम्प्लेक्स है, अगली पीढ़ी के उपकरणों में शायद सबसे नवीन परियोजना है, क्योंकि यह पारंपरिक दूरबीन से अलग तरीके से काम करता है। यह आकाश को देखने के लिए किसी भी प्रकार के प्रकाश—दृश्य, अवरक्त या एक्स-रे—का उपयोग नहीं करेगा।
जैसा कि खगोलशास्त्री मार्सेलो ज़ुरिता, पैराइबियन एस्ट्रोनॉमी एसोसिएशन (APA) के अध्यक्ष, ब्राज़ीलियाई एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी (SAB) के सदस्य, ब्राज़ीलियन मीटियोर ऑब्जर्वेशन नेटवर्क (Bramon) के तकनीकी निदेशक और ओल्हार डिजिटल में कॉलम लेखक बताते हैं, यह वेधशाला हमारे परिचित उपकरणों से मौलिक रूप से भिन्न होगी। उनका कहना है, 'यह एक ऐसा दूरबीन होगा जिसे ब्रह्मांड को देखने के लिए नहीं, बल्कि उसके कंपन को महसूस करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।'
प्रकाश विकिरण के बजाय, LISA गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उपयोग करेगा—अंतरिक्ष-समय के ताने-बाने का विरूपण, जिसकी भविष्यवाणी अल्बर्ट आइंस्टीन ने 1916 में सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत में की थी। ज़ुरिता बताते हैं कि इस उपकरण की मदद से वैज्ञानिक 'सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा अनुमानित अंतरिक्ष-समय में छोटे दोलनों के माध्यम से ब्रह्मांड का अध्ययन कर सकेंगे।'
इस मिशन में तीन समान उपग्रह होंगे जिन्हें सूर्य की परिक्रमा करते हुए, पृथ्वी का अनुसरण करते हुए, सौर केंद्रित कक्षा में अंतरिक्ष में भेजा जाएगा। खगोलशास्त्री ने कार्य सिद्धांत का विस्तार से वर्णन किया: 'तीन अंतरिक्ष यान लगभग 2.5 मिलियन किलोमीटर की दूरी पर फैले होंगे, एक गठन में चलते हुए और एक दूसरे के बीच लेजर बीम का आदान-प्रदान करते हुए।' प्रत्येक उपकरण के अंदर विशेष सोने और प्लेटिनम मिश्र धातु से बने क्यूब्स स्वतंत्र रूप से तैरते हैं, जो पूर्ण मुक्त पतन की स्थिति में परीक्षण द्रव्यमान के रूप में कार्य करते हैं।
तीनों उपकरण तैरते क्यूब्स के बीच की दूरी को एक से अधिक हाइड्रोजन परमाणु के व्यास से कम सटीकता के साथ मापने के लिए निरंतर लेजर बीम का उपयोग करेंगे। ज़ुरिता के अनुसार, इन दूरियों में सूक्ष्म परिवर्तन 'सुपरमैसिव ब्लैक होल या कॉम्पैक्ट स्टार सिस्टम के विलय से उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने की अनुमति देंगे, उदाहरण के लिए।'
जब अंतरिक्ष में कोई शक्तिशाली खगोलीय घटना होती है, तो वह ये तरंगें उत्पन्न करती है, जो प्रकाश की गति से अंतरिक्ष में फैलती हैं। जब ये अदृश्य कंपन अंतरिक्ष यानों के पास से गुजरते हैं, तो वे उनके बीच के स्थान को फैलाते और संकुचित करते हैं, जिसे प्रणाली के लेजर तुरंत दर्ज करते हैं।
पृथ्वी पर, संयुक्त राज्य अमेरिका में गुरुत्वाकर्षण तरंग लेजर इंटरफेरोमेट्री वेधशाला (LIGO) जैसे उपकरण इन अंतरिक्ष विकृतियों को रिकॉर्ड करने के लिए चार किलोमीटर लंबी वैक्यूम ट्यूब का उपयोग करते हैं। हालांकि, LIGO छोटे ब्लैक होल या न्यूट्रॉन सितारों के टकराव से उत्पन्न उच्च आवृत्ति और छोटी गुरुत्वाकर्षण तरंगों को पकड़ने तक सीमित है। इसके अलावा, जमीनी डिटेक्टर लगातार ग्रह के शोर और भूकंपीय दोलनों से होने वाले अपरिहार्य हस्तक्षेप के अधीन होते हैं।
अंतरिक्ष में अलगाव और लाखों किलोमीटर लंबे मापन भुजाओं के कारण, LISA अत्यंत कम आवृत्तियों और वास्तव में विशाल घटनाओं से आने वाले निरंतर संकेतों को पकड़ पाएगा। यह दूर की आकाशगंगाओं के केंद्रों में सुपरमैसिव ब्लैक होल के विलय और हमारी अपनी मिल्की वे आकाशगंगा में हजारों दोहरे तारकीय प्रणालियों की सर्पिल गति को दर्ज करेगा। यह मिशन चरम क्षेत्रों में गुरुत्वाकर्षण की सीमाओं का परीक्षण करने की अनुमति देगा।
इस विशाल वास्तुकला की तकनीकी व्यवहार्यता का प्रदर्शन ESA के LISA पाथफाइंडर मिशन द्वारा 2015 से 2017 के दौरान सफलतापूर्वक किया गया था। इस प्रायोगिक उपग्रह ने अंतरिक्ष में यह साबित किया कि बाहरी बलों, जैसे सौर हवा के दबाव, के प्रभाव से परीक्षण क्यूब्स को पूरी तरह से अलग करना संभव है, उन्हें लगभग आदर्श मुक्त पतन में बनाए रखना। इस परीक्षण की पूर्ण सफलता ने इस नक्षत्र के निर्माण के लिए अंतिम हरी झंडी प्रदान की।
वैज्ञानिक परियोजना इस बात से भी अलग है कि यह जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप और भविष्य की एक्स-रे वेधशाला एथेना जैसे अन्य प्रमुख नई युग की अंतरिक्ष उपकरणों के साथ सामंजस्य बिठाकर काम करती है। जबकि ऑप्टिकल और इन्फ्रारेड दूरबीन तारों से प्रकाश और विकिरण को पकड़ते हैं, LISA अतिरिक्त गुरुत्वाकर्षण डेटा प्रदान करेगा।
जैसा कि ज़ुरिता जोर देते हैं, यह परियोजना 'अंतरिक्ष में पहली गुरुत्वाकर्षण तरंग वेधशाला बनेगी और यह प्रकाश पर आधारित खगोल विज्ञान को पूरक करते हुए ब्रह्मांड में एक नई खिड़की खोलेगी।' यह संयुक्त दृष्टिकोण, जिसे खगोल विज्ञान में मल्टीमेसेंजर अवलोकन के रूप में जाना जाता है, एक ही खगोलीय घटना का विपरीत भौतिक दृष्टिकोणों से विश्लेषण करने की अनुमति देगा। विशेषज्ञ सारांशित करते हैं, 'सिर्फ खगोलीय घटना से निकलने वाले विकिरण का अवलोकन करने के बजाय, LISA सीधे ब्रह्मांड की सबसे चरम घटनाओं में से एक द्वारा उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण गड़बड़ी का पता लगा सकेगा।'
LISA द्वारा एकत्र किए गए डेटा वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद करेंगे कि सुपरमैसिव ब्लैक होल प्रारंभिक ब्रह्मांड के चरणों में हमारे सूर्य के अरबों गुना द्रव्यमान तक कैसे बढ़े। इसके अलावा, गुरुत्वाकर्षण तरंगों का सटीक माप ब्रह्मांड के विस्तार की दर की गणना के लिए एक नया स्वतंत्र उपकरण प्रदान करेगा, जिसे ब्रह्मांड विज्ञान में हबल स्थिरांक के रूप में जाना जाता है, जिससे आधुनिक भौतिकी के सबसे बड़े विरोधाभासों में से एक को हल करने में मदद मिलेगी।
इस विशाल संरचना LISA मानवता को आधुनिक खगोल भौतिकी की बिल्कुल नई समझ प्रदान करेगा। यदि पहले वैज्ञानिक केवल तारों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश के माध्यम से ब्रह्मांड को देखते थे, तो अब मानवता स्वयं अंतरिक्ष-समय के ताने-बाने के कंपन के माध्यम से इसे सुन सकेगी। परिप्रेक्ष्य में यह ऐतिहासिक बदलाव हमारे ब्रह्मांड के जन्म के समय से पूरी तरह से छिपे गहरे रहस्यों को उजागर करने का वादा करता है।