आपल्या आकाशगंगेच्या केद्रस्थानी असलेल्या कृष्णविवराचा फोटो!

मिहिर

काल खगोलशास्त्रज्ञांच्या एका गटाने Event Horizon Telescope वापरून आपल्या आकाशगंगेच्या केंद्रस्थानी असलेल्या महाकाय कृष्णविवराचा (ज्याचं वस्तुमान सूर्याच्या चाळीस लाखपट आहे!) फोटो प्रसिद्ध केला. त्यानिमित्ताने हे कसं केलं आणि ह्याचा अर्थ कसा लावायचा ह्याच्याबद्दलच्या काही प्रश्नांची उत्तरं द्यायचा इथे प्रयत्न करतो.

आपल्या आकाशगंगेच्या केद्रस्थानी असलेल्या कृष्णविवराचा फोटो

हा Event Horizon Telescope नक्की काय प्रकार आहे आणि तो कसा वापरतात?

Event Horizon Telescope ही Very Long Baseline Interferometry (VLBI) प्रकारची दुर्बीण आहे. ह्यातलं रेडिओ इंटरफेरोमेट्रीचं तंत्र तसं सोपं आहे, आणि अनेक रेडिओ दुर्बिणींत वापरलं जातं. उदा. पुण्याजवळचा Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT). हे कशा प्रकारे काम करतं हे समजून घेण्यासाठी शेजारी शेजारी असणाऱ्या दोन रेडिओ अँटेनांची कल्पना करा. जर एखादा स्रोत ह्या दोन अँटेनांच्या बरोबर मध्यभागी वर आकाशात असेल तर त्या स्रोताकडून दोन्ही अँटेनांना सिग्नल एकाच वेळी मिळेल. ह्याउलट जर स्रोत थोडा बाजूला असेल तर एका अँटेनाला दुसऱ्या अँटेनाच्या तुलनेत सिग्नल लवकर मिळेल (अंतर कमी असल्याने). हे दोन सिग्नल कोरिलेट केले की स्रोत कुठल्या दिशेत आहे हे सांगता येतं. ह्या दिशेची अचूकता ही दोन अँटेनांमधल्या अंतरावर अवलंबून असते. अँटेनांमधील अंतर जितकं जास्त तितक्या अचूकपणे आपण स्रोताची दिशा ओळखू शकतो. थोडक्यात एकमेकांपासून लांब असणारे अँटेने/डिश वापरून आपण अँटेनांमधल्या अंतराच्या आकाराची एक इफेक्टिव दुर्बीण तयार करू शकतो. हे अँटेने जितक्या जास्त अंतरांवर आणि वेगवेगळ्या दिशांनी पसरलेले असतील तितकं चांगलं. उदा. जीएमआरटीमध्ये Y आकारात पसरलेल्या तीस रेडिओ डिश आहेत ज्यांतील अंतर सुमारे २५ किमीपर्यंत आहे.

Event Horizon Telescope ही गोष्ट ग्रीनलॅंड, फ्रान्स, स्पेन, हवाई, मेक्सिको, चिली, अंटार्क्टिका ह्या ठिकाणी पसरलेल्या विविध रेडिओ दुर्बिणी वापरून करतो. इतक्या लांबवर पसरलेल्या दुर्बिणी वापरल्याने ह्या दुर्बिणीचा इफेक्टिव आकार जवळपास पृथ्वीच्या व्यासाइतका आहे. त्यामुळे EHT ही आजपर्यंत सर्वाधिक resolution असणारी दुर्बीण आहे. हे करण्यासाठी ह्या सगळ्या विविध खंडांमध्ये पसरलेल्या दुर्बिणी वापरून एकाच वेळी (सगळीकडे हवा चांगली असताना) समान तरंगलांबी वापरून निरिक्षणे करणे, त्या दुर्बिणींवर अचूक घड्याळं बसवणं, हा सगळा डेटा विमानानं किंवा बोटीनं एके ठिकाणी आणणं (internet is too slow!) आणि कोरिलेट करणं आणि वेगवेगळ्या गटांनी वेगवेगळी तंत्रे वापरून स्वतंत्रपणे इमेज प्रोसेसिंग करणे असे बरेच उपद्व्याप करावे लागतात. हे सगळं करून २०१९ साली M87 ह्या दीर्घिकेच्या केंद्रस्थानच्या कृष्णविवराचा फोटो प्रसिद्ध केला होता. आज आपल्या आकाशगंगेच्या केंद्रस्थानी असलेल्या कृष्णविवराचा, ज्याचं Sagittarius A* असं नाव आहे, फोटो प्रसिद्ध केला आहे.

जर कृष्णविवरातून प्रकाशही बाहेर पडू शकत नसेल तर कृष्णविवराचा फोटो म्हणजे नक्की काय?

ह्या दीर्घिकांच्या केंद्रस्थानी असलेल्या कृष्णविवरांभोवती आजूबाजूच्या वायूची तबकडी (accretion disk) तयार झालेली असते. हा वायू कृष्णविवराभोवती फिरत फिरत शेवटी कृष्णविवरात कोसळतो, तोपर्यंत हा वायू प्रचंड तापलेला असतो. आपल्या आकाशगंगेतलं कृष्णविवर हे सूर्याच्या सुमारे चाळीस लाखपट वस्तुमानाचं आहे. आजूबाजूचा वायू आणि तारे गिळंकृत करत ही कृष्णविवरं हळूहळू मोठी होत जातात. वरील फोटोत जे प्रकाशमान रिंगण दिसतं आहे तो म्हणजे कृष्णविवरात कोसळणाऱ्या तप्त वायूमधून येणारा प्रकाश आहे. आईनस्टाईनच्या सापेक्षतेच्या सिद्धांतानुसार कृष्णविवराच्या मागच्या बाजूने येणारा प्रकाशही गुरुत्वाकर्षणामुळे वाकून आपल्या बाजूला येतो. त्यामुळे रिंगण जे दिसतंय त्यात कृष्णविवराच्या जवळपास सगळ्या बाजूंनी येणारा प्रकाश समाविष्ट आहे.

ह्या रिंगणाची त्रिज्या आहे (Black hole shadow) ती कृष्णविवराच्या त्रिज्येच्या (Schwarzschild radius or event horizon)च्या साधारण अडीचपट असते. ह्याचं स्पष्टीकरण देणारा Veritasium ह्या युट्युब चॅनलचा एक व्हिडिओ छान आहे. ही रिंगणाची त्रिज्या वापरून आपण कृष्णविवराचा आकार किंवा वस्तुमान मोजू शकतो.
रिंगणातून येणारा प्रकाश हा कृष्णविवरात पडणाऱ्या वायूमुळे असल्यामुळे रिंगणाचं अंतर्गत स्ट्रक्चर थोडंफार बदलू शकतं, पण रिंगणाचा आकार (आपल्या मानवी कालरेखेवर) बदलणार नाही कारण तो कृष्णविवराच्या गुणधर्मांवर (वस्तुमान) आधारलेला आहे.

तीन वर्षांपूर्वी फोटो काढलेल्या M87* आणि काल जाहीर केलेल्या Sgr A* ह्या कृष्णविवरांच्या फोटोंमध्ये काय फरक आहे?

M87* हे M87 नावाच्या दीर्घिकेच्या केंद्रस्थानी असलेलं महाकाय कृष्णविवर आहे. त्याचं वस्तुमान सूर्याच्या सुमारे साडेसहा अब्जपट असून ते आपल्यापासून सुमारे पाच कोटी प्रकाशवर्षं अंतरावर आहे! त्या तुलनेत आपल्या आकाशगंगेच्या केंद्रस्थानी असलेलं Sgr A* हे कृष्णविवर साधारण हजारपट लहान, पण तितकंच जवळ आहे, त्यामुळे दोघांचा आकाशातला आकार जवळपास सारखाच आहे. हजारपट वस्तुमानाचा फरक असलेल्या कृष्णविवरांचे फोटो बरेचसे सारखेच आहेत ही बाब कृष्णविवरं कशी असतात ह्याच्या आपल्या आकलनाला आणि त्याला आधारभूत असलेल्या आईनस्टाईनच्या सापेक्षतेच्या सिद्धांताला बळकटी देते. M87* हे कृष्णविवर प्रचंड मोठं असल्याने त्याच्या भोवतीचा वायूही तुलनेने हळू फिरतो, त्यामुळे त्याचा फोटो काढणं अंतर जास्त असूनही तुलनेनं सोपं होतं. त्या तुलनेत Sgr A* चं चित्र काही मिनिटांत बदलत असल्याने हे काम बरंच जास्त कष्टप्रद होतं.

संदर्भ:
1. https://eventhorizontelescope.org/blog/astronomers-reveal-first-image-b…
2. https://iopscience.iop.org/journal/2041-8205/page/Focus_on_First_Sgr_A_…

धाग्याचा प्रकार निवडा:

माहितीमधल्या टर्म्स

Rajesh188 Fri, 13/05/2022 - 22:15

विश्वाचे अफाट रूप दाखवणारे फक्त हे एक कृष्ण विवर.फक्त आपल्या आकाश गंगेतील. ब्रह्मांड अजून खूप प्रचंड आहे त्या विषयी कल्पना पण करणे अशक्य

अस्वल Fri, 13/05/2022 - 23:03

लेख आवडला - असेच खगोलशास्त्राबद्दल आणखी लेख येऊ द्या!

हा सगळा डेटा विमानानं किंवा बोटीनं एके ठिकाणी आणणं (internet is too slow!

हे समजलं नाही- एवढा जास्त डेटा आहे की तो निव्वळ डिजिटल नसून आणखी कुठल्या रूपात आहे?

मिहिर Fri, 13/05/2022 - 23:51

ह्या निरीक्षणासाठी सुमारे साडेतीन पेटाबाईट (=३.५*१०२४*१०२४ गिगाबाईट) इतका डेटा होता. कितीही वेगवान इंटरनेट कनेक्शन असलं तरी हा डेटा एका ठिकाणी आणायला खूप वेळ लागला असता.

साधारणपणे इंटरफेरोमेट्री करताना वेगवेगळ्या अँटेनांना मिळणारे सिग्नल कोरिलेट केले जातात आणि कोरिलेट केलेला सिग्नल साठवतात आणि प्रत्येक अँटेनाचा डेटा वेगळा साठवत नाहीत. इथे मात्र डेटा कोरिलेट करण्यासाठी आख्खा डेटा एकत्र आणणे आवश्यक होतं.

अरविंद कोल्हटकर Sat, 14/05/2022 - 23:52

माझ्या आठवणीनुसार Astrophysics शी संबन्धित असा 'ऐसी'वरचा हा पहिलाच लेख आहे. अजून असेच लेख यावेत जेणेकरून ह्या विषयाशी आमचा परिचय अजून वाढेल अशी आशा करतो.

३_१४ विक्षिप्त अदिती Sun, 15/05/2022 - 02:20

मिहिर, सोप्या शब्दांत लिहिलं आहेस. आभार.

तिरशिंगराव Sun, 15/05/2022 - 07:47

ऐसीवर अशा प्रकारचे सायन्सच्या अनेक विषयातले लेख अजून येऊ द्या. आजुबाजुच्या पातळीहीन घुसमटणाऱ्या वातावरणात तोच एक दिलासा ठरेल.
लेख आवडला. आपल्याच आकाशगंगेत हे कृष्णविवर असल्याने मनांत हा प्रश्न येतो की ते आपल्या आकाशगंगेला किती वेळांत गिळंकृत करेल याचा काही अंदाज करता येतो का ?

३_१४ विक्षिप्त अदिती Sun, 15/05/2022 - 21:34

आपल्या आकाशगंगेला किती वेळांत गिळंकृत करेल

नाही. हे कृष्णविवर तेवढंही मोठं नाही. पृथ्वीचं वस्तुमान आणि गुरुत्वाकर्षण खूप मोठं असलं तरी चंद्र पुरेसा लांब असल्यामुळे पृथ्वीवर आदळत नाही. तसंच काहीसं.

कृष्णविवरांबद्दल आता जुन्या झालेल्या संशोधनाबद्दल तेव्हा लिहिलेला लेख - "ब्रेकिंग न्यूज" - कृष्णविवरं नाहीतच - स्टीफन हॉकिंग

Rajesh188 Sun, 15/05/2022 - 17:27

आकाश गंगेच्या निर्मितीत त्या ब्लॅक होल ची काय भूमिका असेल हा प्रश्न पडत आहे आकाश गंगेचा विनाश करू शकेल का ?असला विनाशकारी प्रश्न मनात येत नाही.
ब्लॅक होल इतके तारे खावून टाकेल,इतक्या galaxy च नष्ट करेल .
असले काय च्या काय विषयावर लोक कल्पना करत असतात.
त्या मुळे मी पण खूप search केले.
पण ब्रह्मांड मध्ये अशी एक पण माहीत असलेली घटना नाही ..
की ब्लॅक होल नी , तारे,ग्रह,आकाशगंगा ह्यांना नुकसान पोचवून त्यांना गिळले आहे.
ब्लॅक होल हा काही भुकेला राक्षस नाही की गिळण्यासाठी त्याचा प्रवास चालू असतो.
मला वाटतं ब्लॅक होल विषयी हा सर्वात मोठा गैर समज असावा की त्याची वृत्ती तारे,ग्रह,आकाश गंगा नष्ट कारणे ही आहे.

मिहिर Fri, 20/05/2022 - 06:21

सर्वांचे प्रतिसादांसाठी आभार. खगोलशास्त्राशी संबंधित इतर विषयांवर/घटनांवर लिहायचा जरूर प्रयत्न करेन.

आपल्याच आकाशगंगेत हे कृष्णविवर असल्याने मनांत हा प्रश्न येतो की ते आपल्या आकाशगंगेला किती वेळांत गिळंकृत करेल याचा काही अंदाज करता येतो का ?

ह्याला अदितीने उत्तर दिले आहे त्यात अजून थोडी भर घालतो. कृष्णविवरं कुठलीही आणि कितीही आकाराची गोष्ट जणू एका महाशक्तिशाली व्हॅक्युम क्लीनरप्रमाणे शोषून घेऊ शकतात अशी एक प्रतिमा अनेकांच्या मनात असते ती फारशी बरोबर नाही. कृष्णविवराच्या जवळ गुरुत्वाकर्षण तीव्र असतं आणि ते आजूबाजूचा वायू, तारे शोषून घेतं हे खरं आहे, पण त्याच्यापासून जसजसं लांब जाऊ तसतसं त्याचा परिणाम न्यूटनच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमासारखा होत जातो. उदा. सूर्याऐवजी सूर्याच्या वस्तुमानाचं कृष्णविवर त्या जागी ठेवलं तर त्याचा पृथ्वीच्या कक्षेवर पडणारा फरक अत्यत्यल्प असेल.

आकाश गंगेच्या निर्मितीत त्या ब्लॅक होल ची काय भूमिका असेल हा प्रश्न पडत आहे

आजपर्यंत निरीक्षण केलेल्या बहुतांश दीर्घिंकाच्या केंद्रस्थानी महाकाय कृष्णविवरं आढळतात. ढोबळमानाने बघितलं तर लहान दीर्घिकांच्या केंद्रात (तुलनेने) लहान कृष्णविवरं आणि मोठ्या दीर्घिकांच्या केंद्रात मोठी कृष्णविवरं दिसतात. दीर्घिका आणि त्यांच्या केंद्रातल्या कृष्णविवरातलं हे आढळणारं नातं कसं तयार होतं आणि त्यांच्यातला परस्परसंबंध नक्की कसा आहे हा खगोलशास्त्रातला संशोधनाचा मोठा विषय आहे. ह्याला जोडूनच दीर्घिकांच्या धडका होतात तेव्हा त्यांच्या केंद्रातल्या कृष्णविवरांचं काय होतं, कृष्णविवराच्या आजूबाजूचा परिसर कसा आहे आणि त्याचा आपल्या तुलनेत कोन कसा आहे ह्यावर ह्या दीर्घिका आणि त्यांच्यातल्या कृष्णविवरापासून आपल्याला कशा प्रकारे प्रकाश मिळतो हे ठरतं. उदा. क्वेझार, ब्लेझार इ.

Rajesh188 Fri, 20/05/2022 - 13:45

खगोल शास्त्र मी तरी खूप कठीण विषय समजतो.जसे विश्व विशाल तसे त्या विश्वातील सर्व बाबी खूप विराट.
त्यांच्या मधील अंतर खूप मोठी,त्यांचे आकार खूप मोठे,प्रकाशाचा वेग खूप मोठा.,विविध force's अती प्रचंड.
बहुतेक लोकांना प्रतेक आकशिय घटनेची माहिती असेल पण ती घटना समजली असेल असे मला तरी वाटत नाही
Gravity ची माहिती आहे पण ती समजली असेल ह्याची शक्यता शून्य आहे.
मोठमोठे संशोधक हे अपवाद.(त्यांना समजली असेल पण ते कसे समजून सांगावे म्हणजे लोकांच्या डोक्यात घुसेल हा मोठा प्रश्न त्यांच्या समोर असेल)
आता हेच बघा..
विश्वाची निर्मिती बिग bang मधून.
म्हणजे एका बिंदूत सर्व मास सामावलेले होते त्याचा विस्फोट झाला.
ब्लॅक होल मध्ये पण कमीत कमी जागेत प्रचंड वस्तुमान सामावले असते.
मग तो bingbang चा बिंदू blackhole च एक गुणधर्म दाखवत आहे.
काहीच नव्हते नंतर निर्माण झाले असे संशोधक म्हणतात.
जेव्हा अंड आधी की कोंबडी अशा प्रकार ची समस्या येते.
ते थोडे तरी समजावे म्हणून एक उदाहरण एका ठिकाणी वाचले होते जे सामान्य लोक समजतील.सामान्य म्हणजे जवळ जवळ सर्व च.
कोणत्या ही झाडाचे बी असते .अगदी विशाल वृक्ष वड ह्याचे बी खूप आकाराने बारीक असते.
बिंदू (bihbang)
बाकी काहीच अस्तित्वात नसते.
पण त्या अतिशय लहान बी पासून विशाल वृक्ष निर्माण होतो.
परत माझ्या सारख्या लोकांचा गोंधळ उडतो.
तो बिग bang च बिंदू म्हणजे बीज होते का?
मग ती जीवित असले पाहिजे.
तारे निर्मिती .
ताऱ्यांची नर्सरी हा व्हिडिओ बघून तर डोकं गरगरत hang होतो मेंदू..
ताऱ्यांची पद्धतशीर निर्मिती चालू असते.
जसे माणसाचे मुल गर्भात वाढते. क्वांतम physics तर मेंदू च भज करते.
पारंपरिक भौतिक शास्त्र वेगळेच सांगत असते आणि हे वेगळेच .
समजून घेणे अवघड होते तर समजणे खूप लांब ची गोष्ट

क्षणभंगुर Mon, 23/05/2022 - 13:47

माहितीपूर्ण लेख!

ज्या प्रकारे अनेक दुर्बिणींच्या मदतीने Sagittarius A* चा फोटो काढण्यात आला त्या वरून "सहा आंधळे आणि एक हत्ती" ही गोष्ट आठवली. हे सहा आंधळे (दुर्बिणी) जे वर्णन करतात त्यावरून हत्तीचे (Sagittarius A* चे) चित्र तयार केले गेले आहे का?

विदा विज्ञानात रुची असणाऱ्यांना कदाचित हा विडिओ महत्वाचा वाटेल
https://www.youtube.com/watch?v=BIvezCVcsYs

https://www.youtube.com/watch?v=Ol_SB5Zfv-Y

Rajesh188 Mon, 23/05/2022 - 13:46

त्या lady नी उत्तम काम केले आहे.समजून दिले आहे.
पण किती ही समजवले तरी सामान्य लोक समजू शकणार नाहीत असा विषय आहे ब्लॅक होल.
हा जी हा जी करणाऱ्या लोकांना काही ही पटत .
कोणी काही सांगितले की हा जी करून तेच खरे आहे असे समजणे .
काहीच समजले नसताना समजले अस दाखवणे हे वेडेपणा आहे.
Gravity खरेच किती लोकांना समजली असेल.
मला तरी अजून पण समजली नाही.हा force नक्की कसा तयार होतो. आणि मुळात असा फोर्स तयारच का होतो.
काही विशेष कारण?
ग्रह तारे collide होवू नये म्हणून.
पण का?
हे प्रश्न आहेत च.
जी कारण सांगितली जातील त्याच्या विरुध्द वागणारे घटक पण विश्वात आहेत .
मग खरे काय?