James Webb Space Telescope : জ্যোতির্বিদ্যা জগতের নতুন সম্ভাবনা

জেমসওয়েব টেলিস্কোপ

মহাকাশ পর্যবেক্ষণে গ্যালিলিওর টেলিস্কোপ আবিষ্কারের পর পেরিয়েছে চারশো বছর। সময়ের পরিক্রমায় পৃথিবীর সীমা অতিক্রম করে টেলিস্কোপ পাড়ি জমিয়েছে মহাকাশেও। ত্রিশ বছরেরও অধিক সময় ধরে মহাকাশ গবেষণায় গুরুত্বপূর্ণ অবদান রেখে চলা হাবল টেলিস্কোপের কথা আমরা সবাই জানি। এবার সব ছাড়িয়ে মহাকাশে যাত্রা করলো এ যাবত কালের সবচেয়ে আধুনিক, অনন্য এবং শক্তিশালী টেলিস্কোপ - James Webb Space Telescope.

গত ২৫ ডিসেম্বর, ২০২১, ফরাসি গিনির কৌরু শহরে অবস্থিত ইউরোপিয়ান স্পেসপোর্ট (European Spaceport) থেকে স্থানীয় সময় সকাল ৭ঃ২০ মিনিটে (বাংলাদেশ সময় সন্ধ্যা ৬: ২০ মিনিট) Ariane 5 রকেটে করে মহাকাশে সফলভাবে উৎক্ষেপণ করা হয়।

ওজনে বেশ কম কিন্তু আকারে হাবল টেলিস্কোপের চেয়ে কয়েকগুণ বড় এবং প্রায় ১০০ গুণ শক্তিশালী James Webb Space Telescope (JWST বা সংক্ষেপে Webb) এর নির্মাণ শুরু হয় ১৯৯৬ সালে। শুরুতে এর নাম New Generation Space Telescope থাকলেও পরবর্তীতে সেপ্টেম্বর, ২০০২ সালে James Webb (নাসার ইতিহাসের ২‌য় প্রধান পরিচালক, ১৯৬১-১৯৬৮) - এর নামে টেলিস্কোপটির নামকরণ করা হয়, যিনি '৭০ এর দশকে নাসার এপোলো প্রোগ্রামে বেশ গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রেখেছিলেন।

জেমসওয়েব টেলিস্কোপের বিভিন্ন অংশ

NASA, CSA(Canadian Space Agency), ESA( European Space Agency) এর যৌথ উদ্যোগে নির্মিত এই টেলিস্কোপের কাজ ২০০৭ এ শেষ হওয়ার কথা থাকলেও পরবর্তীতে ডিজাইনে ব্যাপক পরিবর্তন সহ নানাবিধ কারণে নির্ধারিত সময়ে কাজ শেষ করা সম্ভব হয় নি। শেষমেষ এর কাজ শেষ হয় ২০১৬ সালে এবং এই প্রকল্পের ব্যয় প্রাথমিক ভাবে প্রায় ৫০০ মিলিয়ন ডলার ধরা হলেও তা শেষ পর্যন্ত গিয়ে ঠেকে ১০ বিলিয়ন মার্কিন ডলারের কোটায়! গত কয়েকবছর বেশ কয়েকবার উৎক্ষেপণের কথা থাকলেও নানাবিধ কারণে বারবার পিছিয়েছে JWST এর মহাকাশ যাত্রা। অবশেষে এবার ২০২১ এ এসে সফল ভাবে শুরু হলো Webb এর মহাকাশ ভ্রমণ।

কী আছে এই চমকপ্রদ টেলিস্কোপে?

জেমসওয়েব টেলিস্কোপের ছবি

টেলিস্কোপটির দিকে তাকালে প্রথমেই চোখে পড়ে বিশাল মৌচাকের আকৃতির একটি গঠন যা এর মূল আয়না। আলোর প্রতিফলনের জন্য প্রাইমারি মিরর হিসেবে webb এ রয়েছে ৬.৫ মিটার ব্যাস বিশিষ্ট ষড়ভুজাকৃতির আয়না যা ২৫.৪ বর্গমিটার এলাকা জুড়ে আগত আলোক প্রতিফলন করতে সক্ষম। এটি মোটেও প্রথাগত কাঁচের তৈরি কোনো আয়না নয় বরং এটি তৈরিতে ব্যবহৃত হয়েছে বেরিলিয়াম এবং এর উপর দেওয়া হয়েছে খুব সূক্ষ্ম স্বর্ণের প্রলেপ। প্রলেপটি এতই সূক্ষ্ম যে সমগ্র আয়নাটি তে প্রলেপ দিতে ব্যবহৃত হয়েছে মাত্র ৪৮ গ্রাম সোনা। সোনা ব্যবহারের কারণ এটি আলোর অবলোহিত রশ্মি (Infrared Ray- IR) বেশ ভালো প্রতিফলিত করতে পারে। এই টেলিস্কোপে আলোর প্রতিফলন ঘটে Three Mirror Anastigmat প্রক্রিয়ায়। বৃষ্টির পানি বেশি পরিমাণ ধরে রাখতে যেমন বড় আকারের বালতি প্রয়োজন, তেমন উচ্চ মানের ছবির জন্য সেন্সরে বেশি পরিমাণ আলো প্রবেশের প্রয়োজন। সেজন্যই হাবল টেলিস্কোপের ২.৪ মিটার ব্যাসের আয়নার বিপরীতে Webb এর রয়েছে এত বিশাল আকারের আয়না।

এছাড়াও টেলিস্কোপটিতে রয়েছে তাপ থেকে রক্ষা করার জন্য সানশিল্ড, ক্রায়োকুলিং সিস্টেম, ইনফ্রারেড সেন্সর, ক্যামেরা, এন্টেনা, সোলার অ্যারে, স্পেস বাস সহ অন্যান্য সব প্রয়োজনীয় যন্ত্রাংশ।

Ariane 5 রকেট

এখন প্রশ্ন আসে, এত বড় টেলিস্কোপকে তাহলে Ariane 5 এর মতো প্রায় ৫ মিটার ব্যাসের বস্তু ধারণ ক্ষমতা সম্পন্ন রকেটে কিভাবে মহাকাশে পাঠানো হলো? এখানেই আলোচনার কেন্দ্রে চলে আসে Webb এর অসাধারণ প্রকৌশল। বিশাল আকৃতির আয়নাটি আসলে একক নয় বরং এটি ১৮ টি ১.৩২ মিটার ব্যাসের ষড়ভুজাকৃতির আয়নার সমন্বয়ে তৈরি। পুরো আয়নাটিকে যেমন ভাঁজ করে রাখা যায়, একই ভাবে সোলার অ্যারে এবং সানশিল্ডকেও ১২ বার ভাঁজ করে রকেটের ভেতর স্থান দেওয়া সম্ভব হয়। এভাবে ফোল্ডেড অবস্থাতেই রকেটে করে টেলিস্কোপটিকে উৎক্ষেপণ করা হয়। মহাকাশে পৌঁছানোর পর বেশ লম্বা একটি সময় ধীরে ধীরে এবং সতর্কতার সাথে টেলিস্কোপটিকে পূর্ণাঙ্গ আকৃতিতে খোলা হবে। পুরো আনফোল্ডিং প্রক্রিয়ায় ৩০০ এরও বেশি ভিন্ন ভিন্ন ভুল হওয়ার সম্ভব। তাই এ কাজে সামান্য ভুলও ডেকে আনতে পারে সর্বনাশ!

Webb telescope কে তৈরি করা হয়েছে ইনফ্রারেড তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রতি সংবেদী করে। হাবল টেলিস্কোপ যেখানে ০.১- ১ মাইক্রোমিটার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসরে কাজ করে, সেখানে এটি কাজ করবে ০.৬ থেকে প্রায় ২৮ মাইক্রোমিটার পরিসরে। হাবলের মহাবিশ্ব সম্প্রসারণ তত্ত্ব থেকে আমরা জানি, মহাবিশ্বের গ্রহ, নক্ষত্র, গ্যালাক্সি সব দ্রুত গতিতে পরস্পর থেকে দূরে সরে যাচ্ছে। ডপলার এফেক্টের কারণে অতি দূরের বস্তু থেকে আসা অতিবেগুনী কিংবা দৃশ্যমান আলোর রেড শিফটের কারণে, আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য অবলোহিত পরিসরে চলে আসে। এক্ষেত্রে সেই অবলোহিত রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য শনাক্ত ও বিশ্লেষণ করে Webb আমাদের অনেক আগের এবং অনেক দূরের গ্যালাক্সি সম্পর্কে তথ্য দিতে সক্ষম হবে। এছাড়াও মহাবিশ্বে অনেক ধূলিমেঘ, গ্যাস ইত্যাদি বিভিন্ন পদার্থ ভেদ করে অনেক দৃশ্যমান আলোই আসতে পারে না যা হাবল টেলিস্কোপের ক্ষেত্রে নিখুঁত ছবি তুলতে সমস্যা তৈরি করে। কিন্তু অবলোহিত রশ্মি এই বাঁধা অতিক্রম করতে পারে বলে Webb এর ক্ষেত্রে তা ডিটেক্ট করা সম্ভব হবে এবং আরো নিখুঁত ছবি পাওয়া যাবে। অনেক দূরের, অনেক শীতল গ্রহ, নক্ষত্র থেকে আসা খুব দুর্বল সংকেতও এভাবে শনাক্ত করা সম্ভব হবে।

কিন্তু সমস্যা হচ্ছে, অবলোহিত রশ্মি সৃষ্টি হয় তাপীয় বিকিরণের ফলে। ফলে মহাবিশ্বের বস্তুসমূহ এমনকি webb এর নিজের যন্ত্রাংশও অবলোহিত রশ্মি বিকিরণ করে, যা টেলিস্কোপের সিগন্যাল ডিটেক্টের ক্ষেত্রে ব্যাঘাত ঘটাতে পারে এবং সঠিক তথ্য নাও দিতে পারে। আর এজন্যই webb এর যন্ত্রাংশ সমূহকে রাখা প্রয়োজন অতি শীতল পরিবেশে (৫০ কেলভিন অপেক্ষা কম তাপমাত্রায়)। তারওপর webb এর ইনফ্রারেড ডিটেক্টরের জন্য তাপমাত্রা হতে হবে আরো কম- মাত্র ৭ কেলভিনের কাছাকাছি, যা মহাবিশ্বের সবচেয়ে নিম্ন তাপমাত্রা অপেক্ষা মাত্র ৭ ডিগ্রি বেশি।

এক্ষেত্রে সূর্যের তাপ থেকে রক্ষার জন্য webb এ রয়েছে একটি টেনিস কোর্টের আকারের সমান বৃহৎ পাঁচ স্তর বিশিষ্ট সানশিল্ড। এটি ক্যাপটন (Kapton) নামক পলিমাইড জাতীয় পদার্থের তৈরি এবং এর উপর রয়েছে সূক্ষ্ম অ্যালুমিনিয়াম এবং সিলিকনের প্রলেপ। পাঁচটি স্তর পরস্পর থেকে আলাদা এবং প্রতিটি স্তর প্রায় চুলের মতো পাতলা। বাহিরের স্তরটি মাত্র ০.০৫ মি.মি পুরু এবং ভিতরের দিকের বাকি চারটি স্তরের পুরুত্ব মাত্র ০.০২৫ মি.মি। প্রতিটি স্তরের তাপমাত্রা তার বাহিরের দিকের স্তরের তাপমাত্রা অপেক্ষা কম।

আপনি যদি চিন্তায় পড়ে যান এত পাতলা স্তর কিভাবে তাপ থেকে রক্ষা করবে, তাহলে বলছি সানশিল্ডটি এতটাই কার্যকরী যে সবচেয়ে বাহিরের স্তরের তাপমাত্রা ৮৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস হলেও পাঁচ স্তর ভেদ করে টেলিস্কোপের প্রান্তে এর তাপমাত্রা হবে মাত্র মাইনাস ২৩৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস। মহাকাশে থাকাকালে এই সানশিল্ড সর্বদাই সূর্যের দিকে থাকবে এবং টেলিস্কোপকে উচ্চ তাপমাত্রা থেকে রক্ষা করব। ইনফ্রারেড ডিটেক্টরগুলো ঠিকভাবে কাজ করার জন্য প্রায় ৫০ কেলভিন তাপমাত্রা থাকা প্রয়োজন। এজন্য রয়েছে ক্রায়োকুলিং সিস্টেম, যেখানে তরল হিলিয়াম প্রবাহ দ্বারা তাপমাত্রা যথেষ্ট কম রাখা হয়। এভাবে বিশেষ প্রযুক্তির মাধ্যমে ডিটেক্টরের অংশের তাপমাত্রা ৭ কেলভিনে নিয়ে আসা সম্ভব হয়।

পৃথিবীতে বিভিন্ন প্রযুক্তির মাধ্যমে তাপমাত্রা এত কমানো সম্ভব হলেও মহাকাশে কাজটি করা মোটেও সহজ কোনো বিষয় নয়। তাছাড়া সমগ্র প্রক্রিয়ায় কোনো জটিল ত্রুটি দেখা দিলে মহাকাশে গিয়ে তা সম্পূর্ণ মেরামত করাও প্রায় অসম্ভব। এসব প্রতিকূলতা মোকাবেলা করতে গিয়ে MIRI cryocooler কে হতে হয়েছে যথেষ্ট আধুনিক এবং উন্নত বৈশিষ্ট্য সমৃদ্ধ। বিস্ময়ের ব্যাপার হলো এই ক্রায়োকুলিং সিস্টেম তৈরি এবং বিকাশের ক্ষেত্রেই ব্যয় হয়েছে প্রায় ১৫০ মিলিয়ন মার্কিন ডলার।

মহাবিশ্বে উৎক্ষেপণের পর Webb এর গন্তব্য L2 বা Lagrange Point 2

টেলিস্কোপের অবস্থান

আমাদের সৌরজগতে এমন পাঁচটি স্থান রয়েছে যেখানে সূর্য এবং পৃথিবী পরস্পরের সামগ্রিক মহাকর্ষীয় প্রভাব একে-অপরকে ব্যালেন্স করে ফলে সেসব স্থানে স্যাটেলাইট বা অন্য মহাকাশযান সহজেই অবস্থান করতে পারে। এদেরকে যথাক্রমে L1, L2, L3, L4, L5 নামে চিহ্নিত করা হয়। Lagrange Point 2 বা L2 এর অবস্থান পৃথিবী থেকে প্রায় ১.৫ মিলিয়ন কি.মি দূরে। এ দূরত্ব পাড়ি দিতে Webb এর সময় লাগবে প্রায় ১ মাস এবং তারপর এটি একটি হ্যালো অরবিটে প্রদক্ষিণ করবে।

তুলনা সাপেক্ষে বলা যায়, হাবল টেলিস্কোপ পৃথিবী থেকে মাত্র প্রায় ৫৫০ কি.মি দূরত্বে থেকে পৃথিবীকে প্রদক্ষিণ করে৷ Webb এর পৃথিবী থেকে এত দূরত্বে L2 পয়েন্টে যাওয়ার কারণ হলো ওই অবস্থানের বিশেষ বৈশিষ্ট্যের কারণে Webb পরিচালনায় যথেষ্ট কম জ্বালানি খরচ হবে। এছাড়াও L2 পয়েন্টে থাকাকালীন সূর্য, পৃথিবী এবং চাঁদ সর্বদাই Webb এর সানশিল্ডের দিকে থাকবে ফলে এই তিন বস্তু থেকে আসা তাপও প্রতিহত করতে পারবে। অধিক দূরত্বে থাকার কারণে মহাকাশকে আরো বিস্তৃত পরিসরে পর্যবেক্ষণ করা সম্ভব হবে।

কেন এত গুরুত্বপূর্ণ এই টেলিস্কোপ?

সূর্য থেকে পৃথিবীতে আলো পৌঁছাতে সময় লাগে প্রায় ৮ মিনিট। অর্থাৎ সূর্যের যে আলো আমাদের কাছে পৌঁছায় তা বর্তমানের নয় বরং ৮ মিনিট আগের। কেমন হয় যদি ১৩ বিলিয়ন বছর আগের আলো আমাদের টেলিস্কোপে ধরা পড়ে?? হ্যাঁ, এর মানে আমরা দেখবো ১৩ বিলিয়ন বছর অতীতের কোনো গ্যালাক্সি বা নক্ষত্রকে। এই সক্ষমতাই রয়েছে James Webb Space Telescope এর। আমরা জানতে পারবো সুদূর অতীতের বিগ ব্যাং পরবর্তী সময়ে সৃষ্টি হওয়া নক্ষত্র ও গ্যালাক্সি সম্পর্কে, যাদের হয়তো বর্তমানে কোনো অস্তিত্বই নেই। কিন্তু আগত আলোর সূত্র ধরে ফিরে যাবো আমরা অতীতে।

Webb এর সক্ষমতা এতই বেশি যে, বলা হয় এটি পৃথিবী থেকে চাঁদের দূরত্বে অবস্থান করা স্থির একটি মৌমাছির শরীরের তাপীয় বিকিরণ শনাক্ত করতে সক্ষম।

আসুন পরিশেষে জেনে নেই JWST মিশনের মূল লক্ষ্যগুলো কি কি:

বিগ ব্যাং পরবর্তী সময়ে সৃষ্ট নক্ষত্র এবং গ্যালাক্সি থেকে আসা আলোর খোঁজ, গ্যালাক্সির গঠন এবং বিস্তৃতি সম্পর্কে গবেষণা, নতুন নতুন গ্রহের খোঁজ, নতুন প্রাণের খোঁজ- সর্বোপরি আমাদের বিশ্বব্রহ্মাণ্ডের নতুন নতুন রহস্য উন্মোচন। সবকিছু ঠিক থাকলে JWST এর হাত ধরে মহাকাশ গবেষণায় উন্মোচিত হতে পারে নতুন দিগন্ত।

মানুষের জানার আগ্রহের শেষ নেই, শেষ নেই জানারও। আদিম সেই গুহাবাসী মানুষের রাতের বেলা অসীম বিস্ময়ে আকাশ দেখা থেকে মানুষের মহাবিশ্বে ভ্রমণ, মানবজাতি পেরিয়েছে বেশ লম্বা একটি সময়। কিন্তু মহাবিশ্বের বিশালতার তুলনায় তা নিতান্তই। এই সুবিশাল মহাবিশ্বের অজানাকে জানার আশায় মানুষ আজও আকাশ পানে তাকায়, যেতে চায় অসীম গন্তব্যে। বিজ্ঞানের অগ্রযাত্রা মানবজাতিকে নিয়ে যাক আরো দূরে, উন্মোচিত হোক মহাবিশ্বের আরো অনেক রহস্য।

ছবি এবং তথ্যসূত্র: নাসা, ইএসএ ও বিভিন্ন সংবাদ মাধ্যমের প্রতিবেদন

Sahran Akif Nizami

বর্তমানে একজন শিক্ষার্থী এবং ভবিষ্যতেও তাই। নতুন অভিজ্ঞতা মাত্র নতুন জ্ঞানের বাক্স বলেই তার বিশ্বাস। এই জ্ঞানের মানবিক প্রয়োগে মনুষ্যত্ব অর্জনের আরেক ধাপ উপরে ওঠার চেষ্টাই চলছে।