આપણી આકાશગંગા શા માટે સર્પાકાર ગૂંચળા જેવી બનેલી છે?

- ફયુચર સાયન્સ - કે.આર.ચૌધરી

આજથી એક દાયકા પહેલા, યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સી દ્વારા Gaia mission અંતરીક્ષમાં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું. આ મિશનનો મુખ્ય ઉદ્દેશ આપણી આકાશગંગાની રચના, બંધારણ અને ઉત્ક્રાંતિ સમજવાનો છે. ૨૦૧૪થી ગૈયા મિશન આપણી આકાશગંગાનું મેપિંગ કરી રહ્યું છે. મિલ્કીવે એટલે કે દૂધ ગંગા તરીકે ઓળખાતી, આપણી આકાશ ગંગાનો નકશો ગૈયા મિશન ડેટાના આધારે  તૈયાર થઈ રહ્યો છે. દર વર્ષે એકઠો કરવામાં આવેલ ડેટા વિજ્ઞાનીઓને ઉપલબ્ધ કરાવવામાં આવે છે. જેના ઉપરથી વિજ્ઞાનીઓ પોતાનું સંશોધન આગળ વધારે છે. ગયા ડિસેમ્બર મહિનામાં આ મિશનનો ડેટા રિલીઝ કરવામાં આવ્યો હતો. જે Early Data Release 3 (EDR3) તરીકે ઓળખાય છે. EDR3 અવલોકનોના ડેટાનો ઉપયોગ કરીને, વિજ્ઞાનીઓ આપણી આકાશગંગા spiral structure એટલે કે આપણી આકાશગંગાના સર્પાકાર માળખાને પહેલાં કરતાં વધુ ચોકસાઇ અને વિગતવાર સમજીને તેના નકશા તૈયાર કરી શક્યા છે. આપણી આકાશગંગા મિલ્કીવે શા માટે સ્પાઇરલ એટલે કે સર્પાકાર ગુંચળા જેવી બનેલી છે? તેનો સ્પાયરલ આકાર કેવી રીતે રચાયો હતો? આવાં અનેક સવાલોના જવાબ હવે મળી શકે તેમ છે. નવા સંશોધનો દ્વારા આપણે મિલ્કીવે આકાશગંગાને વધારે સારી રીતે સમજી શકીશું. 

- આકાશગંગાના રહસ્યો ઉકેલતી એક અભૂતપૂર્વ યાત્રા

આકાશગંગા, એટલે કે મિલ્કી વે, અનંત તારાઓ, ગ્રહો અને ધૂળથી બનેલા સમુદ્ર જેવી લાગે છે. આ ગેલેક્સી કેટલી મોટી છે? તેમાં તારાઓ કેવી રીતે ગતિ કરે છે? આ ગેલેક્સી કેવી રીતે વિકસિત થઈ છે? તે સરળતાથી જાણી શકાય તેવું કાર્ય નથી. પરંતુ આ અસંભવ કાર્યને એક ચમત્કાર માફક, યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સી (ESA) દ્વારા ૨૦૧૩માં લોન્ચ કરાયેલ ગૈયા મિશન પૂર્ણ કરે તેમ છે. આ મિશન આપણાં માટે આકાશગંગાને સંપૂર્ણ નવી દ્રષ્ટિથી સમજવાની તક પ્રદાન કરે છે. મિલ્કી વેમાં લગભગ ૨૦૦ કરોડ તારાઓના સ્થાન, ગતિ અને ભૌતિક લક્ષણોનું નિરીક્ષણ કરવાનું છે. આધુનિક નવીન ટેકનોલોજીથી સજ્જ મિશનના કેમેરા, ખૂબ જ બારીક નજરે જોઈ શકે છે. જેના કારણે અસંખ્ય તારાઓનો નકશો બનાવવાનું મુશ્કેલ કામ પણ આસાન બન્યું છે. ગૈયા મિશનનો મુખ્ય હેતુ છે ઃ મિલ્કી વેની રચનાને સમજવી, તારાઓના સ્થાન અને અંતરને માપવું, જેથી આકાશગંગાના આકાર અને તેના વિસ્તરણને વધુ સારી રીતે સમજી શકાય. ગૈયા દ્વારા ભેગી કરવામાં આવેલી માહિતીના આધારે, વૈજ્ઞાનિકો આકાશગંગાના ભૂતકાળનો નકશો બનાવી શકે છે. ભવિષ્યમાં મિલ્કી વે-આકાશગંગા કઈ દિશામાં જઈ શકે છે? તેની આગાહી કરી શકે છે.

ગૈયા કેવી રીતે કાર્ય કરે છે? ગૈયા મિશનનો મુખ્ય આધાર પેરાલેક્સ સિદ્ધાંત પર છે, જેનો ઉપયોગ તારાઓના અંતરને માપવા માટે થાય છે. જ્યારે પૃથ્વી સૂર્યની આસપાસ કક્ષા ગતી કરે છે, ત્યારે તારાઓનું સ્થાન થોડું બદલાય છે. ગૈયા આ ફેરફારને ખૂબ જ ચોકસાઈથી માપી શકે છે. વિવિધ પ્રકારની માપણી કરવા માટે તેમાં ત્રણ અલગ અલગ પદ્ધતિ વાપરવામાં આવે છે. ફોટોમેટ્રી તારાના પ્રકાશનું મિશ્રણ અને તેજસ્વિતા માપી આપે છે. સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી દ્વારા તારાઓનું હલનચલન અને રાસાયણિક રચનાનું વિશ્લેષણ કરી શકાય છે. જ્યારે સ્ટાર પોઝિશનિંગ પદ્ધતિથી અવકાશમાં તારાઓના ચોક્કસ સ્થાન નક્કી કરી તેના નકશા તૈયાર કરી શકાય છે.

- પેરાલેક્સ તારાઓનું અંતર માપવામાં કેવી રીતે મદદરૂપ છે?

પ્રકૃતિમાં પેરાલેક્સનો ઉપયોગ તારાઓનું સ્થાન જાણવા માટે કરી શકાય છે. તારાના બે સ્થાન વચ્ચેના પૃથ્વી સાથે બનતા ખૂણાને પેરાલેક્સ એંગલ કહે છે. નજીકના તારાઓનો ખૂણાનો ફેરફાર, દૂરના તારાઓની સરખામણીએ વધુ હોય છે. પૃથ્વી ૬ મહિના પહેલાં હતી ત્યાંથી અને ત્યારબાદ તેનાંથી વિરુદ્ધ બાજુ પરની, વિજ્ઞાનીઓ પેરાલેક્સ એંગલ માપે છે. તારાની હાલની સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરે છે. આ 'અંતર' પ્રકાશ વર્ષો માપવામાં આવે છે. 

ખગોળવિજ્ઞાનમાં તારાઓના અંતરનું ચોકસાઈથી માપવામાં માટે પેરાલેક્સનો સિદ્ધાંત ખૂબ જ મહત્ત્વ ધરાવે છે. અંતર માપવા માટે પેરાલેક્સએ વિશ્વસનીય પદ્ધતિ છે. જે નિકટના તારાઓ (૩૦૦થી ૪૦૦ પ્રકાશ વર્ષ સુધી)નું અંતર ચોકસાઈથી માપવામાં મદદ કરે છે. પેરાલેક્સની માહિતીનો ઉપયોગ કરીને, ખગોળવિજ્ઞાનીઓ આકાશગંગાના ખંડો અને સ્પાયરલ આર્મ્સનું નકશાંકન કરી શકે છે. જ્યારે તારાઓ વચ્ચેની અંતર ખૂબ વધારે હોય એટલે કે ૩૦૦થી ૪૦૦ પ્રકાશ વર્ષ કરતા પણ વધારે હોય, ત્યારે એક અન્ય પરોક્ષ પદ્ધતિથી તારાઓ વચ્ચેનું અંતર માપવામાં આવે છે.

આકાશગંગાના ચોક્કસ વિસ્તારમાં વિજ્ઞાનીઓએ OBA-પ્રકારના તારા, જે તેજસ્વી વાદળી રંગ ધરાવે છે, તેની સાંદ્રતા માપી છે. જે વિસ્તારમાં તારાઓની સાંદ્રતા, તેજસ્વી વાદળી રંગના તારાઓ કરતાં વધારે જોવા મળે છે, વિજ્ઞાનીઓ તે વિસ્તારને  સ્પાયરલ આર્મનાં ભાગ તરીકે ઓળખી શક્યા છે. સરળ ભાષામાં કહીએ તો સર્પાકાર બાહુમાં  તારાઓની સાંદ્રતા વધારે હોય છે. આકાશ ગંગામાં સર્પાકાર હાથની સ્થિતિ અને તેમાં રહેલ તારાઓની તેજસ્વિતા પણ અલગ અલગ જોવા મળેલ છે. આપણી મિલ્કી વે આકાશગંગામાં મુખ્ય બે સર્પાકાર હાથ છે. પર્સિયસ હાથ અને સ્કુટમ-સેન્ટૌરસ હાથ. આપણી આકાશગંગામાં બે ઓછા ઘનતા અને સાંદ્રતા ધરાવતા હાથ પણ છે. જે spurs-સ્પર્સ તરીકે પણ ઓળખાય છે. જેને ધનુરાશિ અને સ્થાનિક હાથ- લોકલ આર્મ પણ કહે છે. વાસ્તવમાં તે સૂર્યની નજીકથી પસાર થાય છે.

- ભૂતકાળમાં શું બન્યું હતું?

૧૯૫૦ના દાયકાથી જ ખગોળશાસ્ત્રીઓ જાણે છે કે અમારી આકાશગંગા, મિલ્કી વે, એક સ્પાયરલ-સર્પાકાર ગુંચળા જેવી દેખાય છે. મિલ્કી-વેના ગેલેક્ટિક કેન્દ્રમાંથી તારાઓ અને ધૂળના ઘન વાદળ એકઠા થઈને કેન્દ્રમાંથી બહાર ફેકાય છે, જે ગેલેક્ટિક ડિસ્કમાં ગોળ ચક્કર મારતા મારતા અનેક ધારાઓ તરફ વિસર્જિત થતા જાય છે. અનેક ધારાઓ છૂટી પાડીને એક સ્પાયરલ - સર્પાકાર બાહુ બને છે. જે છેવટે બહારની તરફ એટલે કે ગોળ ડિસ્કને કિનારી તરફ જાય છે. સ્પાયરલ-સર્પાકાર બાહુમાં નાના મોટા અને તારાઓનો મોટો પ્રવાહ વહેતો હોય છે. જોકે, ખગોળવિજ્ઞાનીઓ માટે આ પ્રવાહોની સંખ્યા સમજવી અને તે કેવી રીતે રચાયા તે જાણવું, હજુ મુશ્કેલ સાબિત થઈ રહ્યું છે.

જર્મનીના હેડલબર્ગમાં મેક્સ પ્લાન્ક ઇન્સ્ટિટયૂટ ફોર એસ્ટ્રોનોમીના વિજ્ઞાની અને એકના લેખક એલિયોનોરા ઝારી કહે છે કે 'આપણી મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે, આપણે આકાશગંગાની અંદર રહીને તેનું અવલોકન કરી રહ્યા છે. ગાઢ જંગલમાં ઊભા રહીને, જંગલનું ચિત્ર બનાવવા જેવું અઘરું છે. એક સમયે તમે વૃક્ષો તરફ નજર નાખી રહ્યા છો. એકબીજા સામે ઊભા છે. આ જંગલ પાછું થોડું ધુમસવાળું હોય તેવું ધુંધળું છે. એટલે ખરેખર આખું જંગલ કેવું છે? તે તમે નક્કી કરી શકતા નથી. અમે લોકો પેરાલેક્સ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને, બે તારાઓ વચ્ચેની ચોકસાઈ પૂર્ણ અંતર માપીએ છીએ. પેરાલેક્સ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને અમે અમારી માપન પદ્ધતિને ૨૦ ટકા જેટલું વધારે સારી બનાવી શક્યા છીએ. આ સરળ વાતનો જટિલ અર્થ એ છે કે જે તારાઓ અગાઉ આપણે એક સમાન બંધારણના ભાગ રૂપે જોતા હતા તે હવે સ્પષ્ટપણે એક અલગ જ માળખાનો ભાગ લાગે છે.' આમ આકાશગંગાની અંદર રહીને, તેને સમજવાનું કામ ખૂબ જ મુશ્કેલ છે. આખરે તારાઓના અંતરમાં માપવામાં ઉપયોગી પેરાલેક્સ સિદ્ધાંત શું છે?

-  આધુનિક સંશોધન

વિજ્ઞાનીઓને મુખ્ય બે હાથ વચ્ચેનો તફાવત, ઉડીને આંખે વળગે તેવો લાગતો નથી. સંશોધક અને સંશોધન પત્રના લેખક એલિયોનોરા ઝારી કહે છે કે 'પસયસ હાથ ઓછો તેજસ્વી લાગે છે, જ્યારે સ્થાનિક હાથ વધુ આકર્ષક અને પ્રભાવશાળી લાગે છે.' ઝારીના સાથીદાર એલોઈસા પોગિયોએ સર્પાકાર હાથની ચોક્કસ સ્થિતિ અને સ્થાન નક્કી કરવા માટે, ૬,૦૦,૦૦૦ લાખ તારાઓની સાંદ્રતા તપાસી હતી. તેઓ કહે છે કે 'સર્પાકાર આર્મ્સનો અભ્યાસ કરતી વખતે, ખાસ કરીને યુવાન તારાઓ (ની સાંદ્રતા) મૂલ્યવાન હોય છે. આ વાતને વિગતવાર સમજાવતા, એલોઈસા પોગિયો કહે છેકે ઃ 'સર્પાકાર આર્મ્સ જેમાં તારાઓની સાંદ્રતા વધારે હોય છે ત્યાં, તારાઓની રચના કરનાર ધૂળ અને વાયુનું પ્રમાણ પણ વધારે હોય છે. જેથી સર્પાકાર આર્મ્સમાં મોટાભાગના તારાઓનો જન્મ થતો જોવા મળે છે.'

અહીં સવાલ એ થાય છે અને આપણી મિલ્કી વે આકાશ ગંગાનો આકાર, સ્પાયરલ એટલે કે સર્પાકાર જેવો શા માટે બન્યો છે? એક અનુમાન મુજબ, બે ગોળ ફરતી આકાશગંગાઓ એકબીજા સાથે અથડાવવાથી, સર્પાકાર મિલ્કી વેની રચના થઈ છે. જ્યારે કેટલાક વિજ્ઞાનીઓ દલીલ કરે છેકે 'ગેલેક્ટિક ડિસ્કમાં કેન્દ્ર ભાગમાં રહેલા પદાર્થોની ગતિ વધારે હોવાના કારણે, જ્યારે બહારની તરફ રહેલા પદાર્થોની ગતિ ધીમી હોવાના કારણે, આકાશગંગાનો આકાર સ્પાયરલ એટલે કે સર્પાકાર રચાયો છે. જે પ્રાકૃતિક રચના છે.'

ગૈયા મિશનએ માનવજાત માટે એક મહત્ત્વપૂર્ણ પગલું છે, જેને કારણે આપણે આપણા આકાશગંગા વિશેની ગહન સમજણ મેળવી શકીશું. ઈજીછના વૈજ્ઞાનિકો આ મિશનને વધુ પ્રભાવશાળી બનાવવાના પ્રયાસોમાં સતત પ્રયત્નશીલ છે. આ મિશન માત્ર વૈજ્ઞાનિક રસ ધરાવતા લોકો માટે જ નહીં, પણ દરેક સામાન્ય માણસ માટે પણ મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે તે આપણને આપણી જગ્યા, સમય અને આકાશગંગામાં આપણી અવકાશીય ભૂમિકા વિશે ચિંતન કરવા માટે પ્રેરિત કરે છે. ગૈયા મિશન એક ઉદાહરણ છેકે 'કેવી રીતે વિજ્ઞાનીઓ શ્રમ અને ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને માનવજાતને નવી ઉંચાઈઓ સુધી પહોંચાડી શકે છે.'