സൗരെതര ഗ്രഹങ്ങള് മൈക്രോ - ലെന്സിംഗ്
ജ്യോതി ശാസ്ത്രത്തിലെ വെല്ലുവിളികളില് ഒന്നാണ് സൌരയൂഥത്തിന്റെ പുറത്തുള്ള ഗ്രഹങ്ങളെ കണ്ടെത്തുക എന്നുള്ളത്. ഗ്രഹങ്ങള്ക്ക് സ്വയം പ്രകാശിക്കുവാനുള്ള ശേഷി ഇല്ലാത്തതിനാല് അവയെ കണ്ടെത്തുവാന് ശക്തിയെരിയ ദൂരദര്ശിനികള് ഉപയോഗിച്ചുള്ള നിരീക്ഷണങ്ങള്ക്ക് പോലും വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. അതുകൊണ്ടുതന്നെ മറ്റു പല വിദ്യകള് ഉപയോഗിച്ചാണ് അവയുടെ നിലനില്പ്പ് പരിശോധിക്കുന്നത്. അതില് പ്രധാനപ്പെട്ട രണ്ടു വിദ്യകള് ആണ് ഗ്രഹങ്ങള് അവയുടെ സ്വന്തം നക്ഷത്രങ്ങളുടെ മുന്നിലൂടെ പോകുമ്പോള് നക്ഷത്രങ്ങളുടെ പ്രകാശത്തില് വരുന്ന വ്യത്യാസം പരിശോധിക്കുക എന്നതും, മൈക്രോ ലെന്സിംഗ് എന്ന പ്രതിഭാസത്തെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുക എന്നതും. ഇതില് ആദ്യത്തെ തരം വിദ്യയിലൂടെ ഗ്രഹങ്ങളെ കണ്ടെത്തുവാന് വിക്ഷേപിച്ച ബഹിരാകാശ ദൂരദര്ശിനിയാണ് 'കെപ്ലര്'. കെപ്ലര് എന്ന ശാസ്ത്രന്ജന്റെ ബഹുമാനാർദ്ധം ആണ് ആ പേര് നല്കിയത്. ഈ പോസ്റ്റില് വിവരിക്കാന് പോകുന്നത് മൈക്രോ - ലെന്സിംഗ് എന്ന ഭൌതിക പ്രതിഭാസത്തിലൂടെ ഗ്രഹങ്ങളെ കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിനെ കുറിച്ചാണ്.
ഗുരുത്വകര്ശന ബലത്തെ കുറിച്ച് ഈ ബ്ലോഗിലെ പല പോസ്റ്റുകളിലും പ്രതിപാദിചിട്ടുണ്ട്. ഐന്സ്ടയിന് കണ്ടുപിടിച്ച ആപേഷികത സിദ്ധാന്തമാണ് നിലവില് ഗുരുത്വകര്ഷനത്തെ വിവരിക്കുന്ന ഏറ്റവും കൃത്യമായ ശാസ്ത്രീയ അടിസ്ഥാനം. ഈ സിദ്ധാന്തം പല ഭൌതിക പ്രതിഭാസങ്ങളേയും പ്രവചിക്കുന്നുണ്ട്. ഈ പ്രതിഭാസങ്ങളുടെ നിലനില്പ്പ് പരിശോദിക്കുന്നതിലൂടെ ആണ് ആപേഷികത സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ കൃത്യത മനസിലാക്കുന്നത്. അത്തരം ചില പരീക്ഷണങ്ങളെ കുറിച്ച് ഈ പോസ്റ്റില് വായിക്കാം. ആപേഷികത സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പ്രധാനപ്പെട്ട ഒരു പ്രവചനം സ്ഥല-കാലത്തിനുള്ള വളവുകള് ആണ് (ഇവിടെ വായിക്കുക). ഈ വളവുകള് ഉണ്ടാക്കുന്നത് പിണ്ടമാകയാല്, ഭാരമുള്ള വസ്തുകളുടെ അരികില് കൂടി കടന്നു പോകുന്ന പ്രകാശത്തെ നിരീക്ഷിക്കുന്നതിലൂടെ അവയ്ക്ക് ചുറ്റുമുള്ള സ്ഥല-കാലത്തിന്റെ അളവ് നമുക്ക് കണക്കാക്കാം. ഈ വളവ് ആ വസ്തുവിന്റെ പിണ്ടത്തെയാണ് ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നത്. സൂര്യന് സപീപം കൂടി കടന്നു പോകുന്ന പ്രകാശത്തിനു ഉണ്ടാകുന്ന വളവു ഐന്സ്ടയിന് പ്രവചിച്ചത് പോലെ തന്നെ ആര്ക് സെക്കന്റ് (ഒരു ആര്ക് സെക്കന്റ് ഒരു ഡിഗ്രിയുടെ 3600 ഇല് ഒരു അംശം ആണ്)
നമുക്കും പ്രകാശ ശ്രോതസിനുമിടയില് ഏതെങ്കിലും തരത്തിലുള്ള പിണ്ഡത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം മൂലം കൂടുതല് പ്രകാശം നമ്മളിലേക്ക് കേന്ദ്രികരിക്കപ്പെടും. അതായത് പിണ്ഡം ഒരു 'ലെന്സി'നെ പോലെ പെരുമാറുന്നു. ഈ പ്രതിഭാസത്തെയാണ് 'ഗുരുത്വകര്ഷണ ലെന്സിംഗ്' (gravitational lensing ) എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നത്. വസ്തുക്കളുടെ പിണ്ഡം കൂടുംതോറും ലെന്സിന്റെ ശക്തിയും വര്ധിക്കും. അതായത് ഗ്യാലക്സി ക്ലസ്റ്ററുകള് (നിരവധി ഗ്യാലക്സികള് ചേര്ന്ന കൂട്ടം) ഉണ്ടാക്കുന്ന ലെന്സിംഗ് പ്രതിഭാസം ഒരു നക്ഷത്രം ഉണ്ടാക്കുന്ന ലെന്സിങ്ങിനെക്കള് വളരെ ശക്തിയേറിയതാണ്. ഗുരുത്വകര്ഷണ ലെന്സിങ്ങിനു ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തില് സവിശേഷ സ്ഥാനമുണ്ട്. ലെന്സിംഗ് നിരീക്ഷണത്തിലൂടെ ഡാര്ക്ക് എനര്ജി, ഡാര്ക്ക് മാറ്റര് എന്നിവയുടെ കൃത്യമായ അളവ് മനസിലാക്കുവാന് സാധിക്കും. അത് പോലെതന്നെ പ്രപഞ്ചത്തില് വളരെ അകലെ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന വസ്തുക്കളെ കണ്ടുപിടിക്കുവാനും ഈ 'പ്രകൃതിദത്ത ലെന്സുകളെ' ഉപയോഗിച്ച് വരുന്നു.
നിരീക്ഷകന്റെയും പ്രകാശ സ്രോതസിന്റെയും 'ലെന്സിന്റെയും' അപേഷികമായ സ്ഥാനത്തിനു അനുസരിച്ച് ലെന്സിംഗ് പ്രതിഭാസത്തിനു വ്യത്യാസങ്ങള് ഉണ്ടാകാം. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു പ്രത്യേക അകലത്തില് പ്രകാശ സ്രോതസും നിരീക്ഷകനും , ഒരു സമതുലനാവസ്ഥയില് ഉള്ള ലെന്സുമായി നേര് രേഖയില് വരുകയാണെങ്കില് നിരീക്ഷകന് പ്രകാശ സ്രോതസിനെ ഒരു വളയമായി കാണുവാന് സാധിക്കും. അതിനെ ഐന്സ്ടയിന് വളയം എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്. ഈ വളയത്തിന്റെ വ്യാസം, ലെന്സിന്റെ പിണ്ഡം, ലെന്സും നിരീക്ഷകനുമായുള്ള ദൂരം, ലെന്സും പ്രകാശ ശ്രോതസുമായുള്ള ദൂരം എന്നിങ്ങനെ പല ഘടകങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. കൂടാതെ മറ്റു ചില സന്ദര്ഭങ്ങളില് പ്രകാശ സ്രോതസിനെ ഒന്നില് കൂടുതലായി കാണുവാനും കഴിയും. ഈ പ്രതിഭാസങ്ങള് മനസിലാക്കുവാന് താഴെ കാണുന്ന അനിമേഷന് ശ്രദ്ധിക്കുക.
ചുരുക്കത്തില്, ഗുരുത്വകര്ഷണ ലെന്സിങ്ങ് മൂലം പ്രകാശ സ്രോതസുകളുടെ തീവ്രതയില് മാറ്റം ഉണ്ടാകുന്നു. ഈ വ്യത്യാസം അളക്കുന്നതിലൂടെ അതിനു കാരണമായ ലെന്സിന്റെ (പ്രകാശ സ്രോതസിനും നമുക്കും ഇടയിലുള്ള പിണ്ഡം) പിണ്ഡം അളക്കാനും കഴിയും. ഇനി ഈ പ്രതിഭാസത്തെ ഉപയോഗിച്ച് ഗ്രഹങ്ങളെ എങ്ങനെ കണ്ടു പിടിക്കാം എന്ന് നോക്കാം. അറിയപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ഗ്രഹങ്ങള് ഭൂരിഭാഗവും നക്ഷത്രങ്ങളെ ചുറ്റി സഞ്ചരിക്കുന്നവയാണ്. അപ്രകാരം ഗ്രഹത്തോട് കൂടിയ ഒരു നക്ഷത്രം (ലെന്സ് ഗ്രഹം) അത് വലം വക്കുന്ന നക്ഷത്രത്തിന്റെ (സോഴ്സ്, source ) മുന്നിലൂടെ കടന്നു പോകുന്നു എന്ന് കരുതുക. ഈ സമയം നക്ഷത്രത്തില് (source നക്ഷത്രം) നിന്നും വരുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രതയില് ലെൻസായ ഗ്രഹങ്ങൾ കുറച്ചു വ്യത്യാസം ഉണ്ടാകുന്നു. ഈ വ്യത്യാസം മനസിലാക്കുന്നതിലൂടെ ഗ്രഹങ്ങളുടെ സാനിദ്ധ്യം നമുക്ക് അറിയുവാന് കഴിയും.
മൈക്രോ ലെൻസിങ്ന്റെ ഒരു പ്രത്യേകത ഇത് സമയത്തിന് അനുസരിച്ച് മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കും. ഇത് ഗ്രഹങ്ങൾ നക്ഷത്രങ്ങളെ ചുറ്റി സഞ്ചരിക്കുന്നത് കൊണ്ടാണ്. അതായത് ഗ്രഹങ്ങൾ നിരീക്ഷകനും നക്ഷത്രത്തിനും ഇടക്ക് വരാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ പ്രകാശം ചെറുതായി കൂടുകയും കറങ്ങുന്ന ഗ്രഹങ്ങൾ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ഒത്ത നടുവിൽ എത്തുപോൾ പ്രകാശം അതിന്റെ മൂർദ്ധന്യതയിൽ എത്തുകയും പിന്നീട് ഗ്രഹങ്ങൾ നിരീക്ഷകനും നക്ഷത്രത്തിനും ഇടയിൽ നിന്നും പോയി കഴിയുമ്പോൾ പ്രകാശം കുറയുകയും ചെയ്യും. (താഴെ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ചിത്രം നോക്കുക) അതായത് മൈക്രോ ലെൻസിങ്ങു മനസ്സിലാക്കണമെങ്കിൽ ചിലപ്പോൾ സെക്കന്റുകൾ മുതൽ വർഷങ്ങൾ വരെ നീണ്ടു നിൽക്കുന്ന കുറച്ചു നിരീകഷണങ്ങൾ വഴിയേ സാധിക്കു. അതുകൊണ്ട് വളരെ കുറച്ചു മാത്രമേ മൈക്രോ ലെൻസിങ് നിരീക്ഷണങ്ങൾ ഉള്ളൂ. അതിൽ മിക്കതും ഹബിൾ ടെലെസ്കോപ് കൊണ്ട് നിരീക്ഷിട്ടുള്ളതാണ്.
ഈ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നത് മൈക്രോലെന്സിന്റെ ഒരുഭാഗം മാത്രമാണ്. ഒരു നക്ഷത്രത്തെ സോഴ്സ് ആക്കിയും ഗ്രഹങ്ങൾ ഉള്ള മറ്റൊരു നക്ഷത്രത്തെ ലെൻസ് ആക്കിയുമുള്ള മൈക്രോ ലെൻസ് നിരീക്ഷണങ്ങളും പിന്നീട് ഒരു നക്ഷത്രത്തെ സോഴ്സ് ആക്കിയും തീവ്രത കുറഞ്ഞ ഒരു നക്ഷത്രത്തെ ലെൻസ് ആക്കിയുമുള്ള മൈക്രോ ലെൻസ് നിരീക്ഷണങ്ങളുമുണ്ട്.
മൈക്രോ ലെൻസിങ്ന്റെ ഒരു പ്രത്യേകത ഇത് സമയത്തിന് അനുസരിച്ച് മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കും. ഇത് ഗ്രഹങ്ങൾ നക്ഷത്രങ്ങളെ ചുറ്റി സഞ്ചരിക്കുന്നത് കൊണ്ടാണ്. അതായത് ഗ്രഹങ്ങൾ നിരീക്ഷകനും നക്ഷത്രത്തിനും ഇടക്ക് വരാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ പ്രകാശം ചെറുതായി കൂടുകയും കറങ്ങുന്ന ഗ്രഹങ്ങൾ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ഒത്ത നടുവിൽ എത്തുപോൾ പ്രകാശം അതിന്റെ മൂർദ്ധന്യതയിൽ എത്തുകയും പിന്നീട് ഗ്രഹങ്ങൾ നിരീക്ഷകനും നക്ഷത്രത്തിനും ഇടയിൽ നിന്നും പോയി കഴിയുമ്പോൾ പ്രകാശം കുറയുകയും ചെയ്യും. (താഴെ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ചിത്രം നോക്കുക) അതായത് മൈക്രോ ലെൻസിങ്ങു മനസ്സിലാക്കണമെങ്കിൽ ചിലപ്പോൾ സെക്കന്റുകൾ മുതൽ വർഷങ്ങൾ വരെ നീണ്ടു നിൽക്കുന്ന കുറച്ചു നിരീകഷണങ്ങൾ വഴിയേ സാധിക്കു. അതുകൊണ്ട് വളരെ കുറച്ചു മാത്രമേ മൈക്രോ ലെൻസിങ് നിരീക്ഷണങ്ങൾ ഉള്ളൂ. അതിൽ മിക്കതും ഹബിൾ ടെലെസ്കോപ് കൊണ്ട് നിരീക്ഷിട്ടുള്ളതാണ്.
ഈ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നത് മൈക്രോലെന്സിന്റെ ഒരുഭാഗം മാത്രമാണ്. ഒരു നക്ഷത്രത്തെ സോഴ്സ് ആക്കിയും ഗ്രഹങ്ങൾ ഉള്ള മറ്റൊരു നക്ഷത്രത്തെ ലെൻസ് ആക്കിയുമുള്ള മൈക്രോ ലെൻസ് നിരീക്ഷണങ്ങളും പിന്നീട് ഒരു നക്ഷത്രത്തെ സോഴ്സ് ആക്കിയും തീവ്രത കുറഞ്ഞ ഒരു നക്ഷത്രത്തെ ലെൻസ് ആക്കിയുമുള്ള മൈക്രോ ലെൻസ് നിരീക്ഷണങ്ങളുമുണ്ട്.
