హబుల్: విశ్వ రహస్యాలను ఛేదించిన అద్భుతం!

రవిరాజా పోతినేని

విశాల విశ్వాన్ని అన్వేషించడం మరియు దాని ఆరంభాన్ని అర్థం చేసుకోవడం అనేది మానవ సహజమైన జిజ్ఞాసకు పరాకాష్ట. “మనం ఎక్కడి నుండి వచ్చాం?“, “ఈ విశ్వం ఎలా మొదలైంది?“, “ఈ అనంత విశ్వంలో మన స్థానం ఏమిటి?” అనే ప్రాథమిక ప్రశ్నలకు సమాధానాలు కనుగొనడంలోనే ఈ అన్వేషణ యొక్క ప్రాముఖ్యత ఉంది. ఇది కేవలం నక్షత్రాలను, గెలాక్సీలను చూడటం మాత్రమే కాదు; ఇది మన అస్తిత్వపు మూలాలను వెతకడం. విశ్వం యొక్క నియమాలను, దాని పరిణామాన్ని అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా, మనం మన ఉనికిని, మన గ్రహం యొక్క భవిష్యత్తును మరియు బహుశా, విశ్వంలో మనం ఒంటరిగా లేమేమో అనే విషయాన్ని కూడా తెలుసుకోగలుగుతాము. ఈ జ్ఞానం మన సాంకేతిక పురోగతికే కాకుండా, విశ్వంలో మన స్థానం గురించి మన తాత్విక అవగాహనకు కూడా మార్గనిర్దేశం చేస్తుంది.

1990లో ప్రయోగింపబడినప్పటి నుండి, హబుల్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ (HST) కేవలం ఒక శాస్త్రీయ పరికరంగా కాకుండా, మానవాళి యొక్క గొప్ప విశ్వ రహస్య పరిశోధకఘనిగా నిలిచింది. దశాబ్దాలుగా, ఇది మన భూమికి దగ్గరగా, నిశ్శబ్దంగా ప్రయాణిస్తూ, విశ్వం గురించి మన అవగాహనను తిరగరాసిన ఆవిష్కరణల నిధిని మనకు అందించింది.

దాని స్థానం ఎందుకు అంత ప్రత్యేకమైనది?
ఒక నీటి మడుగు అడుగు నుండి ఒక సూచికను చదవడానికి ప్రయత్నిస్తున్నట్లు ఊహించుకోండి. కదిలే నీరు మీ దృష్టిని వక్రీకరించి, అక్షరాలను అస్పష్టంగా, చదవలేకుండా చేస్తుంది. భూమి యొక్క వాతావరణం (వాయు దుప్పటి) కూడా నక్షత్రాలు మరియు గెలాక్సీల నుండి వచ్చే కాంతికి అదే చేస్తుంది. ఇది విశ్వ కాంతి ప్రదర్శనలో అధిక భాగాన్ని వంచి, అస్పష్టం చేసి, అడ్డుకుంటుంది. ఖగోళ శాస్త్రానికి ఇబ్బంది కలిగించే ఆ వాయు దుప్పటికి పైన హబుల్ ను నిలపడం ద్వారా, విశ్వం యొక్క స్ఫటిక-స్పష్టమైన, ఫిల్టర్ చేయని దృశ్యాన్ని ఇది పొందింది. నక్షత్రాల “మినుకుమినుకు” మాయమై, ఆ స్థానంలో, విశ్వం పదునైన దృష్టి వచ్చింది.

కొలవలేని దానిని కొలవడం: ఒక కొత్త విశ్వ కొలబద్ద
విశ్వం వయస్సు ఎంత, మరియు అది ఎంత వేగంగా విస్తరిస్తోంది? – ఈ విశ్వ చిక్కుముడిని పరిష్కరించడం హబుల్ యొక్క మొదటి మరియు అత్యంత కీలకమైన పనులలో ఒకటి.

ఇది చేయుటకు, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు హబుల్‌ను “సెఫిడ్ వేరియబుల్స్” అని పిలువబడే ప్రత్యేక నక్షత్రాలపైకి గురిపెట్టారు. ఈ నక్షత్రాలను “విశ్వ గజంబద్దలు” అని అనుకోండి. అవి వాటి ప్రకాశంలో ఒక రేటు ప్రకారం మెరుస్తాయి (లేదా స్పందిస్తాయి), ఆ రేటు వాటి వాస్తవ ప్రకాశానికి (అంటే అవి నిజానికి ఎంత ప్రకాశవంతంగా ఉన్నాయో) నేరుగా ముడిపడి ఉంటుంది. ఇది చీకటిలో లైట్‌బల్బుల గొలుసు లాంటిది; మీరు 100-వాట్ల బల్బును చూస్తున్నారని మీకు తెలిస్తే, అది ఎంత మసకగా కనిపిస్తుందో చూసి అది ఎంత దూరంలో ఉందో ఖచ్చితంగా చెప్పగలరు. సుదూర గెలాక్సీలలో ఈ సెఫిడ్‌లను కొలవడం ద్వారా, హబుల్ “హబుల్ స్థిరసంఖ్య (Hubble Constant)“ను (విశ్వ విస్తరణ రేటు) అపూర్వమైన ఖచ్చితత్వంతో మెరుగుపరిచింది.

ఫలితం?
విశ్వం సుమారుగా 13.8 బిలియన్ సంవత్సరాల వయస్సు కలది. అయితే, ఈ పరిశోధన ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రంలో అత్యంత లోతైన మరియు దిగ్భ్రాంతికరమైన ఆవిష్కరణలలో ఒకదానికి దారితీసింది. 1998లో, సుదూర సూపర్‌నోవాల (పేలుతున్న నక్షత్రాలు) పరిశీలనలు విశ్వం విస్తరించడమే కాకుండా, ఆ విస్తరణ వేగవంతం అవుతోందని వెల్లడించింది.

ఇది ఒక పిడుగుపాటు లాంటి వార్త. ఇది ఒక బంతిని గాలిలోకి విసిరినప్పుడు, అది తిరిగి కింద పడకుండా అకస్మాత్తుగా అంతరిక్షంలోకి వేగంగా దూసుకుపోవడాన్ని చూడటం లాంటిది. ఏదో ఒక రహస్యమైన, అదృశ్య శక్తి విశ్వాన్ని వేరుగా నెట్టివేస్తోందని, విశ్వ వ్యతిరేక-గురుత్వాకర్షణగా పనిచేస్తోందని శాస్త్రవేత్తలు గ్రహించారు. వారు ఈ శక్తికి డార్క్ ఎనర్జీ (చీకటి శక్తి) అని పేరు పెట్టారు, అయినప్పటికీ అది ఏమిటో వారికి ఇంకా తెలియదు. ఈ శక్తి ఉనికిని నిరూపించడంలో హబుల్ డేటా కీలకం, మరియు ఇది ఇప్పుడు మొత్తం విశ్వంలో 70% పైగా ఉన్నట్లు కనిపిస్తోంది, దాని తుది విధిని నిర్దేశిస్తోంది.

గొప్ప కాస్మిక్ టైమ్ మెషిన్
టెలిస్కోప్ కేవలం భూతద్దం కాదు; అది ఒక టైమ్ మెషిన్ (కాల యంత్రం). కాంతి ప్రయాణించడానికి సమయం పడుతుంది కాబట్టి, సుదూర వస్తువులను చూడటం అంటే గతాన్ని చూడటం. హబుల్ ఈ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి తన అత్యంత ప్రసిద్ధ సాహసాన్ని ప్రదర్శించింది:

హబుల్ డీప్ ఫీల్డ్.

1995లో ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు ఒక సాహసోపేతమైన ప్రయత్నం చేశారు. వారు ఉర్సా మేజర్ నక్షత్రరాశిలో ఆకాశంలో ఒక భాగాన్ని హబుల్‌తో గురిపెట్టారు, అది పూర్తిగా నల్లగా మరియు ఖాళీగా కనిపించింది – చేయి చాచిన దూరంలో పట్టుకున్న ఇసుక రేణువు పరిమాణంలో ఉన్న చీకటి చుక్క. వరుసగా 10 రోజుల పాటు, హబుల్ ఆ ప్రదేశం వైపు చూస్తూ, నెమ్మదిగా మందమైన, పురాతన కాంతి కణాలను (ఫోటాన్లను) సేకరించింది. వచ్చిన ఫలితం మనస్సును కదిలించింది. ఆ “ఖాళీ” ఆకాశం, 3,000 పైగా గెలాక్సీలతో కిక్కిరిసిన ఒక విశ్వ జంతు ప్రదర్శనశాలగా వెల్లడైంది.

ఆ చిత్రంలోని ప్రతి కాంతి చుక్క నక్షత్రం కాదు, మన పాలపుంత వంటి గెలాక్సీ, వందల బిలియన్ల నక్షత్రాలను కలిగి ఉంటుంది. అత్యంత మందమైన, ఎర్రటి మరకలు 12 బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం, అంటే బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత కేవలం కొన్ని వందల మిలియన్ల సంవత్సరాల తర్వాత కనిపించిన గెలాక్సీలు. హబుల్ మనకు విశ్వాన్ని దాని శైశవ దశలో చూపించింది – చిన్న, క్రమరహిత “ప్రోటో-గెలాక్సీలు” ఢీకొనడం మరియు విలీనం కావడం వంటి గందరగోళ సమయం. ఈ “బాల” గెలాక్సీలను నేటి గంభీరమైన సర్పిలాకార మరియు భారీ దీర్ఘవృత్తాకార గెలాక్సీలతో పోల్చడం ద్వారా, హబుల్ తప్పనిసరిగా మనకు విశ్వ పరిణామం యొక్క ఫోటోబుక్‌ను ఇచ్చింది, గెలాక్సీల పుట్టుక నుండి పరిపక్వత వరకు వాటి మొత్తం జీవిత కథను వివరిస్తుంది.

నక్షత్రాల మరియు ప్రపంచాల ఆవిర్భావం

హబుల్ ఇతర గెలాక్సీలను మాత్రమే చూడలేదు; అది మన స్వంత గెలాక్సీలోని అందమైన, గందరగోళ మేఘాలలోకి లోతుగా తొంగి చూసింది. ఈగల్ నెబ్యులాలోని “పిల్లర్స్ ఆఫ్ క్రియేషన్” (సృష్టి స్తంభాలు) యొక్క దాని అత్యంత ప్రసిద్ధ ఛాయాచిత్రం, విశ్వ కళ యొక్క ఒక అద్భుతమైన నమూనా.

కాంతి సంవత్సరాల పొడవున ఉన్న ఈ బృహత్తర స్తంభాలు, వాయువు మరియు ధూళితో కూడిన దట్టమైన, చల్లని మేఘాలు. అవి “నక్షత్ర నర్సరీలు“, కొత్త నక్షత్రాలను రూపొందించడానికి చురుకుగా వాటి స్వంత గురుత్వాకర్షణకు లోనవుతున్నాయి. హబుల్ యొక్క పరారుణ దృష్టి ధూళిని చీల్చుకొని, ఈ నవజాత నక్షత్రాలు వాటి గూళ్ళను వెలిగించడాన్ని చూడగలదు. ఇది ప్రోటోప్లానెటరీ డిస్క్‌ల (యువ నక్షత్రాల చుట్టూ తిరుగుతున్న ధూళి మరియు వాయువు యొక్క డిస్క్‌లు) యొక్క మొదటి ప్రత్యక్ష చిత్రాలను కూడా అందించింది. ఈ డిస్క్‌లు నక్షత్రం పుట్టిన తర్వాత మిగిలిపోయిన విశ్వ పదార్థం, వీటి నుండే గ్రహాలు, చంద్రులు మరియు గ్రహశకలాలు నిర్మించబడతాయి. వీటిని చూడటం ద్వారా, మనలాంటి గ్రహాల నిర్మాణ వస్తువులు గెలాక్సీ అంతటా సర్వసాధారణం అని మొదటిసారిగా ధృవీకరించబడింది.

హబుల్ నక్షత్రాలు చనిపోవడాన్ని కూడా చూస్తుంది. ఇది చనిపోతున్న నక్షత్రాల అద్భుతమైన, విస్తరిస్తున్న పెంకులను మరియు సూపర్‌నోవాల యొక్క విపత్కర హింసను సంగ్రహిస్తుంది. ఈ పేలుళ్లు కేవలం ముగింపులు కావు; అవి విశ్వం యొక్క కర్మాగారాలు. అవి కార్బన్, ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్, ఇనుము వంటి భారీ మూలకాలను అంతరిక్షంలోకి పేల్చివేస్తాయి. మీ రక్తంలోని ప్రతి ఇనుప అణువు మరియు మీ ఎముకలలోని కాల్షియం బిలియన్ల సంవత్సరాల క్రితం పేలిన నక్షత్రం యొక్క గుండెలో తయారయ్యాయి. హబుల్ దీన్ని నిరూపించడంలో సహాయపడింది; మనం అక్షరాలా, నక్షత్ర ధూళితో తయారయ్యాము.

అదృశ్యమైన వాటి కోసం వేట: డార్క్ మేటర్ మరియు కృష్ణ బిలాలు
డార్క్ ఎనర్జీ విశ్వాన్ని వేరుగా నెట్టివేస్తుండగా, డార్క్ మేటర్ (చీకటి పదార్థం) అనే మరో అదృశ్య పదార్థం దానిని కలిపి ఉంచుతుంది. మొత్తం ద్రవ్యరాశిలో సుమారు 85% వాటా ఉన్న ఈ రహస్య పదార్థం, కాంతిని విడుదల చేయదు, గ్రహించదు లేదా ప్రతిబింబించదు. ఇది పూర్తిగా అదృశ్యమైనది.

మరి హబుల్ దానిని ఎలా “చూసింది”? గురుత్వాకర్షణ లెన్సింగ్ అనే భౌతిక శాస్త్రం యొక్క ఒక తెలివైన యుక్తి ద్వారా. ఐన్‌స్టీన్ ప్రకారం, భారీ వస్తువులు స్పేస్‌టైమ్ (స్థల-కాలం) యొక్క ఆకారాన్ని వంచుతాయి. ఒక నమూనా ఉన్న టేబుల్‌క్లాత్‌పై వైన్ గ్లాస్ అడుగును ఊహించుకోండి; అది మీరు దాని ద్వారా చూసే నమూనాను వక్రీకరిస్తుంది. అదే విధంగా, ఒక భారీ గెలాక్సీల సమూహం (మరియు దాని మరింత భారీ డార్క్ మేటర్ వలయం) దాని వెనుక ఉన్న మరింత సుదూర గెలాక్సీ నుండి వచ్చే కాంతిని వంచి, పెద్దదిగా చేస్తుంది. ఈ వక్రీకరించబడిన, సాగదీయబడిన మరియు గుణించబడిన నేపథ్య గెలాక్సీల చిత్రాలను హబుల్ పరిశీలిస్తుంది, అదృశ్య డార్క్ మేటర్ ఎక్కడ దాగి ఉందో వివరణాత్మక మ్యాప్‌లను సృష్టిస్తుంది, విశ్వం నిర్మించబడిన విశ్వ “నిర్మాణ చట్రం” ను వెల్లడిస్తుంది.

ఈ నిర్మాణ చట్రం నడిబొడ్డున, హబుల్ మరో విశ్వ రాక్షసిని ధృవీకరించింది: సూపర్‌మాసివ్ బ్లాక్ హోల్స్ (అతిపెద్ద కృష్ణ బిలాలు). మన పాలపుంతతో సహా దాదాపు అన్ని పెద్ద గెలాక్సీల కేంద్రాలలో, మన సూర్యుని కంటే మిలియన్ల లేదా బిలియన్ల రెట్లు ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి కలిగిన ఈ భారీ రాక్షసులు దాగి ఉన్నాయని ఇది నిశ్చయమైన సాక్ష్యాలను అందించింది. గెలాక్సీ పెరుగుదల మరియు దాని కేంద్ర కృష్ణ బిలం యొక్క పెరుగుదల లోతుగా మరియు ప్రాథమికంగా ముడిపడి ఉన్నాయని హబుల్ చూపించింది.

మన సమీపమైన పరిసరాలు మరియు దాని బయట ఉన్న విశ్వం
హబుల్ దృష్టి కేవలం సుదూర విశ్వంపై మాత్రమే లేదు. ఇది మన సౌర వ్యవస్థకు శక్తివంతమైన “వాతావరణ ఉపగ్రహం”గా పనిచేసింది, అంగారకుడిపై కాలానుగుణ మార్పులను మ్యాపింగ్ చేసింది, బృహస్పతిపై భారీ తుఫానులను చూసింది మరియు ఆ వాయు దిగ్గజంతో ఒక తోకచుక్క యొక్క అద్భుతమైన ఘర్షణను చూసింది. న్యూ హొరైజన్స్ ప్రోబ్ రాకముందే ఇది ప్లూటో చుట్టూ తిరుగుతున్న కొత్త, చిన్న చంద్రులను కూడా కనుగొంది.

బహుశా అత్యంత ఉత్తేజకరమైన విషయం ఏమిటంటే, హబుల్ ఎక్సోప్లానెట్స్ (సౌరయేతర గ్రహాలు)-ఇతర నక్షత్రాల చుట్టూ తిరిగే ప్రపంచాల అధ్యయనంలో మార్గదర్శకత్వం వహించింది. ఇది ఈ గ్రహాలను నేరుగా చిన్న చుక్కలుగా చూడలేకపోయినా, ఒక తెలివైన పద్ధతిని ఉపయోగించి వాటిని అధ్యయనం చేయగలదు. ఒక గ్రహం దాని నక్షత్రం ముందు నుండి వెళ్ళినప్పుడు (“ట్రాన్సిట్”), నక్షత్ర కాంతిలో ఒక చిన్న భాగం భూమికి వచ్చే మార్గంలో గ్రహం యొక్క వాతావరణం గుండా ఫిల్టర్ అవుతుంది. ఈ ఫిల్టర్ చేయబడిన కాంతిని విశ్లేషించడం ద్వారా, హబుల్ నీటి ఆవిరి, సోడియం మరియు మీథేన్ వంటి అణువుల రసాయన “వేలిముద్రలను” గుర్తించగలదు. ఇది సుదూర ప్రపంచాల వాతావరణాలను సమర్థవంతంగా “వాసన చూసింది”, ఇది మన సౌర వ్యవస్థకు మించి నివసయోగ్యమైన గ్రహాల అన్వేషణలో కీలకమైన మొదటి అడుగు.

ముగింపు
హబుల్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ ఒక శాస్త్రీయ పరికరం కంటే ఎక్కువ; ఇది ఒక సాంస్కృతిక చిహ్నంగా నిలిచింది. ఇది ఖగోళ శాస్త్రాన్ని నైరూప్య సిద్ధాంతాల రంగం నుండి అద్భుతమైన, స్పష్టమైన చిత్రాల రంగంగా మార్చింది. దీని వారసత్వం కేవలం డేటాలో మాత్రమే కాదు, మానవ దృక్పథంలో వచ్చిన లోతైన మార్పులో కూడా ఉంది – ఇది విశ్వ అద్భుత భావాన్ని అందిస్తూ, రాబోయే తరాలను తల పైకెత్తి చూసేలా మరియు విశ్వంలో మన స్థానాన్ని ప్రశ్నించేలా ప్రేరేపిస్తూనే ఉంటుంది.

రచయిత: రవి రాజా పోతినేని, డాక్టోరల్ రీసెర్చ్ కాండిడేట్,  డిపార్ట్మెంట్ అఫ్ ఆస్ట్రానమీ, ఉస్మానియా యూనివర్సిటీ.