পারানালে নতুন সৌর দূরবীন exoplanet শিকারিদের তারার শব্দ কমাতে সাহায্য করার জন্য তৈরি হচ্ছে

Exoplanet বিজ্ঞান এখন আর শুধু বিশ্ব গণনার বিষয় নয়, তাদের বৈশিষ্ট্য নির্ণয়ের দিকে যাচ্ছে

Exoplanet আবিষ্কারের যুগ এখন আর কেবল এই প্রশ্নে সীমাবদ্ধ নয় যে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা অন্য তারার চারপাশে গ্রহ খুঁজে পেতে পারেন কি না। তারা পারেন, এবং বিপুল সংখ্যায়। উৎস প্রতিবেদনে উদ্ধৃত পরিসংখ্যান অনুযায়ী, এখন পর্যন্ত 6,273টি exoplanet নিশ্চিত হয়েছে, আর প্রায় 20,000-এরও বেশি প্রার্থী নিশ্চিতকরণের অপেক্ষায় আছে। এখন আরও কঠিন সীমানা হলো characterisation: এই বিশ্বগুলো কেমন, এবং সবচেয়ে উচ্চাকাঙ্ক্ষী ক্ষেত্রে, সেগুলোর কোনোটি কি পৃথিবীর এতটাই কাছাকাছি যে সম্ভাব্য বাসযোগ্য বলে ধরা যেতে পারে?

এই পরিবর্তন প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জও বদলে দেয়। বড় gas giants এবং বহু super-Earth-ই এখন পর্যন্ত সত্যিকারের Earth analogs-এর তুলনায় সহজে শনাক্ত করা গেছে। সূর্যের মতো তারার চারপাশে ঘুরতে থাকা পাথুরে গ্রহগুলো ছোট, তাদের সংকেত দুর্বল, আর তাদের host stars এমন noise তৈরি করে যা সহজেই সেই সূক্ষ্ম প্রভাবগুলোকে আড়াল করতে পারে যেগুলো জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা মাপতে চান। চিলিতে European Southern Observatory-র Paranal স্থানে একটি নতুন সুবিধা এই সমস্যাকে সরাসরি মোকাবিলা করার জন্য তৈরি করা হয়েছে।

Paranal solar ESPRESSO Telescope, বা PoET, তার প্রথম observations করেছে। এর কাজ অস্বাভাবিক হলেও কৌশলগতভাবে গুরুত্বপূর্ণ: সূর্যের আলো সংগ্রহ করে তা Very Large Telescope-এর ESPRESSO spectrograph-এ পাঠানো, যাতে গবেষকেরা পৃথিবীসদৃশ exoplanets অনুসন্ধানে বিঘ্ন সৃষ্টি করা stellar noise আরও ভালোভাবে বুঝতে পারেন।

সূর্য কেন সঠিক calibration target

প্রথম দেখায়, exoplanet গবেষণার সহায়তায় সূর্যকে পর্যবেক্ষণ করার জন্য টেলিস্কোপ ব্যবহার করা পরোক্ষ মনে হতে পারে। বাস্তবে, এটি high-resolution spectroscopy-র একটি মূল সীমাবদ্ধতার মোকাবিলার নির্ভুল উপায়। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যখন stellar spectra ব্যবহার করে গ্রহ খোঁজেন, তখন তারা শুধু গ্রহের প্রভাবই মাপছেন না। তারা তারাটির জটিল আচরণও মাপছেন।

তারা সম্পূর্ণ নীরব আলোর উৎস নয়। তাদের পৃষ্ঠতল গতিশীল, এবং সেখানে থাকা pattern ও activity এমন signature তৈরি করতে পারে যা গ্রহ-সৃষ্ট সংকেতের মতো দেখায় বা সেগুলোকে ঢেকে দেয়। সূর্যের মতো G-type main-sequence stars-এর চারপাশের ছোট পাথুরে গ্রহের ক্ষেত্রে planetary signal এতটাই সূক্ষ্ম হতে পারে যে stellar activity বড় বাধা হয়ে দাঁড়ায়। যদি বিজ্ঞানীরা পৃথিবী-ভরের বিশ্বকে পৃথিবীসদৃশ কক্ষপথে শনাক্ত করতে চান, তবে star-driven noise-কে planet-driven motion থেকে আলাদা করার আরও ভালো উপায় দরকার।

সূর্য একমাত্র নক্ষত্র যেটিকে গবেষকেরা অসাধারণ বিশদে অধ্যয়ন করতে পারেন। এটিকে একটি controlled reference হিসেবে ব্যবহার করে PoET জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের সেই সুনির্দিষ্ট variability দেখায়, যা ESPRESSO-এর মতো spectrograph দূরবর্তী তারাগুলোর দিকে তাকালে আলাদা করে শনাক্ত করতে হবে। এই অর্থে, যন্ত্রটি আমাদের নিকটতম তারাটিকে বৃহত্তর exoplanet hunt-এর জন্য একটি calibration laboratory-তে পরিণত করে।

PoET-এর instrumentation logic

PoET প্রস্তাব করেছিলেন Nuno C. Santos-এর নেতৃত্বাধীন একটি আন্তর্জাতিক দল, যেখানে Institute of Astrophysics and Space Sciences এবং University of Porto-র গবেষকরা, অন্যান্য Portuguese প্রতিষ্ঠান, University of Geneva, এবং European Southern Observatory-র বিজ্ঞানীরা কাজ করেছেন। এই সুবিধা সূর্যালোককে ESPRESSO-তে প্রবাহিত করে, যা ESO-র Very Large Telescope-এ স্থাপিত একটি high-precision spectrograph এবং rocky exoplanet কাজ ও অত্যন্ত স্থিতিশীল spectroscopic observations-এর জন্য তৈরি।

এটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ Earth analogs খুঁজতে প্রয়োজনীয় precision এখন stability, calibration, এবং data analysis-এ ধারাবাহিক উন্নতির ওপর আরও বেশি নির্ভরশীল। বড় গ্রহ খুঁজে পাওয়া ছিল একটি পরিবর্তন আনা প্রথম অধ্যায়। সূর্যের মতো তারার চারপাশে ছোট, শীতল পাথুরে গ্রহ খুঁজতে হলে অনিশ্চয়তার প্রতিটি উৎসকে কমাতে হয়। PoET সেই উৎসগুলোর একটি, যেটি সবচেয়ে জেদি, সেটিকে সমাধান করে গবেষকদের তারাটিকে বোঝার সুযোগ দেয়, যেন তাকে উপেক্ষা করা যায় না ভেবে।

উৎস নিবন্ধটি বলছে, 6,000-এরও বেশি নিশ্চিত exoplanet-এর মধ্যে মাত্র 223টি স্থলজ পাথুরে বিশ্ব, এবং সেগুলোর কোনোটিই সূর্যের মতো G-type stars-কে প্রদক্ষিণ করে না। বরং, সবচেয়ে সহজে শনাক্তযোগ্য বহু পাথুরে গ্রহ dimmer M-type red dwarfs-এর চারপাশে পাওয়া গেছে, যার মধ্যে রয়েছে Proxima b এবং TRAPPIST-1 system। সেই আবিষ্কারগুলো বৈজ্ঞানিকভাবে সমৃদ্ধ, কিন্তু সেগুলো সেই প্রশ্ন পুরোপুরি মেটায় না, যেটি জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এখনো অনুসরণ করছেন: সূর্যের মতো তারার চারপাশে Earth-like planets কতটা সাধারণ?

সূর্যসদৃশ তারা এখনও কেন কঠিন লক্ষ্য

Red-dwarf systems কিছুটা সফল হয়েছে, কারণ তাদের ছোট আকার এবং কম luminosity গ্রহের সংকেত শনাক্ত করা সহজ করে। কিন্তু সূর্যসদৃশ তারা একটি কঠিন পর্যবেক্ষণ সমস্যা তৈরি করে। তাদের চারপাশের Earth-like গ্রহ অপেক্ষাকৃত ছোট, আর তাদের orbit এমন অঞ্চলে থাকে যেখানে তারাটির নিজের variability পরিমাপকে প্রাধান্য দিতে পারে।

এই কারণেই PoET-এর ভূমিকা এত মূল্যবান হতে পারে। চ্যালেঞ্জ কেবল বড় টেলিস্কোপ বা আরও সংবেদনশীল spectrographs বানানো নয়। চ্যালেঞ্জ হলো data-তে তারাটি কী করছে, তা high fidelity-সহ বোঝা। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যত বেশি নিখুঁতভাবে solar noise model করতে পারবেন, তত ভালোভাবে তারা অন্য G-type stars-এ একই ধরনের আচরণ চিনতে পারবেন এবং stellar activity-কে planetary signatures ভেবে ভুল করবেন না।

এই অর্থে PoET একটি planet finder-এর চেয়ে planet-enabling instrument বেশি। এটি সেই tools ও models-কে শাণিত করে, যেগুলোর ওপর অন্য observations নির্ভর করে। এমন infrastructure সাধারণত headline-grabbing discovery-এর মতো জনমনে আলোড়ন তোলে না, কিন্তু পরবর্তী আবিষ্কারের ঢেউ সম্ভব করে তোলে ঠিক এটিই।

আবিষ্কার থেকে habitability science পর্যন্ত

এই প্রকল্পের পেছনের অগ্রাধিকারগুলো থেকে exoplanet science-এর পরিণত রূপ স্পষ্ট। ক্ষেত্রটি এখন আর শুধু প্রমাণ করার পর্যায়ে নেই যে গ্রহ সাধারণ। গবেষকেরা এখন atmospheric composition, orbital conditions, এবং কোনো বিশ্ব আমাদের জানা জীবনের জন্য উপযোগী হতে পারে কি না, তা জানতে চান। এসব প্রশ্ন exoplanet catalog-এর প্রথম প্রজন্মের তুলনায় অনেক বেশি observation discipline দাবি করে।

High-resolution spectroscopy detection ও characterization, উভয়ের জন্যই সবচেয়ে আশাব্যঞ্জক পদ্ধতিগুলোর একটি, যার মধ্যে transits এবং Doppler measurements-সংক্রান্ত কাজও রয়েছে। কিন্তু sensitivity যত বাড়ে, stellar contamination ততই গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। ESPRESSO-এর মতো instruments কেবল তখনই Earth-like precision-এর দিকে এগোতে পারে, যখন astrophysical background সমান গভীরতায় বোঝা যায়।

PoET সূর্যকে এক পরিচিত পটভূমি হিসেবে না দেখে একটি benchmark dataset হিসেবে ধরে সেই ফাঁকটি পূরণ করতে সাহায্য করে। এটি methodologically সূক্ষ্ম হলেও শক্তিশালী একটি পদক্ষেপ। exoplanet science ক্রমেই এই বোঝাপড়ার ওপর নির্ভর করছে যে, তারাগুলোর সাধারণ আচরণ যথেষ্ট ভালোভাবে জানা গেলে তাদের পাশে থাকা ছোট পাথুরে বিশ্বের অসাধারণ উপস্থিতি ধরা পড়তে পারে।

এরপর কী নজরে রাখা উচিত

প্রথম observations কেবল শুরু। PoET-এর মূল্য নির্ভর করবে এর solar data কতটা কার্যকরভাবে noise models উন্নত করে এবং ESPRESSO ও অন্যান্য high-precision instruments-এ করা analyses-এ কীভাবে অবদান রাখে তার ওপর। যদি তা হয়, তবে এই টেলিস্কোপ astronomy-র সবচেয়ে কঠিন অনুসন্ধানগুলোর একটিতে, অর্থাৎ আমাদের মতো তারাদের চারপাশে Earth-like planets শনাক্ত ও characterise করার কাজে, বড় ভূমিকা রাখতে পারে।

এটি একটি অর্থবহ পরিবর্তন হবে। Exoplanet আবিষ্কারের ইতিহাস সম্ভাবনার বিস্তারের ইতিহাস, কিন্তু সব সম্ভাবনা সমানভাবে সহজলভ্য নয়। PoET রয়েছে কারণ পরবর্তী লক্ষ্যগুলো বৈজ্ঞানিকভাবে সবচেয়ে আকর্ষণীয় এবং প্রযুক্তিগতভাবে সবচেয়ে কঠিন। এখন অগ্রগতি নির্ভর করছে তারাগুলোকে আরও readable করে তোলার ওপর।

অসংখ্য চমৎকার বিশ্বে ভরা এই ক্ষেত্রে, এটি হয়তো একটি ছোট লক্ষ্য বলে মনে হতে পারে। তা নয়। ভালো stellar understanding হলো সেই ধরনের গ্রহ খুঁজে পাওয়ার সবচেয়ে পরিষ্কার পথগুলোর একটি, যেটি ক্ষেত্রটি শেষ পর্যন্ত সবচেয়ে বেশি গুরুত্ব দেয়।

এই নিবন্ধটি Universe Today-এর প্রতিবেদনের ভিত্তিতে লেখা। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.