पृथ्वी-सदृश ग्रहों की खोज हेतु हाइब्रिड वेधशाला अवधारणा: स्टारशेड और ज़मीनी दूरबीनों का समन्वय

जीवन के लिए आवश्यक तत्वों वाले पृथ्वी-सदृश ग्रहों की खोज खगोल विज्ञान का एक प्रमुख लक्ष्य बनी हुई है। प्रत्यक्ष इमेजिंग, जिसमें मेजबान तारे के प्रकाश को अवरुद्ध किया जाता है, वायुमंडलीय विक्षोभ के कारण पुष्टि किए गए एक्सोप्लैनेट खोजों का केवल लगभग 1.5 प्रतिशत हिस्सा है। इस मौलिक चुनौती का समाधान करने के लिए, हाइब्रिड ऑब्जर्वेटरी फॉर अर्थ-लाइक एक्सोप्लैनेट्स (HOEE) नामक एक नवीन अवधारणा प्रस्तावित की गई है, जो एक कक्षीय स्टारशेड को शक्तिशाली ज़मीनी दूरबीनों के साथ एकीकृत करती है। यह संकर दृष्टिकोण, जैसा कि नेचर एस्ट्रोनॉमी में एक अध्ययन में विस्तृत है, वायुमंडलीय विक्षोभ को कम करने और प्रत्यक्ष पहचान के लिए आवश्यक कंट्रास्ट प्राप्त करने का लक्ष्य रखता है।

HOEE अवधारणा के प्रमुख लेखक डॉ. अहमद मोहम्मद सोलीमान हैं, जो नासा जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी (JPL) / कैल्टेक में एक वैज्ञानिक और प्रौद्योगिकीविद् हैं, और इस अवधारणा को नासा इनोवेटिव एडवांस्ड कॉन्सेप्ट्स (NIAC) से फंडिंग प्राप्त हुई है। यह प्रेरणा JWST जैसे बड़े अंतरिक्ष दूरबीनों पर पूरी तरह निर्भरता से परे देखने की आवश्यकता से प्रेरित थी। NIAC कार्यक्रम उच्च जोखिम और उच्च पुरस्कार वाले विचारों को बढ़ावा देता है, जिसमें चरण I अध्ययन के लिए $175K तक की फंडिंग शामिल है। HOEE विशेष रूप से अगली पीढ़ी के ज़मीनी दूरबीनों, जिनमें ईएलटी (ELT), जीएमटी (GMT), और टीएमटी (TMT) शामिल हैं, पर छाया डालने के लिए कक्षा में 99 मीटर के स्टारशेड का प्रस्ताव करता है।

ये विशाल दूरबीनें, जैसे कि ईएलटी, जो हैबिटेबल वर्ल्ड्स ऑब्जर्वेटरी (HWO) के अनुमानित दर्पण आकार से लगभग छह गुना बड़ी हैं, बेहतर कोणीय विभेदन और तेज़ अवलोकन समय प्रदान करती हैं। डॉ. सोलीमान ने उल्लेख किया कि ईएलटी पर उन्नत अनुकूली प्रकाशिकी (एडैप्टिव ऑप्टिक्स) वायुमंडलीय विक्षोभ को ठीक कर सकती है, जिससे मध्यम मौसम की स्थिति में भी स्पष्ट इमेजिंग संभव हो जाती है। जीएमटी, टीएमटी, और ई-ईएलटी (E-ELT) जैसे ज़मीनी दूरबीनें, अपने बड़े संग्रह क्षेत्रों के कारण, अंतरिक्ष दूरबीनों की तुलना में ग्रह स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए एक समान स्तर प्रदान करेंगी जब तक कि 2035 के बाद नहीं।

इस हाइब्रिड प्रणाली का उद्देश्य दर्जनों पृथ्वी के आकार के एक्सोप्लैनेट की पहचान करना है, जिससे संभावित रूप से कुछ ही घंटों में पूरे सौर मंडलों का लक्षण वर्णन किया जा सके और जीवन के संकेतों की खोज की जा सके। यह दृष्टिकोण एस्ट्रो2020 डिकेडल सर्वे द्वारा अनुशंसित हैबिटेबल वर्ल्ड्स ऑब्जर्वेटरी (HWO) के लिए एक महत्वपूर्ण पूरक माना जाता है, जिसे 2040 के दशक में लॉन्च करने की योजना है। एचडब्ल्यूओ का मुख्य उद्देश्य कम से कम 25 संभावित रहने योग्य दुनिया की प्रत्यक्ष इमेजिंग करना है। HOEE, एचडब्ल्यूओ की तुलना में लगभग कई गुना तेज़ी से अवलोकन कर सकता है क्योंकि यह एचडब्ल्यूओ के अनुमानित दर्पण आकार से लगभग छह गुना बड़े ज़मीनी दूरबीन का उपयोग करता है।

स्टारशेड अवधारणा, जो अंतरिक्ष दूरबीनों के साथ उपयोग के लिए सैद्धांतिक रूप से अच्छी तरह से समझी जाती है, को ज़मीनी उपकरणों के साथ संरेखित करने के लिए एक नवाचार प्रस्तुत करती है। यह दृष्टिकोण विशाल अंतरिक्ष दूरबीनों में ऑप्टिकल पूर्णता की चुनौतियों को एक निष्क्रिय वस्तु के लिए यांत्रिक इंजीनियरिंग में बदल देता है। टीएमटी (TMT) की ऑप्टिकल डिज़ाइन दक्षता 90% है, जो ई-ईएलटी (82%) और जीएमटी (70%) से अधिक है, जिससे यह अपने मेजबान सितारों के करीब ग्रहों का पता लगाने में विशेष रूप से प्रभावी है। इस अवधारणा को वास्तविकता में बदलने के लिए आगे के डिज़ाइन, परीक्षण और फंडिंग सुरक्षित करने की आवश्यकता है, क्योंकि वर्तमान में यह केवल एक NIAC अवधारणा है। यह प्रयास एक्सोप्लैनेट विज्ञान की सर्वोच्च प्राथमिकता को संबोधित करता है।