ජේම්ස් වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂය මගින් 2022 ගන්නා ලද මෙම ඡායාරූපයේ තරු බිලියන ගණනක් අඩංගු මන්දාකිණි දහස් ගණනක් ඇත. NASA/ESA/CSA/STScI

ජේම්ස් වෙබ් දුරේක්ෂය 10 ගුණයකින් බලවත් නම්, අපට කාලයේ ආරම්භය දැකිය හැකිද?

ප්‍රශ්නය අසන්නේ: ටෙක්සාස්, Prosperහී 12 හැවිරිදි Sam H.

පිළිතුරු දෙන්නේ: බැල්ටිමෝර් ප්‍රාන්තයේ, මේරිලන්ඩ් විශ්ව විද්‍යාලයේ, තාරකා විද්‍යාව සහ තාරකා භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ සහකාර මහාචාර්ය, Adi Foord

කෙටියෙන් JWST ලෙස පහසුව තකා හඳුන්වනු ලබන ජේම්ස් වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂය යනු මෙතෙක් ගොඩනගා ඇති වඩාත්ම දියුණු දුරේක්ෂ අතුරෙන් එකකි.  JWST සැලසුම් කිරීම වසර 25 කට පෙර ආරම්භ වූ අතර ඉදිකිරීම් ප්‍රයත්නයන් දශකයක් පුරා පැතිරිණ. එය අභ්යවකාශ ගත කරන ලද්දේ 2021 දෙසැම්බර් 25 වන දිනය; එමෙන්ම,  මාසයක් ඇතුළත JWST, එහි අවසාන ගමනාන්තය වෙත ළඟා විය: එනම්, පෘථිවියේ සිට සැතපුම් 930,000 ක් දුරිනි. අභ්යවකාශයේ එහි පිහිටීම අනුව, සාපේක්ෂව බාධාවකින් තොරව විශ්වයේ දර්ශනයකට ඉඩ සැලසේ.

දුරේක්ෂයේ සැලසුම් නිර්මානය,  නාසා විසින් මෙහෙයවන ලද ගෝලීය උත්සාහයක් විය;  එහි අභිප්‍රාය වූයේ, ඉංජිනේරු විද්යාව විප්ලවීයව උපයෝගී කරගනිමින්, තාරකා විද්යාත්මක නිරීක්ෂණ සීමාවන් පුළුල් කිරීමයි. එහි කැඩපත දැවැන්තය ==- විෂ්කම්භය අඩි 21 (මීටර් 6.5) පමණ වේ. එය 1990 දී දියත් කළ සහ අදටත් ක්‍රියාත්මක වන හබල් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂය මෙන් තුන් ගුණයකට ආසන්න ප්‍රමාණයකි.

ආලෝකය රැස් කිරීමට ඉඩ සලසන්නේ, දුරේක්ෂයේ දර්පණයකි. JWST කොතරම් විශාලද යත් එයට, විශ්වයේ දුර්වලම හා ඈතම මන්දාකිණි සහ තරු “දකින්න” හැකිය. එහි තිබෙන අති නවීන උපකරණ මගින් මෙම දුරස්ථ විශ්වයීය වස්තූන්ගේ සංයුතිය, උෂ්ණත්වය සහ චලිතය පිළිබඳ තොරතුරු හෙළි කළ හැකිය.

තාරකා, මන්දාකිණි සහ සුපිරි කළු කුහර, ඒවායේ ආලෝකය පෘථිවිය දෙසට ගමන් කිරීම ආරම්භ කරන විට  කෙබඳු දැයි බැලීමට තාරකා භෞතික විද්යාඥයෙකු ලෙස,  මම නිරන්තරයෙන් කාලය හරහා ආපසු හැරී බලමින් සිටිමි, ඒවායේ වර්ධනය සහ පරිණාමය වඩා හොඳින් අවබෝධ කර ගැනීමට මම එම තොරතුරු භාවිතා කරමි. මටත්, එමෙන්ම දහස් ගණන් අභ්‍යවකාශ විද්‍යාඥයින්ටත්, ජේම්ස් වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂය, ඒ නොදන්නා විශ්වය වෙත ඇරෙන කවුළුවකි.

ජේම්ස් වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂයේ ඉදිරිපස දර්ශනයේ මෙම නිදර්ශනය එහි සූර්ය පලිහ සහ ස්වර්ණමය කණ්ණාඩි පෙන්වයි. NASA/ESA/CSA/Northrop Grumman

කාල තරණය

ජේම්ස් වෙබ් දුරේක්ෂයට,  සකල විශ්වයේ(the cosmos) සහ අතීතයේ කෙතරම් ඈතට එබී බැලිය හැකිද? වසර බිලියන 13.5ක් පමණ.

දුරේක්ෂයකින්,  තරු, මන්දාකිණි සහ බාහිර ග්‍රහලෝක(exoplanets) දැනට පවතින ආකාරයට නොපෙන්වයි. ඒ වෙනුවට,  ඒවා, අතීතයේ පැවති ආකාරයේ යම් දසුනක්, තාරකා විද්‍යාඥයෝ  හසු කරගනිමින් සිටිති. ආලෝකය, අභ්‍යවකාශය හරහා ගමන් කර අපගේ දුරේක්ෂ වෙත ළඟා වීමට කාලය ගතවේ. හරය ලෙස ගතහොත්, එයින් අදහස් කරන්නේ අභ්‍යවකාශය දෙස බැලීම ද කාලය හරහා අතීතය වෙත යන චාරිකාවක්ය යන්නය.

මෙය අපට තරමක් සමීප වස්තූන් සම්බන්ධයෙන් පවා සත්‍ය වේ. ඔබ යම් මොහොතක,  සූර්යයාගේ ආලෝකය ලෙස දකින්නේ, ඊට විණාඩි 8යි තත්පර 20 කට පමණ පෙර සූර්යා වෙතින් නිකුත් වූ ආලෝක යයි. ඒ තමයි, සූර්යයාගේ ආලෝකය පෘථිවියට වෙත පැමීණීමට ගතවන කාලය.

මෙහි ගණිතය ලේසියෙන්ම හදා ගන්න පුළුවන්. සියලුම ආකාරයේ ආලෝකය — හිරු එළිය වේවා, විදුලි පන්දමක එළි වේවා හෝ ඔබේ නිවසේ විදුලි බුබුලක් වේවා — ඒ සියලු ආලෝකය තත්පරයට සැතපුම් 186,000 (කිලෝමීටර් 300,000 ක් පමණ) ගමන් කරයි. එය විනාඩියකට සැතපුම් මිලියන 11ක් (කිලෝමීටර් මිලියන 18ක් පමණ) පමණ වේ. සූර්යයා පෘථිවියේ සිට සැතපුම් මිලියන 93 ක් (කිලෝමීටර් මිලියන 150 ක්) පමණ දුරින් පිහිටා ඇත. ගණන් හදල බලන විට, සූර්යයාගේ ආලෝකය, පෘථිවිය මතට  පැමිණෙන්නට, විනාඩි 8 තත්පර 20 ක් පමණ ගතවේ.

නමුත් යමක් නැතිනම් යම් වස්තුවක් දුරස්ථ වන තරමට එහි ආලෝකය අප වෙත ළඟා වීමට වැඩි කාලයක් ගතවේ. ඒ නිසා තමයි අපි ආලෝකයෙන් දකින්නේ

අපේ සූර්යයා (සූර්යයා ග්‍රහයෙක් නොව, තාරකාවක් බව දන්නවානේ?) හැරුණු විට අපට සමීපතම තාරකාව වන,Proxima Centauri තාරකාවෙන් නිකුත්වන ආලෝකය අප වෙත එන්න අවුරුදු 4ක් ගතවෙයි; එනම් එය පෘථිවියේ සිට සැතපුම් ට්‍රිලියන 25ක් (ආසන්න වශයෙන් කිලෝමීටර් ට්‍රිලියන 40ක්) පමණ දුරින් පිහිටා ඇති නිසා ආලෝකය අප වෙත ළඟා වීමට වසර හතරකට වැඩි කාලයක් ගතවේ. නැතහොත්, විද්යාඥයන් පවසන පරිදි නම්, ආලෝක වර්ෂ හතරක්(four light years)

ඉතා මෑතකදී, JWST නිරීක්ෂණය කරන ලදී Earendel, මෙතෙක් අනාවරණය කරගෙන ඇති දුරම තාරකාවන්ගෙන් එකක්. Earendel වෙතින් JWST දකින ආලෝකය වසර බිලියන 12.9ක් පමණ පැරණියි.

වෙනත් දුරේක්ෂ සමඟ කලින් කළ හැකිව තිබූ ප්‍රමාණයට වඩා, ජේම්ස් වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂයට(JWST)  බොහෝ ඈත අතීතය දෙස බැලිය හැකියි.  නිදසුනක් වශයෙන්, හබල් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂය ගතහොත්. හබල්ට මිනිස් ඇසට වඩා 60,000 ගුණයකින් ප්‍රභාහීන(දුර්වලව පෙණෙන) වස්තූන් දැකිය හැකි වුවද, වෙබ් දුරේක්ෂයට  හබල්ටත් වඩා නව ගුණයක් ප්‍රභාහීන වස්තූන් දැකිය හැකිය.

ජේම්ස් වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂයට වසර බිලියන 13.5ක් ඈතට == පළමු තරු සහ මන්දාකිණි සෑදීමට පටන් ගත් කාලය දක්වා ඈත දැකිය හැකිය. STScI

මහා පිපුරුම(The Big Bang)

එහෙත්, කාලයේ ආරම්භය නැවත දැකීමට හැකිද?

එම බිග් බෑන්ග් යන්න,  අපි දන්නා පරිදි අපේ විශ්වයේ ආරම්භය නිර්වචනය කිරීමට භාවිතා කරන පදයකි  විද්යාඥයින් විශ්වාස කරන්නේ එය(විශ්වයේ ආරම්භය)  වසර බිලියන 13.8 කට පමණ පෙර සිදු වූ බවයි. එය(මහා පිපුරුම) අපේ විශ්වයේ ඉතිහාසය පැහැදිලි කිරීමට භෞතික විද්‍යාඥයන් අතර බහුලවම පිළිගත් න්‍යාය වේ.

කෙසේ වෙතත්, ‘මහා පිපුරුම” යන නම තරමක් නොමඟ යවන සුළුය; මන්ද, ගිනිකෙළි වැනි කිසියම් පිපිරීමකින් විශ්වය නිර්මාණය කළ බව එයින් ඇඟවෙන බැවිනි.  විශ්වයේ සෑම තැනකම වේගයෙන් ව්යාප්ත වන අවකාශයේ පෙනුම, මහා පිපිරුම මගින් වඩාත් සමීපව නියෝජනය කෙරේ.  මහා පිපිරුම සිදු වූ විගස පරිසරය, විශ්වය ආවරණය වූ කොස්මිච් මීදුමකට සමාන වූ අතර ආලෝකයට ඉන් ඔබ්බට ගමන් කිරීමට අපහසු විය. අනතුරුව, මන්දාකිණි, තරු සහ ග්රහලෝක වර්ධනය වීමට පටන් ගත්තේය.

විශ්වයේ මෙම යුගය “කොස්මික් අඳුරු යුගය” (“cosmic dark ages”)  ලෙස හඳුන්වන්නේ එබැවිනි. විශ්වය දිගින් දිගටම ප්‍රසාරණය වූ විට, කොස්මික් මීදුම නැගෙන්නට විය; තවද, ආලෝකයට අවසානයේ අවකාශය හරහා නිදහසේ ගමන් කිරීමට හැකි විය. සැබවින් ම, මහා පිපිරුම සිදුවී වසර 380,000 කට පමණ පසු ඉන් ඉතිරි වූ ආලෝකය චන්ද්‍රිකා කිහිපයක් මගින් නිරීක්ෂණය කරනු ලැබ ඇත. මෙම දුරේක්ෂ ඉදිකර ඇත්තේ, මහා පිපිරුමෙන් ඉතිරි වූ දිදුලනය  සොයා ගැනීමට හැකිවන පරිදිය; එහි ආලෝකය, ක්ෂූක්ෂම පථය ඔස්සේ නිරීක්ෂණය කළ හැකි පරිදිය.

කෙසේ වෙතත්, මහා පිපිරුමෙන් වසර 380,000 කට පසුව පවා තරු සහ මන්දාකිණි නොතිබුණි. විශ්වය තවමත් ඉතා අඳුරු ස්ථානයක් විය. වසර මිලියන සිය ගණනකට පසු, පළමු තාරකා සහ මන්දාකිණි සෑදීමට පටන් ගන්නා තෙක් විශ්වීය අඳුරු යුගය අවසන් නොවන්නට ඇත.

මෙය පෘථිවියේ සිට ආලෝක වර්ෂ මිලියන 2.7 ක් පමණ දුරින් තරු සාදන කලාපයක් වන NGC 604 හි JWST අනුරූපයකි. NASA/ESA/CSA/STScI

ජේම්ස් වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂය නිර්මාණය කර ඇත්තේ මහා පිපිරුම තරම් ඈත අතීතය නිරීක්ෂණ කිරීමට නොව විශ්වයේ ප්‍රථම වස්තූන් නිර්මාණය වී ආලෝකය විමෝචනය කිරීමට පටන් ගත් කාල පරිච්ඡේදය බැලීමටය. මෙම කාල සීමාවට පෙර ඇත්තේ, (මුල් විශ්වයේ තත්ත්වයන් සහ මන්දාකිණි සහ තාරකා නොමැති වීම සැලකිල්ලට ගන්නා විට), ජේම්ස් වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂයට නිරීක්ෂණය කිරීමට ප්‍රඹාණවත් නොවන  ඉතා දුර්වල ආලෝකයකි.

මහා පිපිරුමට ආසන්න කාල සීමාව වෙත ආපසු හැරී බැලීම උදෙසා, හුදෙක් විශාල කැඩපතක් තිබීමම පමණක් ප්‍රමාණවත් නොවේ — මහා පිපිරුමෙන් පසු ඉතා ඉක්මනින් ක්සූක්ෂම තරංග විමෝචනය නිරීක්ෂණය කරනු පිණිස, තාරකා විද්‍යාඥයින් දැනටමත් වෙනත් චන්ද්‍රිකා භාවිතයෙන් එය සිදු කර ඇත.  ඉතින්,  ජේම්ස් වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂයට මහා පිපිරුමෙන් වසර මිලියන සිය ගණනකට පසු කාලයේ සිට කාලයේ පමණක් විශ්වය නිරීක්ෂණය කිරීමට හැකිවීම, දුරේක්ෂයේ සීමාවක් නොවන බව පැහදිලි විය යුතුය. ඒ වෙනුවට, එය ඇත්ත වශයෙන්ම දුරේක්ෂයේ දූත මෙහෙවර එයයි. එය විශ්වයේ තරු සහ මන්දාකිණි වලින් පළමු ආලෝකය මතු වනු ඇතැයි අප අපේක්ෂා කරන ස්ථානයේ පිළිබිඹුවකි.

පෞරාණික මන්දාකිණි අධ්‍යයනය කිරීමෙන් විද්‍යාඥයන් බලාපොරොත්තු වන්නේ මුල් විශ්වයේ අද්විතීය තත්ත්වයන් අවබෝධ කර ගැනීමටත්, ඒවායේ වර්ධනයට උපකාර වූ ක්‍රියාවලීන් පිළිබඳ අවබෝධයක් ලබා ගැනීමටත් ය. එම අභිප්‍රායට,  සුපිරි කළු කුහරවල පරිණාමය, තාරකාවල ජීවන චක්‍රය සහ බහීර් ග්‍රහයන්(exoplanets) — එනම් අපේ සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයෙන් එහා ග්‍රහ ලෝක  සෑදී ඇත්තේ මොනවායින් ද යන්න ඇතුළත්ය.

2024 අප්‍රියෙල් 8දා පළ වූ Curious Kids (The Conversation) හී Could a telescope ever see the beginning of time? An astronomer explains  යන ලිපිය ඇසුරෙනි.