श्रीनिवास औंधकर, ज्येष्ठ खगोलशास्त्रज्ञ
सूर्यावरील प्रचंड उद्रेकांचा विस्तार सर्व दिशांना एकसमान होत नाही, तर त्यातील प्लाझ्मा वेगवेगळ्या दिशांनी वेगवेगळ्या प्रमाणात पसरतो, असा महत्त्वपूर्ण शोध भारताच्या ‘आदित्य-एल १’ मोहिमेतून लागला आहे. भारतीय शास्त्रज्ञांनी प्रकाशाच्या वर्णपटातील सूक्ष्म बदलांचा अभ्यास करून सौर उद्रेकांच्या त्रिमितीय हालचालींचे नवे स्वरूप उलगडले आहे. या संशोधनामुळे सौरवादळांचा वेग, दिशा आणि पृथ्वीपर्यंत पोहोचण्याचा संभाव्य कालावधी यांचे अधिक अचूक अंदाज बांधण्यास मदत होऊ शकते.
सूर्याच्या बाह्य वातावरणातून प्रचंड प्रमाणात विद्युतभारित वायू आणि चुंबकीय क्षेत्र अवकाशात फेकले जाते. या प्रक्रियेला ‘कोरोनल मास इजेक्शन’ अर्थात सौर प्लाझ्माचे उत्सर्जन म्हणतात. आतापर्यंत अशा उद्रेकांचा विस्तार साधारणपणे सर्व दिशांना एकसमान होत असल्याचे अनेक गणिती प्रतिकृतींमध्ये गृहीत धरले जात होते; मात्र भारताच्या ‘आदित्य-एल१’ मोहिमेतील निरीक्षणांनी या गृहितकाला महत्त्वाची नवी दिशा दिली आहे. सौर उद्रेकाचा विस्तार सर्व दिशांना समान वेगाने होत नाही. त्याच्या वेगवेगळ्या भागांचा विस्तार वेगवेगळ्या प्रमाणात होऊ शकतो आणि त्यामुळे त्याला असममित आकार प्राप्त होतो, असे भारतीय शास्त्रज्ञांना आढळले आहे. हे संशोधन ‘द अ‍ॅस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स’ या वैज्ञानिक नियतकालिकात प्रसिद्ध झाले आहे.
सूर्याच्या बाह्य वातावरणाचे निरीक्षण
सप्टेंबर २०२३ मध्ये प्रक्षेपित केलेली ‘आदित्य-एल१’ ही भारताची पहिली अवकाशाधारित सौर वेधशाळा आहे. पृथ्वीपासून सूर्याच्या दिशेने सुमारे १५ लाख किलोमीटर अंतरावरील एल१ या लॅग्रांज बिंदूभोवती ती भ्रमण करते. या स्थानावरून सूर्याचे दीर्घकाळ अखंड निरीक्षण करणे शक्य होते.
या यानावर सात वैज्ञानिक उपकरणे असून त्यांपैकी ‘व्हिजिबल एमिशन लाईन कोरोनाग्राफ’ अर्थात ‘व्हीईएलसी’ हे प्रमुख उपकरण आहे. भारतीय खगोलभौतिकी संस्थेने 'इस्रो'च्या सहकार्याने त्याची निर्मिती केली आहे. सूर्याच्या अत्यंत तेजस्वी दृश्यमान भागाचा प्रकाश अडवून त्याच्या भोवतालच्या तुलनेने मंद प्रकाशमान बाह्य वातावरणाचे निरीक्षण करणे हे या उपकरणाचे वैशिष्ट्य आहे. सूर्याच्या या बाह्य वातावरणाला ‘कोरोना’ म्हणतात.
भारतीय खगोलभौतिकी संस्थेतील संशोधकांनी ५ ऑगस्ट २०२४ रोजी झालेल्या सौर उद्रेकाचा अभ्यास केला. त्यासाठी आदित्य-एल१ वरील व्हीईएलसी आणि अमेरिकेच्या ‘सोलर डायनॅमिक्स ऑब्झर्व्हेटरी’वरील उपकरणांची निरीक्षणे एकत्रित करण्यात आली. हा उद्रेक सूर्याच्या पश्चिम कडेजवळील सक्रिय प्रदेशातून झाला होता.
प्रकाशाच्या तरंगलांबीतील बदलांतून शोध
सौर उद्रेकाचा अभ्यास करताना त्यातील प्लाझ्मा कोणत्या दिशेने आणि किती वेगाने प्रवास करतो, हे समजणे महत्त्वाचे असते. साध्या प्रतिमांमधून आकाशाच्या पातळीवरील हालचाल दिसते. मात्र, प्लाझ्मा निरीक्षकाच्या दिशेने येत आहे की त्याच्यापासून दूर जात आहे, हे समजण्यासाठी वर्णपटाचे विश्लेषण करावे लागते. व्हीईएलसी उपकरण ५३०.३ नॅनोमीटर तरंगलांबीच्या हिरव्या प्रकाशरेषेचे निरीक्षण करते. ही प्रकाशरेषा सूर्याच्या कोरोनामधील अत्यंत आयनीकृत लोहामुळे निर्माण होते. तिच्या साहाय्याने सुमारे 18 लाख केल्विन तापमानाच्या प्लाझ्माचा अभ्यास करता येतो. प्लाझ्माच्या हालचालीमुळे प्रकाशाच्या तरंगलांबीत सूक्ष्म बदल होतो. याला ‘डॉप्लर परिणाम’ म्हणतात. निरीक्षकाच्या दिशेने येणार्‍या प्लाझ्मामुळे तरंगलांबी कमी होते, तर दूर जाणार्‍या प्लाझ्मामुळे ती वाढते. या बदलांवरून प्लाझ्माच्या वेगाचा निरीक्षण रेषेतील घटक मोजता येताे.
भारतीय संशोधकांना एकाच उद्रेकात या दोन्ही प्रकारचे संकेत आढळले. त्रिमितीय गणिती प्रतिकृतींच्या साहाय्याने त्यांचे विश्लेषण केले असता उद्रेकाची रचना कललेली असून तिचा बाजूंच्या दिशेने होणारा विस्तार असमान असल्याचे स्पष्ट झाले. सर्व दिशांना समान विस्तार गृहीत धरणार्‍या प्रतिकृतीतून निरीक्षणांचे समाधानकारक स्पष्टीकरण मिळाले नाही. संशोधनाचे प्रमुख लेखक सौरभ त्रिपाठी, सहलेखक जयंत जोशी आणि संबंधित लेखक तन्मय सामंत यांच्या अभ्यासातून सौर उद्रेकांच्या प्रारंभिक अवस्थेतील हालचाली अपेक्षेपेक्षा अधिक गुंतागुंतीच्या असल्याचे समोर आले आहे.
पृथ्वीवरील तंत्रज्ञानाला संभाव्य धोका
सूर्याच्या कोरोनामधून बाहेर पडणारा प्लाझ्मा अवकाशातील सौरवार्‍याशी परस्परक्रिया करतो. उद्रेकाचा आकार, दिशा, वेग आणि चुंबकीय रचना यांवर त्याचा पुढील प्रवास अवलंबून असतो. असममित विस्तारामुळे उद्रेकाच्या वेगवेगळ्या भागांवर सौरवार्‍याचा परिणाम वेगळा होऊ शकतो. त्यामुळे त्याची दिशा आणि वेग बदलण्याची शक्यता असते. असा उद्रेक पृथ्वीच्या दिशेने आल्यास तिच्या चुंबकीय क्षेत्रात तीव्र विक्षोभ निर्माण होऊ शकतात. या भूचुंबकीय वादळांमुळे उपग्रहांचे कार्य, रेडिओ संदेशवहन, दिशादर्शन प्रणाली आणि विद्युत वितरण व्यवस्था प्रभावित होऊ शकतात. तथापि, नव्या संशोधनातून असममित विस्तारामुळे भूचुंबकीय वादळांची तीव्रता किती वाढते किंवा कमी होते, हे थेट सिद्ध झालेले नाही. त्यासाठी उद्रेकाच्या पुढील प्रवासाचा आणि पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राशी होणार्‍या परस्परक्रियेचा अधिक अभ्यास आवश्यक आहे.
संशोधन आणि पूर्वसूचना यातील फरक
सौरवादळांचा वैज्ञानिक अभ्यास आणि त्यांची तातडीची पूर्वसूचना देणे या दोन वेगवेगळ्या प्रक्रिया आहेत. अतिवेगवान सौर उद्रेक पृथ्वीपर्यंत साधारण १५ ते ३० तासांत पोहोचू शकतात. त्यामुळे संभाव्य धोक्याचा अंदाज वेळेत मिळणे आवश्यक असते. आदित्य-एल१ ही मूलभूत सौर संशोधनासाठी विकसित केलेली वेधशाळा आहे. तिच्या उपकरणांमधून मिळणार्‍या माहितीचे पृथ्वीवरील केंद्रांपर्यंत प्रेषण, त्यातील त्रुटींचे निराकरण, प्रकाशाचे विश्लेषण आणि त्रिमितीय प्रतिकृती तयार करणे या प्रक्रियांना वेळ लागतो. काही विश्लेषणांसाठी ३६ ते ४८ तास किंवा त्याहून अधिक कालावधी लागू शकतो, असा दावा करण्यात आला आहे. मात्र, हा कालावधी आदित्य-एल१च्या सर्व उपकरणांना आणि सर्व माहिती प्रकारांना अनिवार्यपणे लागू होतो, असे सिद्ध होत नाही. त्यामुळे या मोहिमेतून कोणतीही वेळेवर उपयुक्त माहिती मिळू शकत नाही, असा निष्कर्ष काढणे योग्य ठरणार नाही.
अमेरिकेच्या ‘डीएससीओव्हीआर’सारख्या वेधशाळा पृथ्वीच्या दिशेने येणार्‍या सौरवार्‍याचे चुंबकीय क्षेत्र, वेग आणि घनता यांची माहिती अत्यल्प विलंबाने पुरवतात. त्यांचा उपयोग तातडीच्या अवकाशीय हवामान निरीक्षणासाठी होतो; मात्र एल१ बिंदूपासून पृथ्वीपर्यंत सौरवार्‍याला पोहोचण्यासाठी उपलब्ध कालावधी तुलनेने कमी असतो. आदित्य-एल१चे वैशिष्ट्य वेगळे आहे. ती सूर्याजवळील उद्रेकांची निर्मिती, प्रारंभिक विस्तार आणि त्रिमितीय हालचाल समजून घेण्यासाठी महत्त्वाची निरीक्षणे उपलब्ध करून देते. भविष्यात या माहितीचा उपयोग सौरवादळांच्या प्रवासाचे अधिक अचूक गणिती अंदाज विकसित करण्यासाठी होऊ शकतो.