चंद्रमा से आने वाली भयानक, नारकीय चमक इस छवि में अवास्तविक लग सकती है, क्योंकि यह हमारी आंखों के लिए अदृश्य है। लेकिन गामा किरणों का पता लगाने वाले उपकरण हमें बताते हैं कि यह वास्तविक है। सिर्फ एक दानेदार, लाल तस्वीर से ज्यादा, यह एक ज्वलंत अनुस्मारक है कि मानव आंखों से मिलने से कहीं ज्यादा चल रहा है।
यह भी याद दिलाता है कि चंद्रमा पर जाने वाले किसी भी इंसान को इस उच्च-ऊर्जा विकिरण से बचाने की जरूरत है।
कॉस्मिक किरणों से गामा किरणों तक
नासा फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कोप चंद्रमा की गामा किरणों की इन छवियों को कैप्चर किया। विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के इस हिस्से में, चंद्रमा वास्तव में सूर्य की तुलना में अधिक चमकीला है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सूर्य अपनी अधिकांश ऊर्जा स्पेक्ट्रम के अन्य हिस्सों में पैदा करता है, हालांकि यह कुछ गामा किरणों का उत्सर्जन करता है, खासकर सौर ज्वालाओं के दौरान।
अधिकांश गामा किरणें हमारे सौर मंडल में क्वासर और सक्रिय गांगेय नाभिक (AGN) जैसे दूर के स्रोतों से आते हैं। चंद्रमा गामा विकिरण का एक अप्रत्यक्ष स्रोत है, और ब्रह्मांडीय किरणों के साथ अपनी बातचीत के माध्यम से गामा किरणों का उत्पादन करता है।
ब्रह्मांडीय किरणों एक प्रकार का उच्च-ऊर्जा विकिरण है जो अधिकांश भाग के लिए हमारे सौर मंडल के बाहर उत्पन्न होता है। वे सुपरनोवा और सक्रिय गांगेय नाभिक जैसी चीजों द्वारा निर्मित होते हैं। जब ब्रह्मांडीय किरणें पदार्थ से टकराती हैं, तो इस उदाहरण में चंद्रमा की सतह की तरह, वे गामा किरणें बनाती हैं।
एक ऊर्जावान ब्लेज़र की मेजबानी करने वाले एक सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक की एक कलाकार की अवधारणा। सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक ब्रह्मांडीय किरणों का एक स्रोत हैं। जब वे किरणें चंद्रमा से टकराती हैं, तो गामा किरणें बनती हैं। श्रेय: NASA/गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर कॉन्सेप्चुअल इमेज लैब.
इटली के नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूक्लियर फिजिक्स के दो वैज्ञानिक, मारियो निकोला माजिओटा और फ्रांसेस्को लोपार्को, ब्रह्मांडीय किरणों को समझने के साधन के रूप में चंद्रमा के गामा विकिरण का अध्ययन कर रहे हैं। कॉस्मिक किरणें तेजी से चलने वाले कण हैं, और वे अपने स्रोतों से अपना त्वरण प्राप्त करते हैं, जैसे कि उपरोक्त सुपरनोवा और एजीएन।
'कॉस्मिक किरणें ज्यादातर ब्रह्मांड में सबसे ऊर्जावान घटनाओं में से कुछ द्वारा त्वरित होती हैं, जैसे कि विस्फोट करने वाले सितारों की विस्फोट तरंगें और जब पदार्थ ब्लैक होल में गिरते हैं तो जेट उत्पन्न होते हैं,' नासा में मैजियोटा ने समझाया प्रेस विज्ञप्ति .
कॉस्मिक किरणें बनाने वाले कण विद्युत आवेशित होते हैं। जब वे पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर की तरह एक चुंबकीय क्षेत्र से टकराते हैं, तो वे ज्यादातर विक्षेपित हो जाते हैं। लेकिन चंद्रमा में चुंबकीय क्षेत्र का अभाव है। नतीजतन, सबसे कमजोर ब्रह्मांडीय किरणें भी सीधे चंद्रमा की सतह से टकराती हैं और इससे गामा किरणें निकलती हैं। चंद्रमा वास्तव में अपने द्वारा बनाई गई अधिकांश गामा किरणों को अवशोषित करता है, लेकिन कुछ अंतरिक्ष में बाहर निकल जाते हैं।
और फर्मी टेलीस्कोप उन्हें देख सकता है, चंद्रमा को एक तरह के अनजाने कण डिटेक्टर में बदल देता है।
फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कोप (FGRST) 11 साल से काम कर रहा है। माज़ियोटा और लोपार्को ने दूरबीन के मिशन की लंबाई से चंद्रमा की छवियों का अध्ययन किया है, और उस समय के साथ, दृश्य में सुधार हुआ है।
'... चंद्रमा कभी भी अपने मासिक चक्र से नहीं गुजरेगा और हमेशा भरा हुआ दिखेगा।'
फ्रांसेस्को लोपार्को, इटली का राष्ट्रीय परमाणु भौतिकी संस्थान।
चंद्रमा की गामा किरणों की ताकत हमेशा सुसंगत नहीं होती है। यह समय के साथ बदलता रहता है। माज़ियोटा और लोपार्को ने चंद्रमा की गामा किरणों का डेटा एकत्र किया जो 31 मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट से अधिक था, जो दृश्य प्रकाश से 10 मिलियन गुना अधिक शक्तिशाली है, और उन्हें समय के साथ व्यवस्थित किया। इसके परिणामस्वरूप निम्न छवि प्राप्त हुई, जो समय के साथ दृश्य में सुधार दिखाती है।
ये छवियां नासा के फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कॉप से चंद्रमा की गामा-किरण चमक के लगातार सुधार को दर्शाती हैं। प्रत्येक 5-बाय-5-डिग्री छवि चंद्रमा पर केंद्रित होती है और गामा किरणों को 31 मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट से अधिक ऊर्जा के साथ दिखाती है, या दृश्य प्रकाश के लाखों गुना अधिक होती है। इन ऊर्जाओं पर, चंद्रमा वास्तव में सूर्य से अधिक चमकीला है। चमकीले रंग गामा किरणों की अधिक संख्या का संकेत देते हैं। यह छवि अनुक्रम दिखाता है कि दो से 128 महीने (10.7 वर्ष) तक के एक्सपोजर ने कितने समय तक दृश्य में सुधार किया।
श्रेय: NASA / DOE / Fermi LAT सहयोग
लोपार्को ने कहा, 'इन ऊर्जाओं को देखते हुए, चंद्रमा अपने मासिक चक्र के चरणों से कभी नहीं गुजरेगा और हमेशा भरा हुआ दिखेगा।'
यह तथ्य कि चंद्रमा इन गामा किरणों का उत्सर्जन करता है, सतर्क है। नासा आर्टेमिस कार्यक्रम अन्य चंद्रमा मिशनों की तुलना में संभावित रूप से लंबी अवधि के लिए चंद्रमा पर अधिक अंतरिक्ष यात्री देखेंगे। उन्हें चंद्रमा से टकराने वाली ब्रह्मांडीय किरणों और उसके परिणामस्वरूप होने वाली चंद्रमा की गामा किरणों दोनों से रक्षा करनी होगी।
एक जटिल बातचीत
कॉस्मिक किरणों, गामा किरणों, चंद्रमा और सूर्य के बीच परस्पर क्रिया जटिल हो सकती है। गामा किरणों में विभिन्न ऊर्जा स्तर हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, ये FGRST छवियां केवल गामा किरणों को पकड़ती हैं जो एक निश्चित मात्रा से 31 मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट (MeV) से अधिक होती हैं। लेकिन गामा किरणें उससे कहीं अधिक ऊर्जावान हो सकती हैं, और अरबों या खरबों MeV में भी हो सकती हैं।
फर्मी गामा-रे अंतरिक्ष वेधशाला चंद्रमा के गामा विकिरण को देखने वाली एकमात्र वेधशाला नहीं है। कॉम्पटन गामा रे वेधशाला ने चंद्रमा की गामा किरणों की इस छवि को कैप्चर किया। छवि क्रेडिट: डीजे थॉम्पसन, डीएल बर्टश (नासा/जीएसएफसी), डीजे मॉरिस (यूएनएच), आर मुखर्जी (नासा/जीएसएफसी/यूएसआरए) द्वारा - ur=http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/cgro/ epo/news/gammoon.html., पब्लिक डोमेन, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19838942
चूँकि कॉस्मिक किरणों के विद्युत आवेश का अर्थ है कि उन्हें चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा विक्षेपित किया जा सकता है, और सूर्य के पास एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र है, केवल सबसे शक्तिशाली लोग ही सूर्य पर प्रहार कर सकते हैं। बदले में, ये शक्तिशाली ब्रह्मांडीय किरणें सूर्य के वायुमंडल के घने हिस्से पर प्रहार करती हैं और बहुत शक्तिशाली गामा किरणें बनाती हैं। तो सूर्य वास्तव में चंद्रमा की तुलना में 1 अरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट से ऊपर की गामा किरणों में चमकीला है।
सूर्य का 11 साल का चक्र चंद्रमा से टकराने वाली ब्रह्मांडीय किरणों और उसके परिणामस्वरूप होने वाली गामा किरणों को भी प्रभावित करता है। उस चक्र के दौरान, सूर्य अपने चुंबकीय क्षेत्र में बदलाव का अनुभव करता है। नतीजतन, कभी-कभी अन्य समय की तुलना में अधिक ब्रह्मांडीय किरणें चंद्रमा पर टकराती हैं। चंद्र सतह से टकराने वाली ब्रह्मांडीय किरणों में यह परिवर्तनशीलता चंद्र गामा किरणों में परिवर्तनशीलता पैदा करती है। फर्मी के आंकड़ों के मुताबिक इसमें 20 फीसदी तक का अंतर हो सकता है।
11 साल के चक्र के दौरान सूर्य का चुंबकीय क्षेत्र शक्ति और जटिलता दोनों में भिन्न होता है। यह तुलना जनवरी 2011 (बाएं) और जुलाई 2014 के बीच सौर चुंबकीय क्षेत्र की सापेक्ष जटिलता को दर्शाती है। जनवरी 2011 में, सौर न्यूनतम के तीन साल बाद, क्षेत्र अभी भी अपेक्षाकृत सरल है, जिसमें खुले क्षेत्र की रेखाएँ ध्रुवों के पास केंद्रित हैं। सौर अधिकतम पर, जुलाई 2014 में, संरचना बहुत अधिक जटिल है, जिसमें बंद और खुली क्षेत्र रेखाएं चारों ओर से निकल रही हैं।
चंद्रमा से आने वाली गामा किरणें, और ब्रह्मांडीय किरणें जो उन्हें पैदा करती हैं, दोनों अंतरिक्ष यात्रियों के लिए खतरा पैदा करती हैं क्योंकि दोनों महान मर्मज्ञ शक्ति के साथ आयनकारी विकिरण हैं। उन्हें अंतरिक्ष यात्रियों से टकराने से रोकने के लिए बहुत अधिक परिरक्षण की आवश्यकता होती है। उच्च परमाणु संख्या वाले पदार्थ प्रभावी ढाल होते हैं। लेड (परमाणु क्रमांक 82) एक अच्छा ढाल है क्योंकि यह बहुत घना भी है।
कम ऊर्जा वाली गामा किरणों के लिए, अंतरिक्ष यात्रियों के लिए जोखिम समय के साथ जोखिम के कारण होता है। एक एक्स-रे तकनीशियन बनाम एक एक्स-रे रोगी के बारे में सोचें। एक मरीज का जीवन भर एक्स-रे का जोखिम बहुत अधिक नहीं होता है, इसलिए रोगी जोखिम को स्वीकार करता है। हालांकि तकनीशियन के लिए चीजें अलग हैं। वे प्रत्येक कार्य दिवस को उजागर करते हैं, इसलिए वे कमरे से बाहर निकलते हैं और एक्स-रे से सीसा जैसी सामग्री द्वारा परिरक्षित होते हैं।
यह अंतरिक्ष यात्रियों के लिए समान है। जितना अधिक समय वे गामा किरण/कॉस्मिक किरण वातावरण में चंद्रमा पर बिताते हैं, उतना ही उन्हें अपने जोखिम को सीमित करने की आवश्यकता होती है। न केवल परिरक्षण से, बल्कि समय से भी।
चंद्रमा के विकिरण वातावरण को समझने की कोशिश
यह फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कोप डेटा वैज्ञानिकों को चंद्रमा पर गामा किरण / ब्रह्मांडीय किरण जोखिम को समझने में मदद कर रहा है। यदि ऐसा समय हो जब सूर्य के 11 वर्ष के चक्र के कारण चंद्रमा 20% कम गामा विकिरण उत्सर्जित करता है, तो उस समय का उपयोग करना समझदारी हो सकती है।
अगर हम आकाश को गामा किरणों में देखते हैं, जैसे फर्मी स्पेस टेलीस्कॉप करता है, तो यह पहचानने योग्य नहीं होगा। इस छवि का निर्माण छह साल की फर्मी टिप्पणियों से किया गया था। यह पूरे आकाश को 50 बिलियन (GeV) और 2 ट्रिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट (TeV) के बीच ऊर्जा पर दिखाता है। बीच में चमकीला बैंड मिल्की वे का केंद्रीय तल है। कुछ सबसे चमकीले स्रोत हमारी आकाशगंगा के भीतर पल्सर पवन निहारिका और सुपरनोवा अवशेष हैं, साथ ही दूर की आकाशगंगाएँ हैं जिन्हें सुपरमैसिव ब्लैक होल द्वारा संचालित ब्लेज़र कहा जाता है। लेबल उच्चतम-ऊर्जा स्रोत दिखाते हैं, सभी हमारी आकाशगंगा के भीतर स्थित हैं और 1 TeV से अधिक गामा किरणें उत्सर्जित करते हैं। छवि क्रेडिट:NASA/DOE/Fermi LAT सहयोग
विकिरण का एक्सपोजर अंतरिक्ष यात्रा और दीर्घकालिक अंतरिक्ष मिशन के लिए मुख्य बाधाओं में से एक है। पृथ्वी का चुम्बकमंडल और वायुमंडल दोनों ही विकिरण ढाल हैं। लेकिन लो-अर्थ ऑर्बिट में भी, अंतरिक्ष यात्री अधिक विकिरण के संपर्क में आने का जोखिम उठाते हैं।
यदि हम चंद्रमा पर मानव उपस्थिति चाहते हैं, तो यह अनिवार्य है कि हम वहां के विकिरण वातावरण को समझें। नासा चंद्र विकिरण वातावरण में देख रहा है 2005 तक चंद्रमा पर मानव चौकी की प्रत्याशा में। जब उन्होंने लॉन्च किया लूनर टोही ऑर्बिटर (एलआरओ) 2009 में, इसमें नामक एक उपकरण शामिल था विकिरण के प्रभावों के लिए कॉस्मिक रे टेलीस्कोप (क्रेटर)।
CRaTER का काम चंद्रमा के विकिरण वातावरण और अंतरिक्ष यात्रियों पर पड़ने वाले जैविक प्रभाव को चिह्नित करना है। यह मानव ऊतक की नकल करने के लिए प्लास्टिक का उपयोग करता है और उन्हें विभिन्न परिरक्षण सामग्री के पीछे रखता है। उस समय, क्रैटर के प्रधान अन्वेषक हारलन स्पेंस ने कहा, 'हम न केवल विकिरण को मापेंगे, हम प्लास्टिक का उपयोग करेंगे जो मानव ऊतक की नकल करते हैं यह देखने के लिए कि ये अत्यधिक ऊर्जावान कण मानव शरीर में कैसे प्रवेश करते हैं और बातचीत करते हैं।'
चंद्रमा की गामा किरणों की फर्मी छवियां विकिरण पहेली का एक और टुकड़ा हैं। और यह एक पहेली है जिसे लंबे समय तक चंद्र आधार, या मंगल ग्रह के लिए चालक दल के मिशन की यथार्थवादी आशा से पहले हल किया जाना है।
अधिक:
- प्रेस विज्ञप्ति: नासा के फर्मी से छवियों में चंद्रमा सूर्य की तुलना में अधिक चमकीला है
- नासा: फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कोप
- नासा: विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम का भ्रमण: गामा किरणें
- प्रेस विज्ञप्ति: नासा के फर्मी स्पेस टेलीस्कोप ने अपनी उच्च-ऊर्जा दृष्टि को तेज किया
- प्रेस विज्ञप्ति: चुंबकीय सूर्य को समझना
- नासा: रेडियोधर्मी चंद्रमा