આઇઆઇટી ગાંધીનગરના સંશોધનકારો પહોંચ્યા તારાઓ સુધી

ભારતીય પ્રૌદ્યોગિકી સંસ્થાન ગાંધીનગર (આઈઆઈટી ગાંધીનગર)ના સંશોધનકારોની એક ટીમે સૌથી ભારે બાઈનરી ન્યુટ્રોન સ્ટાર સિસ્ટમ GW190425ની LIGO શોધમાં નોંધપાત્ર યોગદાન આપ્યું છે. આ શોધના પરિણામો તાજેતરમાં જ હવાઈના હોનોલુલુમાં અમેરિકન એસ્ટ્રોનોમિકલ સોસાયટીની ૨૩૫મી બેઠકમાં જાહેર અને રજૂ કરવામાં આવ્યા હતા. આઈઆઈટી ગાંધીનગરની ટીમમાં પ્રોફેસર આનંદ સેનગુપ્તા, આસિસ્ટન્ટ પ્રોફેસર, ફિઝિક્સ ની આગેવાનીમાં ભૌતિકશાસ્ત્ર વિષયમાં પીએચડીના વિદ્યાર્થી શ્રી સૌમેન રોય અને બીટેકના વિદ્યાર્થી નિલય ઠાકોર (૨૦૧૩ની બેચ)નો સમાવેશ થાય છે.

આઈઆઈટી ગાંધીનગરના પીએચડી વિદ્યાર્થી સૌમેન રોયને આ શોધમાં તેમના યોગદાનની સ્વીકૃતિ તરીકે એસ્ટ્રોફિઝિકલ જર્નલ લેટર્સને સબમિટ કરાયેલા સંશોધન અધ્યયનમાં એક લેખક બનાવવામાં આવ્યા છે, જે LIGO Scientific Collaboration અને Virgo Collaboration ની બનેલી આંતરરાષ્ટ્રીય ટીમ દ્વારા તૈયાર કરાયો છે. પ્રોફેસર આનંદ સેનગુપ્તાના માર્ગદર્શન હેઠળ આઇઆઇટી ગાંધીનગરનાં ફિઝિક્સના પીએચડી વિદ્યાર્થી સૌમેન રોય અને બી.ટેક મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગના વિદ્યાર્થી નિલય ઠાકોર (૨૦૧૩ની બેચ) દ્વારા સંયુક્ત રીતે લખાયેલ સંશોધન પેપરે, શોધ માટેનું મહત્વનું ઘટક પૂરું પાડ્યું જેના પરિણામે આ નોંધપાત્ર શોધ થઈ.

આઈઆઈટી ગાંધીનગરના જૂથે ઓનલાઇન અને ઓફલાઇન બંને LIGO શોધ પાઈપલાઇન્સ માટે ઉચ્ચ કક્ષાની ટેમ્પલેટ બેંક બનાવી અને પૂરી પાડી હતી, જે સંશોધનનો મુખ્ય ઘટક હતું, જે પછીથી અદ્યતન-LIGO O3 શોધમાં ઉપયોગમાં લેવામાં આવ્યા હતા, જે આ શોધ તરફ દોરી જવામાં મદદરૂપ થયું. 

ટેમ્પલેટ બેંક શું છે?

ટેમ્પલેટ બેંક એ સૈદ્ધાંતિક સિગ્નલ આકારોની ગ્રીડ છે જેની સામે ઘોંઘાટના ડેટાને મેચ કરવામાં આવે છે, જેથી વિશ્વસનીય રીતે દબાયેલા નબળા/ અસ્પષ્ટ સંકેતોને કાઢી શકાય. પડકાર એ હતો કે એસ્ટ્રોફિઝિકલ સિગ્નલોને પૂરતું કવરેજ મળે અને શોધવાની જગ્યામાં કોઈ “છિદ્રો” ના રહી જાય તેની ખાતરી કરતા બેંકના કદની દ્રષ્ટિએ નાનામાં નાની ફૂટપ્રિન્ટની પણ રચના કરવાની હતી. આ ટીમે આ કાર્યના ભૌમિતિક એનાલોગને મેપ કરવા માટે લોર્ડ કેલ્વિનની પ્રખ્યાત “sphere-covering” (ગોળાકાર-આવરણ) સમસ્યાથી પ્રેરણા લીધી. 

આઇઆઇટી ગાંધીનગરના ફિઝિક્સના આસિસ્ટન્ટ પ્રોફેસર, પ્રો આનંદ સેનગુપ્તાએ આ શોધ અને તેમના વિદ્યાર્થીઓની સિધ્ધિ પર પોતાના વિચારો શેર કરતાં કહ્યું, “GW190425 જેવી સિસ્ટમોની શોધ એસ્ટ્રોફિઝિક્સમાં નવા પડકારો ઉભા કરે છે. તે આવી અસામાન્ય સિસ્ટમોની નવી રચના ચેનલો શોધવા માટે સંશોધનકારોનું ધ્યાન દોરશે. વિજ્ઞાન એ અજાણ્યા રહસ્યોને કારણે મજાનું છે- અને આ એક મોટું ઉદાહરણ છે. મને આનંદ છે કે મારા વિદ્યાર્થીઓએ આ શોધમાં આ નિર્ણાયક ફાળો આપ્યો છે. તે પણ સંતોષકારક છે કે અંડરગ્રેજ્યુએટ વિદ્યાર્થીઓ સંયુક્ત સંશોધન દ્વારા અદ્યતન વૈજ્ઞાનિક યોગદાન આપી શકે છે.”

આ સિદ્ધિથી આનંદિત, આઈઆઈટી ગાંધીનગરમાં ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના ખગોળશાસ્ત્રમાં પીએચડીના વિદ્યાર્થી સૌમેન રોયે કહ્યું કે, “અત્યંત વિશાળ બાઈનરી ન્યુટ્રોન સ્ટાર સિસ્ટમના મર્જરથી ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ સંકેતની તાજેતરની શોધમાં દર્શાવવામાં આવેલ મારા કાર્યને જોઈને હું ખૂબ જ ઉત્સાહિત છું. હું LIGO સર્ચ પાઇપલાઇન્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઉચ્ચ કક્ષાના ટેમ્પલેટ પ્લેસમેન્ટ અલ્ગોરિધમને વિકસાવવા અને પરીક્ષણ કરવાના દરેક પાસા સાથે સંકળાયેલો હતો, એક કાર્ય જેણે મારા પીએચડીના કાર્યકાળનો અડધોથી વધુ સમય લીધો છે! ભવિષ્યમાં, હું કોમ્પેક્ટ દ્વિસંગી સહસંયોજનના (compact binary coalescences) ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ અવલોકનોનો ઉપયોગ કરીને આઈન્સ્ટાઇનના સામાન્ય સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતના નવા પરીક્ષણો ઘડવાનું કામ કરવા માંગુ છું.”

એ જ રીતે આનંદિત, આઇઆઇટી ગાંધીનગરના મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગની ૨૦૧૩ ની બેચના બી.ટેકના ભૂતપૂર્વ વિદ્યાર્થી નિલય ઠાકોરે કહ્યું, “અંડરગ્રેજ્યુએટ રિસર્ચ પ્રોજેક્ટ તરીકે શરૂ થયેલુ કાર્ય ન્યુટ્રોન સ્ટારની ટક્કરની શોધમાં કામ લાગ્યું તે પ્રેરણાદાયક છે. તે મારા આગળના કામ માટે ખૂબ જ પ્રોત્સાહક છે, કારણ કે તે મારું પ્રથમ પ્રકાશન હતું. ભવિષ્યમાં, હું ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ સુધારવામાં આર્ટિફિશિયલ ઈન્ટેલિજન્સ શું ભૂમિકા ભજવી શકે તે તપાસવામાં રસ ધરાવું છું.”

સૌમેન રોય આઈઆઈટી ગાંધીનગરમાં પીએચડી થિસિસ પૂર્ણ કરવા જઈ રહ્યો છે અને પોસ્ટડ ડોકટોરલ સંશોધનકાર તરીકે કાર્ય કરવા માટેની તૈયારી કરી રહ્યો છે. નિલય ઠાકોર હવે અમેરિકાની જોહન્સ હોપકિન્સ યુનિવર્સિટીમાં એપ્લાઇડ મેથ અને સ્ટેટિસ્ટિક્સમાં એમ.એસ.નો વિદ્યાર્થી છે. 

શોધ વિશે - સૌથી ભારે બાઈનરી ન્યુટ્રોન સ્ટાર સિસ્ટમ GW190425:

ન્યુટ્રોન તારાઓ મૃત્યુ પામી રહેલા તારાઓનાં અવશેષો છે જે તેમના જીવનકાળના અંતમાં તૂટી પડે ત્યારે વિનાશક વિસ્ફોટોમાંથી પસાર થાય છે. જ્યારે બે ન્યુટ્રોન તારાઓ એક સાથે ચક્રીય થાય છે, ત્યારે તેઓ ખૂબ શક્તિશાળી રીતે એક થાય છે જે અવકાશમાં ગુરુત્વાકર્ષણીય ધ્રુજારી ઉત્પન્ન કરે છે.

૨૫ એપ્રિલ, ૨૦૧૯ના રોજ, ભારતીય સમય (IST) મુજબ ૧:૪૮ વાગ્યે; યુએસએમાં એડવાન્સ્ડ LIGO ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ (જીડબ્લ્યુ) ડિટેક્ટર્સ અને ઇટાલીના એડવાન્સ્ડ Virgo ડિટેક્ટરના નેટવર્કને GW190425 નામનો સિગ્નલ મળ્યો. આ દ્વિસંગી ન્યુટ્રોન તારા સિસ્ટમના મર્જર સાથે સુસંગત ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ સંકેતનું બીજું અવલોકન હતું. આ સિસ્ટમ જાણીતી વિશાળ ન્યુટ્રોન સ્ટાર બાયનરીઝના કુલ સમૂહ કરતા વધુ હોવા માટે નોંધપાત્ર છે અને એક જ વેધશાળાના ડેટાના આધારે ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગની પુષ્ટિ કરવામાં આવેલી આ પ્રથમ પુષ્ટિ છે.

આવું પ્રથમ નિરીક્ષણ, જે ઓગસ્ટ ૨૦૧૭માં થયું હતું, તેણે પ્રથમ વખત ઇતિહાસ રચ્યો હતો કે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો અને પ્રકાશ બંને એક જ અંતરિક્ષીય ઘટનામાંથી મળી આવ્યા. ૨૫ એપ્રિલના મર્જરમાં, તેનાથી વિપરિત, કોઈ પ્રકાશ મળ્યો નથી. જો કે, એકલા ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ ડેટાના વિશ્લેષણ દ્વારા, LIGO Scientific Collaborationના સંશોધનકારોએ જાણ્યું છે કે આ ટકરાવથી અસામાન્ય ઉચ્ચ જથ્થાવાળી કોઈ વસ્તુ ઉત્પન્ન કરી છે. તેના વિશાળ વજન સિવાય, GW190425ની શોધ સૂચવે છે કે સબ-અવર ઓર્બિટલ પીરિયડ્સવાળી બાઈનરી ન્યુટ્રોન સ્ટાર સિસ્ટમ્સની નવી વસ્તી છે, જે વર્તમાન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સર્વેક્ષણો દ્વારા શોધી શકાતી નથી.