28 सितंबर 2015 को पाँच उपकरणों के साथ छोड़ा गया एस्ट्रोसैट एक दशक से काम कर रहा है, उसने 9.3 अरब प्रकाश-वर्ष दूर की एक आकाशगंगा से अत्यंत-पराबैंगनी प्रकाश पकड़ा और क्रैब पल्सर के एक्स-रे का ध्रुवीकरण मापा

इसरो एस्ट्रोसैट को पहला समर्पित भारतीय खगोल-विज्ञान मिशन बताता है, और वह दस साल से कक्षा में है। 28 सितंबर 2015 को पीएसएलवी-सी30 रॉकेट उसे श्रीहरिकोटा से ले उड़ा, और उसके पाँच उपकरण एक ही पिंड का अध्ययन पराबैंगनी, दृश्य प्रकाश और एक्स-रे में एक ही समय पर करते हैं। उसकी पराबैंगनी दूरबीन ने 9.3 अरब प्रकाश-वर्ष दूर की एक आकाशगंगा से अत्यंत-पराबैंगनी प्रकाश पकड़ा है, और उसके एक्स-रे कैमरे ने क्रैब पल्सर के 33 मिलीसेकंड के हर चक्कर में उसके एक्स-रे का ध्रुवीकरण मापा है।

28 सितंबर 2015 को क्या ऊपर गया

इसरो का मिशन-पृष्ठ एस्ट्रोसैट का उड़ान-भार 1,515 किलोग्राम और कक्षा 650 किलोमीटर ऊँची बताता है, जो भूमध्य रेखा से 6 डिग्री झुकी है। पीएसएलवी-सी30 पोलर सैटेलाइट लॉन्च व्हीकल की 31वीं उड़ान थी और लगातार 30वीं सफलता। उसने कनाडा, इंडोनेशिया और अमेरिका के छह छोटे उपग्रह भी कक्षा में पहुँचाए, यानी कुल सात। एक बाद के पीएसएलवी ने एक ही प्रक्षेपण में 104 उपग्रह उड़ाए, जिसकी चर्चा पीएसएलवी-सी37 वाले लेख में है।

अलग होने के बाद एस्ट्रोसैट के दोनों सौर पैनल अपने आप खुल गए। इसरो के अनुसार पहले छह महीने पेलोड की जाँच और अंशांकन में लगे, और उसके बाद वैज्ञानिक प्रेक्षण शुरू हुए। उपग्रह को बेंगलुरु में इसरो के टेलीमेट्री नेटवर्क का मिशन ऑपरेशंस कॉम्प्लेक्स उड़ाता है। बेंगलुरु के पास बयलालु का भारतीय अंतरिक्ष विज्ञान डेटा केंद्र पाँचों पेलोड से आने वाले आँकड़ों को प्रोसेस करता, सहेजता और बाँटता है। न्यूनतम उपयोगी आयु पाँच साल तय की गई थी। इसरो की सौर वेधशाला आदित्य-एल1 2023 में छोड़ी गई।

इसरो पाँच वैज्ञानिक उद्देश्य गिनाता है: न्यूट्रॉन तारों और ब्लैक होल वाली युग्म तारा-प्रणालियों में उच्च-ऊर्जा प्रक्रियाओं को समझना, न्यूट्रॉन तारों के चुंबकीय क्षेत्रों का अनुमान लगाना, तारा-जन्म के क्षेत्रों और आकाशगंगा के बाहर की तारा-प्रणालियों में उच्च-ऊर्जा प्रक्रियाओं का अध्ययन करना, नए और कुछ समय के लिए चमकने वाले एक्स-रे स्रोतों का पता लगाना, और पराबैंगनी में आकाश का एक सीमित गहरा सर्वेक्षण करना।

एक उपग्रह पर पाँच उपकरण

एस्ट्रोसैट के पीछे का विचार समकालिकता है। कई पिंडों की चमक सेकंडों या घंटों में बदल जाती है, इसलिए किसी पिंड को आज पराबैंगनी में और अगले महीने एक्स-रे में देखने से यह पता नहीं चलता कि वह किसी एक क्षण में क्या कर रहा था। इसरो का मिशन-पृष्ठ इसे मिशन की अनूठी विशेषता कहता है: एक ही उपग्रह से, एक पिंड के सभी तरंगदैर्घ्यों में एक साथ प्रेक्षण।

अल्ट्रा वायलेट इमेजिंग टेलीस्कोप (UVIT) सुदूर पराबैंगनी (130 से 180 नैनोमीटर), निकट पराबैंगनी (200 से 300 नैनोमीटर) और दृश्य प्रकाश (320 से 550 नैनोमीटर) में चित्र लेता है, और हर चैनल में एक फ़ोटॉन-गणक डिटेक्टर लगा है। दूरबीन का व्यास 38 सेंटीमीटर है, और AUDFs01 के नतीजे पर इसरो की विज्ञप्ति के अनुसार UVIT को भारत में आईआईए, आयुका और टीआईएफआर की टीमों ने और कनाडाई अंतरिक्ष एजेंसी ने बनाया, जिसकी अगुवाई आयुका के श्याम टंडन ने की। अंतरिक्ष से लिया पराबैंगनी प्रकाश ज़मीन से नहीं दिख सकता, क्योंकि पृथ्वी का वायुमंडल उसे सोख लेता है।

सॉफ़्ट एक्स-रे टेलीस्कोप (SXT) फ़ोकस करने वाली एक्स-रे दूरबीन है, जिसका सीसीडी कैमरा 0.3 से 8 keV तक को कवर करता है। keV, यानी किलो-इलेक्ट्रॉनवोल्ट, वह ऊर्जा-इकाई है जिसे एक्स-रे खगोलविद इस्तेमाल करते हैं, और बड़ी संख्या का मतलब ज़्यादा कठोर, ज़्यादा भेदने वाली एक्स-रे है। लार्ज एरिया एक्स-रे प्रोपोर्शनल काउंटर (LAXPC) 3 से 80 keV के लिए तीन एक जैसे डिटेक्टर हैं, जिनका 5 से 30 keV के बीच प्रभावी क्षेत्रफल 8,000 वर्ग सेंटीमीटर से ऊपर है। वे चित्र नहीं बनाते। वे दर्ज करते हैं कि एक डिग्री के दृश्य-क्षेत्र में किसी स्रोत की कुल चमक कैसे बदलती है।

कैडमियम ज़िंक टेलुराइड इमेजर (CZTI) 10 से 100 keV का कठोर एक्स-रे कैमरा है, जो कोडेड मास्क के ज़रिये मोटे चित्र बनाता है। कोडेड मास्क खुले और बंद वर्गों की एक पट्टिका है, जिसकी परछाईं का पैटर्न बताता है कि एक्स-रे किस ओर से आईं। उसके डिटेक्टर में 16,384 पिक्सेल हैं। स्कैनिंग स्काई मॉनिटर (SSM) 2.5 से 10 keV को कवर करता है और ज्ञात स्रोतों को देखते हुए नए एक्स-रे क्षणिक स्रोतों की तलाश करता है। एक छोटा आवेशित-कण मॉनिटर उपकरणों को चेतावनी देता है जब उपग्रह उच्च-ऊर्जा कणों वाले क्षेत्रों से गुज़रता है।

किसने क्या बनाया, और लगे पंद्रह साल

इसरो की दसवीं वर्षगाँठ की टिप्पणी कहती है कि इसरो के केंद्रों (यूआरएससी, एलईओएस, एसएसी, वीएसएससी और पीआरएल) और शोध संस्थानों (टीआईएफआर, आईआईए और आयुका) ने पाँच में से चार पेलोड विकसित किए, जिनमें UVIT पर कनाडाई अंतरिक्ष एजेंसी और SXT पर यूनाइटेड किंगडम का लीसेस्टर विश्वविद्यालय साझेदार रहा।

CZTI के प्रमुख अन्वेषक टीआईएफआर के ए. आर. राव अपने 2023 के टीआईएफआर के अंतरिक्ष खगोल-विज्ञान के इतिहास में बँटवारा बताते हैं। LAXPC, SXT और CZTI सौंपने की मुख्य ज़िम्मेदारी टीआईएफआर की थी। बेंगलुरु का आईआईए UVIT के लिए ज़िम्मेदार था। पुणे के आयुका ने SSM और CZTI पर काम किया, बेंगलुरु के आरआरआई ने LAXPC पर, और अहमदाबाद के पीआरएल ने CZTI के ध्रुवीकरण वाले पक्ष पर। SSM को इसरो सैटेलाइट सेंटर में डिज़ाइन किया, बनाया और सौंपा गया, और CZTI को तिरुवनंतपुरम के वीएसएससी में जोड़ा और परखा गया। CZTI के काम पर इसरो की विज्ञप्ति जोड़ती है कि अहमदाबाद के एसएसी ने उसका विश्लेषण सॉफ़्टवेयर दिया और आयुका ने उसका कोडेड मास्क डिज़ाइन किया और वही पेलोड ऑपरेशन सेंटर चलाता है।

राव लिखते हैं कि परियोजना को 2000 में सैद्धांतिक मंज़ूरी और 2003 में औपचारिक मंज़ूरी मिली, प्रक्षेपण का लक्ष्य 2006 रखा गया था, और उसे पूरा होने में पंद्रह साल लगे। वे टीआईएफआर के पी. सी. अग्रवाल और आयुका के एस. एन. टंडन को इसकी प्रेरक शक्ति बताते हैं। खुद इसरो की शुरुआत कैसे हुई, इसके लिए विक्रम साराभाई वाला लेख देखें।

अत्यंत-पराबैंगनी प्रकाश रिसाती एक आकाशगंगा

इसरो एस्ट्रोसैट की खोजों में सबसे पहले जिस नतीजे को रखता है, वह AUDFs01 की पहचान है, जो 9.3 अरब प्रकाश-वर्ष दूर की एक आकाशगंगा है और उस क्षेत्र में है जिसकी तस्वीर हबल स्पेस टेलीस्कोप ने अपने एक्स्ट्रीम डीप फ़ील्ड के रूप में ली थी। आयुका की कनक साहा की अगुवाई वाली टीम ने, जिसमें भारत, स्विट्ज़रलैंड, फ़्रांस, अमेरिका, जापान और नीदरलैंड के सहयोगी थे, इसकी रिपोर्ट 24 अगस्त 2020 को नेचर एस्ट्रोनॉमी में दी।

यह प्रकाश लाइमन सातत्य उत्सर्जन है, यानी युवा तारों से निकला आयनकारी विकिरण, जो हाइड्रोजन परमाणुओं से इलेक्ट्रॉन छीन सकता है। खगोलविद जानना चाहते हैं कि बिग बैंग के कुछ सौ मिलियन साल बाद कौन-से पिंड इतना विकिरण बना पाए कि ब्रह्मांडीय अंधकार युग समाप्त हो सका। ऐसा लगभग सारा प्रकाश आकाशगंगा के भीतर या पृथ्वी तक आते रास्ते की गैस में सोख लिया जाता है, इसलिए उसमें से कुछ भी पकड़ पाना दुर्लभ है। शोधपत्र रेडशिफ़्ट 1.42 पर एक कम द्रव्यमान की आकाशगंगा से 20 प्रतिशत से ऊपर की निकास-भिन्न बताता है, यानी आयनकारी प्रकाश के पाँचवें हिस्से से ज़्यादा ने बाहर का रास्ता पाया। लेखक कहते हैं कि ऐसे रिसाव करने वाले पिंड 0.4 से कम और 2.5 से 3.5 के बीच के रेडशिफ़्ट पर मिल चुके थे, लेकिन इस बीच की दूरी पर नहीं, जो ब्रह्मांडीय तारा-निर्माण के शिखर के पास है।

इसरो की विज्ञप्ति साहा के हवाले से कहती है कि टीम को उम्मीद थी कि दूसरों को यह समझाना कठिन होगा कि UVIT ने वह उत्सर्जन दर्ज किया है “जब ज़्यादा शक्तिशाली एचएसटी ने नहीं किया”, और वह इस पहचान का श्रेय UVIT के डिटेक्टर की पृष्ठभूमि हबल के डिटेक्टरों से कम होने को देती है। जिनेवा वेधशाला की ऐन वेरहम के हवाले से कहा गया है कि AUDFs01 इस अत्यंत-पराबैंगनी दायरे में पहला प्रेक्षण-आधारित प्रतिबंध देता है।

सूरज धीवर, साहा और सहयोगियों का एक अनुवर्ती शोध, जो जनवरी 2024 में प्रकाशित हुआ और एस्ट्रोफ़िज़िकल जर्नल लेटर्स में स्वीकार किया गया, एक और गहरे क्षेत्र में करीब 1.1 से 1.6 के रेडशिफ़्ट पर नौ आकाशगंगाओं और एक सक्रिय आकाशगंगा नाभिक से लाइमन सातत्य दर्ज करता है, जिनकी निकास-भिन्न मोटे तौर पर 10 से 55 प्रतिशत है।

क्रैब पल्सर और गामा-किरण विस्फोटों से एक्स-रे ध्रुवीकरण

ध्रुवीकरण वह दिशा है जिसमें प्रकाश-तरंग का विद्युत क्षेत्र दोलन करता है, और वह किसी स्रोत के पास के चुंबकीय क्षेत्रों के बारे में जानकारी रखता है। इसरो का विवरण है कि एक्स-रे ध्रुवीकरण 1975 में क्रैब नेबुला से देखा गया था और उसके बाद किसी और स्रोत से नहीं, क्योंकि उसे मापना बहुत कठिन है।

CZT इमेजर इसे उन एक्स-रे फ़ोटॉनों को गिनकर मापता है जो दो पास के पिक्सेलों के बीच बिखरते हैं। अगर जोड़े संयोग से ज़्यादा बार एक दिशा में सीध में आएँ, तो एक्स-रे ध्रुवीकृत हैं। अहमदाबाद के पीआरएल के संतोष वडावले की अगुवाई वाली टीम ने प्रक्षेपण से पहले इस विधि को ज़मीन पर परखा, क्रैब पल्सर को करीब अठारह महीने देखा और महीनों के अंतर पर लिए आँकड़ों को जोड़ा। समय को माइक्रोसेकंड तक सटीक रखने के लिए पुणे के पास की जायंट मीटरवेव रेडियो टेलीस्कोप और ऊटी की रेडियो टेलीस्कोप ने पल्सर की रेडियो धड़कनों को ट्रैक किया और एक समय-मॉडल दिया। शोधपत्र नवंबर 2017 में नेचर एस्ट्रोनॉमी में छपा।

नतीजा यह था कि ध्रुवीकरण “ऑफ़-पल्स” हिस्से में सबसे ज़्यादा बदला, यानी चक्र के उस हिस्से में जब पल्सर से कोई योगदान अपेक्षित नहीं था। इसरो की विज्ञप्ति में उद्धृत आयुका के दीपांकर भट्टाचार्य कहते हैं कि यह नतीजा सिद्धांतकारों को बताता है कि पल्सर का उत्सर्जन उस क्षेत्र तक फैला है जिसे ऑफ़-पल्स क्षेत्र माना जाता था।

CZTI गामा-किरण विस्फोटों के लिए चौड़े कोण के मॉनिटर का भी काम करता है। ये गामा-किरणों की क्षणिक चमकें हैं जो बेतरतीब दिशाओं से आती हैं। वडावले और भट्टाचार्य समेत एक टीम ने अपने पहले साल में पकड़े गए 11 सबसे चमकीले विस्फोटों का विश्लेषण किया। पाँच में करीब 3 सिग्मा या उससे ऊपर का ध्रुवीकरण दिखा, एक में करीब 2 सिग्मा, और बाक़ी पाँच से 100 से 300 keV के दायरे में ऊपरी सीमाएँ मिलीं। 2019 में एस्ट्रोफ़िज़िकल जर्नल में छपा शोधपत्र कहता है कि यह नमूना इस बात के प्रतिस्पर्धी मॉडलों को अलग करने के लिए बहुत छोटा है कि विस्फोट कैसे विकिरण छोड़ते हैं, और अधिक प्रेक्षण मदद करने चाहिए।

एक तितली, जवानी लौटाता एक तारा और ब्लैक होल का घूर्णन

इसरो का पिक्चर-ऑफ़-द-मंथ अभिलेख आईआईए के खगोलविदों के कई UVIT नतीजे दर्ज करता है। एन. कामेश्वर राव और सहयोगियों ने बटरफ़्लाई नेबुला, NGC 6302, की तस्वीर ली, जो करीब 3,800 प्रकाश-वर्ष दूर है। सुदूर पराबैंगनी में गैस केंद्र से 5.5 प्रकाश-वर्ष तक फैली है, जो दृश्य प्रकाश में दिखे विस्तार से लगभग तीन गुना है। वे इसका कारण केंद्रीय तारे से उत्तेजित हाइड्रोजन अणुओं को बताते हैं, और सुझाते हैं कि यह केंद्र में दो तारों की ओर इशारा हो सकता है। यह काम 2018 में एस्ट्रोनॉमी एंड एस्ट्रोफ़िज़िक्स में छपा।

स्नेहलता साहू और सहयोगियों ने करीब 52,000 प्रकाश-वर्ष दूर के गोलाकार तारा-गुच्छ NGC 5466 पर UVIT का इस्तेमाल किया। उन्हें पता चला कि एक ब्लू स्ट्रैगलर तारे ने, यानी ऐसे तारे ने जो अपने पड़ोसियों से जवान दिखता है, एक साथी से द्रव्यमान पाया था जो बाद में श्वेत वामन बन गया। इसरो का पृष्ठ कहता है कि गोलाकार तारा-गुच्छ में ऐसा यह सिर्फ़ दूसरा ज्ञात जोड़ा है।

इसरो की दसवीं वर्षगाँठ की टिप्पणी पहले वैज्ञानिक नतीजे को भी गिनाती है, यानी एक लाल दानव तारे की पहेली, जो पराबैंगनी और अवरक्त दोनों में असामान्य रूप से चमकीला था, साथ ही आकाशगंगाओं के विलय और उसके शब्दों में बहुत तेज़ घूमने वाले ब्लैक होल। राव का इतिहास जोड़ता है कि LAXPC ने ब्लैक होल GRS 1915+105 को कई बार देखा और एक नई मध्यवर्ती अवस्था पाई, SXT ने तारों से कोरोना उत्सर्जन मापा, और LAXPC और SXT के संयुक्त आँकड़ों ने ब्लैक होल का घूर्णन मापने में मदद की।

आँकड़े कौन इस्तेमाल कर सकता है

इसरो ने 26 सितंबर 2018 को एस्ट्रोसैट का अभिलेखागार जनता के लिए खोल दिया, जिसमें पाँचों पेलोड के आँकड़े ISSDC के एस्ट्रोब्राउज़र पोर्टल से उपलब्ध हैं। प्रेक्षण-समय का आवंटन प्रस्तावों के आमंत्रण से होता है, जिन्हें अवसर की घोषणाएँ कहा जाता है और जो भारतीय और अंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिकों के लिए खुली रही हैं। इसरो और आयुका पुणे में एक एस्ट्रोसैट सपोर्ट सेल चलाते हैं, जो प्रस्तावों और आँकड़ों में मदद करता है। ISSDC के दिशानिर्देश हर प्रस्तावक टीम को 12 महीने की स्वामित्व-अवधि देते हैं, जो उस दिन से गिनी जाती है जब प्रोसेस किए आँकड़े उसे मिलते हैं, और उसके बाद अभिलेखित आँकड़े पंजीकृत उपयोगकर्ताओं के लिए खुल जाते हैं।

इसरो की दसवीं वर्षगाँठ की टिप्पणी 57 देशों के करीब 3,400 पंजीकृत उपयोगकर्ता गिनती है, और कहती है कि एस्ट्रोसैट खगोल-भौतिकी शोध को 132 भारतीय विश्वविद्यालयों तक ले आया है, और करीब आधे उपयोगकर्ता भारतीय वैज्ञानिक और विद्यार्थी हैं।

दस साल बाद

इसरो ने 28 सितंबर 2025 को दसवीं वर्षगाँठ मनाई और कहा कि एस्ट्रोसैट अपनी डिज़ाइन-आयु से कहीं ज़्यादा चल चुका है, फिर भी पाँचों वैज्ञानिक उपकरण संतोषजनक ढंग से काम कर रहे हैं। 29 जनवरी 2026 की तारीख़ वाला एक पृष्ठ कहता है कि यू. आर. राव सैटेलाइट सेंटर बेंगलुरु में एक अंतरराष्ट्रीय सम्मेलन आयोजित कर रहा है, जिसमें वैज्ञानिक नतीजों की समीक्षा होगी, तकनीकी चुनौतियों पर चर्चा होगी और भविष्य की दिशाओं पर विचार होगा।

अपने 2023 के इतिहास में राव लिखते हैं कि अब तक के नतीजे, महत्वपूर्ण होते हुए भी, एस्ट्रोफ़िज़िकल जर्नल लेटर्स के किसी संग्रहणीय अंक जैसा असर नहीं रखते, और आँकड़ों तक आसान पहुँच और ज़्यादा परिष्कृत विश्लेषण सॉफ़्टवेयर उपकरणों की विशिष्ट क्षमताओं का अधिक लाभ दिला सकते हैं। इसरो की वर्षगाँठ की टिप्पणी कहती है कि वेधशाला से आने वाले सालों में भी नए नतीजे मिलते रहने की उम्मीद है।