How to find the chemical compositions in a star/planet

ജ്യോതിശാസ്ത്രപരമായ വാർത്തകൾ വരുമ്പോൾ പലതിലും നമ്മൾ കേട്ടിട്ടുണ്ടാവും പുതിയൊരു ഗ്രഹത്തിലും ജലാംശം കണ്ടെത്തി അല്ലെങ്കിൽ ജീവന്റെ സാധ്യത കണ്ടെത്തി ,വജ്ര മഴ പെയ്യുന്ന ഗ്രഹം കണ്ടുപിടിച്ചു എന്നിങ്ങനെയെല്ലാം .അതെങ്ങനെയാണ് ഒരുപാട് പ്രകാശവർഷമകലെ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ഗ്രഹത്തിന്റെയെല്ലാം സവിശേഷത നമുക്ക് ഇവിടെയിരുന്ന് കണ്ടുപിടിക്കാൻ പറ്റുന്നത്?ശാസ്ത്രലോകത്തിന് ഇത് കണ്ടെത്താൻ പല വഴികളുണ്ട്.അതിൽ വളരെ പ്രാധാന്യമുള്ള ഒന്നാണ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (Spectroscopy).

സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പയുപയോഗിച്ച് നമുക്ക് ഒരു ഗ്രഹത്തിന്റെയോ നക്ഷത്രത്തിന്റെയോ കൂടാതെ മറ്റുള്ള  ബഹിരാകാശ വസ്തുക്കളുടെയെല്ലാം ചലനങ്ങളും ,ദൂരവും,വേഗവും,താപവും എന്തിന്, അതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന മൂലകങ്ങളെ(Elements) വരെ കണ്ടെത്താനാവും.ഇതെങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു എന്ന് വളരെ ലളിതമായി പറഞ്ഞുതരാം.

ആദ്യം 3 തരം സ്പെക്ട്രങ്ങൾ ഏതൊക്കെയാണെന്ന് നോക്കാം.

How to find the chemical compositions in a star/planet

കണ്ടിന്യൂസ് സ്പെക്ട്ര (continuous spectra)

എല്ലാ തരംഗദൈർഘ്യവുമുള്ള പ്രകാശത്തിന്റെ സ്പെക്ട്രത്തെയാണ് കണ്ടിന്യൂസ് സ്പെക്ട്ര എന്ന് പറയുന്നത് .ഉദാഹരണത്തിന് : മഴവില്ല് .

ഇതിൽ നമുക്ക് എല്ലാ നിറങ്ങളും വ്യക്തമായി കാണാം.ഈ നിറങ്ങൾ സൂര്യനിൽ നിന്നും വരുന്ന വെളുത്ത പ്രകാശത്തിൽ നിന്നാണ് കിട്ടുന്നത്.അത് അന്തരീക്ഷത്തിലെ വെള്ളത്തുള്ളികൾ തട്ടി ചിതറുമ്പോഴാണ് ഇങ്ങനെ പല വർണ്ണങ്ങളിലായി കാണുന്നത്.ഇതുതന്നെ നമുക്ക് ഒരു പ്രിസം ഉപയോഗിച്ചും കാണാം.

അബ്‌സോർപ്ഷൻ സ്പെക്ട്ര (Absorption spectra )

ഇവിടെ പ്രകാശത്തിൻറെ സ്പെക്ട്രം പരിശോധിച്ചാൽ നമുക്ക് ചില ഭാഗങ്ങളിൽ കറുത്ത നിറം കാണാം (നിറമില്ലാത്ത ഭാഗങ്ങൾ).

ഉദാഹരണത്തിന്:ഒരു പ്രത്യേക ഗ്യാസ് നിറച്ച ലൈറ്റ് എടുക്കുക (Fluorescent lamp).അതിലേക്ക് നമ്മൾ വെളുത്ത പ്രകാശം (എല്ലാ തരംഗദൈർഘ്യവുമുള്ള പ്രകാശമെന്ന്  അർഥം) കടത്തിവിടുക.ശേഷം പുറത്തുവരുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ സ്പെക്ട്രം പരിശോധിച്ചാൽ,  ചില നിറങ്ങൾ മാത്രമാണ് കാണാൻ സാധിക്കുക. ബാക്കിയുള്ളവയെ ഈ ഫ്ലൂറോസെന്റ് ലാമ്പിലെ ഗ്യാസ് ആഗിരണം (Absorption) ചെയ്യുന്നത്കൊണ്ട് സ്പെക്ട്രത്തിൽ നമുക്ക് നിറമില്ലാത്ത കറുത്ത ഭാഗങ്ങളും കാണുന്നു .

എമിഷൻ സ്പെക്ട്ര (Emission spectra )

മുകളിൽ പറഞ്ഞ ഫ്ലൂറോസെന്റ് ലാമ്പിന്റെ കാര്യം തന്നെ എടുക്കാം.ഇവിടെ ഈ ലാമ്പ് സ്വയം പ്രകാശിക്കുന്നു എന്ന് കരുതുക.അപ്പോൾ നേരത്തെ നമ്മൾ കാണാതിരുന്ന, കറുത്ത നിറം വന്ന ഭാഗത്തിലെ യഥാർത്ഥ നിറം കാണാൻ പറ്റുന്നു .അതായത് ഈ ലാമ്പ് സ്വയം പ്രകാശിച്ച് പുറത്ത് വിടുന്ന പ്രകാശമാണിത്.

ഇനി ഇതുപയോഗിച്ച് നക്ഷത്രങ്ങളിലെ മൂലകങ്ങൾ എങ്ങനെ തിരിച്ചറിയും എന്ന് നോക്കാം.

How to find the chemical compositions in a star/planet

നമ്മൾ ഓരോരുത്തർക്കും ഓരോ വിരലടയാളം (Fingerprint ) കാണും.ഒരാളുടേതുപോലെയല്ല മറ്റൊരാളുടേത് .അതുവച്ച് നമുക്ക് ഓരോ ആളുകളെയും വ്യക്തമായി തിരിച്ചറിയാൻ സാധിക്കും.അതുപോലെ ഓരോ മൂലകങ്ങൾക്കും അവരുടേതായ വിരലടയാളമുണ്ട്.അതായത് അബ്‌സോർപ്ഷൻ ലൈൻ (Absorption line) അല്ലെങ്കിൽ എമിഷൻ ലൈൻ (Emission line).ഇതെങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നു എന്ന് നോക്കാം.

ഒരു ആറ്റത്തിനകത്തെ ഇലക്ട്രോണുകൾ, ഊർജ്ജം(Photon energy) സ്വീകരിച്ച് കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജനിലയിൽ (Lower energy state) നിന്ന് കൂടിയ ഊർജ്ജനിലയിലേക്ക് (Higher energy state) പോകുന്നു.വൈകാതെ തന്നെ അത് പഴയ രീതിയിലേക്ക് മടങ്ങിവരും,അതായത് തിരിച്ച് കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജനിലയിലേക്കുതന്നെ വരുന്നു .ഈ സമയം അത് ഊർജ്ജം (Photon) പുറത്തേക്ക് വിടുന്നു.അങ്ങനെ വരുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ സ്പെക്ട്രം പരിശോധിച്ചാൽ നമുക്ക് മനസ്സിലാവും അതിൽ ചില ഭാഗങ്ങൾ കാണുന്നില്ല എന്ന്.ഇതിനെയാണ് ആ മൂലകത്തിന്റെ അബ്‌സോർപ്ഷൻ ലൈൻ എന്ന് പറയുന്നത്.ഓരോ മൂലകത്തിനും വ്യത്യസ്ത അബ്‌സോർപ്ഷൻ ലൈനാണുള്ളത് .അതുപോലെ സ്വയം പ്രകാശിക്കുന്നവയ്ക്ക് വ്യത്യസ്തമായ എമിഷൻ ലൈനും കാണപ്പെടുന്നു.ഇങ്ങനെ, ഒരു നക്ഷത്രത്തിൽ നിന്നോ ഗ്രഹത്തിൽ നിന്നോ വരുന്ന പ്രകാശത്തെ ഇത്തരത്തിൽ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി വഴി പരിശോധിച്ചാൽ അതിലെ മൂലകങ്ങളെ നമുക്ക് വേർതിരിച്ച് മനസ്സിലാക്കാൻ പറ്റും.അതുവഴി നക്ഷത്രങ്ങളിലെ വാതകങ്ങൾ ,ഗ്രഹങ്ങളിലെ ജീവന്റെ സാധ്യത, ജലത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം ,തുടങ്ങി നിരവധി കാര്യങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിയുന്നു .

How to find the chemical compositions in a star/planet