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खगोल विज्ञान एवं खगोल भौतिकी प्रयोगशाला
50 सेंटीमीटर टेलीस्कोप PRL द्वारा अपने माउंट आबू वेधशाला (MIRO) में संचालित कई टेलीस्कोपों में से एक है। इसे 2010 में स्थापित किया गया था। यह टेलीस्कोप एक Planewave Instruments का CDK20 मॉडल है, जो Mathis Instruments के समकक्षीय माउंट पर स्थापित है और जिसमें Sidereal Technology द्वारा प्रदान किया गया Servo II नियंत्रण प्रणाली है। वेधशाला में मौसम निगरानी उपकरण और एक ऑल-स्काई कैमरा भी लगा हुआ है, जो स्वायत्त निरीक्षण (रोबोटिक) क्षमता प्रदान करता है।
इसमें एक EMCCD-आधारित इमेजर है जिसमें 3-स्थिति पोलराइजेशन क्षमता है। सेटअप का कुल क्षेत्रीय दृश्य (फील्ड ऑफ व्यू) 13.3 x 13.3 आर्कमिन है।
इस टेलीस्कोप पर एक और उपकरण उपलब्ध है, जिसे Shelyak Instruments द्वारा निर्मित एक कॉम्पैक्ट स्पेक्ट्रोग्राफ LISA कहा जाता है, जिसकी स्पेक्ट्रल रिजॉल्विंग पावर ~1000 है।
अन्य उपकरण वर्तमान में विकसित किए जा रहे हैं, जिनमें एक बड़ा क्षेत्रीय इमेजर भी शामिल है।
इस वेधशाला में कई पीएचडी छात्रों को प्रशिक्षित किया गया है और उन्होंने अपने थीसिस कार्य के लिए इसका उपयोग किया है, जिनके विषयों में धूमकेतु, तारे और सक्रिय आकाशगंगाओं के नाभिक (AGN) शामिल हैं। इसने कई बी.टेक और एम.टेक छात्रों के लिए भी शोध परियोजनाएँ प्रदान की हैं।
यह प्रयोगशाला माउंट आबू के 2.5 मीटर टेलीस्कोप के लिए नियर-इन्फ्रारेड इमेजर स्पेक्ट्रोमीटर और पोलारिमीटर (NISP) के विकास हेतु बनाई गई है। NISP के लिए Teledyne H2RG डिटेक्टर को हमारे इन-हाउस विकसित किए गए क्रायोजेनिक सिस्टम के साथ इस प्रयोगशाला में धूल मुक्त और ESD सुरक्षा वाली स्थितियों में एकीकृत किया गया है। NISP के लिए कॉलिमेटर और कैमरा असेंबली की विशेषताएँ निर्धारित करने के लिए ऑप्टिकल सेटअप्स का विकास और परीक्षण इस प्रयोगशाला में किया जा रहा है। H2RG डिटेक्टर की कमरे के तापमान और क्रायोजेनिक स्थितियों में विशेषता (characterisation) की जाती है। NISP के ऑप्टिक्स, डिटेक्टर असेंबली, क्रायोस्टेट, डेवार और सभी यांत्रिक प्रणालियों का पूर्ण एकीकरण किया जाएगा। यंत्र का अंतिम इन-लैब विशेषता निर्धारण भी इस प्रयोगशाला में किया जाएगा।
इस प्रयोगशाला से जुड़े स्टाफ सदस्य वर्तमान में PRL के 50 सेंटीमीटर, 1.2 मीटर और 2.5 मीटर टेलीस्कोपों के लिए विभिन्न बैकएंड यंत्रों के विकास में लगे हुए हैं। इनके पास यांत्रिकी और ऑप्टोमेकेनिकल डिजाइन, ऑप्टिक्स डिजाइन, इलेक्ट्रॉनिक्स हार्डवेयर डिजाइन, और सॉफ़्टवेयर विकास का अनुभव है, जो यंत्रों के डिजाइन में आवश्यक हैं।
यह प्रयोगशाला ~ 2 मीटर x 1.2 मीटर आकार की स्टील कोर ऑप्टिकल टेबल से सुसज्जित है, जिसमें सक्रिय आइसोलेशन पैर हैं। यह ऑप्टिकल घटकों/बैरल्स/डिटेक्टर/कैमरा की माउंटिंग, असेंबली, एकीकरण और परीक्षण की सुविधा प्रदान करता है। इसके अतिरिक्त, इसमें एक वैक्यूम पंप और हीलियम-आधारित वैक्यूम लीक डिटेक्टर यंत्र भी स्थापित है।
NISP के लिए वैक्यूम डेवार के साथ क्रायोस्टेट का इन-हाउस विकास और परीक्षण किया जाता है। H2RG डिटेक्टर की कमरे के तापमान और क्रायोजेनिक परिस्थितियों में विशेषता (characterization) की जाती है।
MFOSC ऑप्टिकल सिस्टम प्रयोगशाला PRL के थलतेज परिसर में स्थित है। इसमें खगोलशास्त्रीय अनुप्रयोगों के लिए ऑप्टिकल उपकरणों का निर्माण, एकीकरण, परीक्षण और विशेषताओं का निर्धारण करने की सुविधा है। प्रयोगशाला में ऑप्टिकल खगोलशास्त्रीय उपकरणों के डिज़ाइन और विकास के लिए आवश्यक विभिन्न उपकरण, कैमरे, प्रकाश स्रोत और अन्य सहायक उपकरण उपलब्ध हैं।
प्रयोगशाला के कर्मचारी वर्तमान में PRL के 1.2 मीटर और 2.5 मीटर टेलीस्कोपों के लिए अगली पीढ़ी के उपकरणों के विकास में शामिल हैं। स्पेक्ट्रो-पोलारिमेट्री के पहलुओं का अध्ययन किया जा रहा है, और एक अनुकूली ऑप्टिक्स सिस्टम के विकास पर कार्यक्रम शुरू किया गया है, जिसका उद्देश्य PRL टेलीस्कोपों पर अनुकूली ऑप्टिक्स सहायता प्राप्त निकट-अवरक्त उपकरणों का विकास करना है।
प्रयोगशाला के सदस्य ऑप्टिकल डिज़ाइन, ऑप्टो-मेकैनिकल सिस्टम डिज़ाइन, इलेक्ट्रॉनिक्स और उपकरण नियंत्रण, और संबंधित सॉफ़्टवेयर विकास में विशेषज्ञता रखते हैं। सदस्य उपकरणों के डिज़ाइन, मॉडलिंग, विश्लेषण और सिमुलेशन, निर्माण, विधानसभा-एकीकरण- परीक्षण (AIT) और आकाशीय विशेषताओं के निर्धारण में शामिल हैं।
प्रयोगशाला में कंपन नियंत्रण के लिए वायवीय आइसोलेटर के साथ एक डेम्प्ड ऑप्टिकल टेबल उपलब्ध है और इसे एक सॉफ़्ट-वाल क्लीन चैंबर में स्थापित किया गया है, जिसमें स्वच्छ हवा परिसंचरण के लिए एक एयर फिल्टर यूनिट है। यह सेट-अप विभिन्न उपकरणों के विधानसभा-एकीकरण- परीक्षण (AIT) और शॉर्ट-टर्म ऑप्टिक्स प्रयोगों के लिए उपयोग किया जा रहा है।
प्रयोगशाला ने 2019 की शुरुआत में अपना पहला पूरी तरह से इन-हाउस विकसित उपकरण MFOSC-P (Mt. Abu Faint Object Spectrograph and Camera – Pathfinder) सफलतापूर्वक प्रस्तुत किया, जिसे तब से PRL के 1.2 मीटर टेलीस्कोप पर नियमित रूप से उपयोग किया जा रहा है। यह एक इमेजर-स्पेक्ट्रोग्राफ है जो दृश्य तरंग दैर्ध्य सीमा में कार्य करता है। यह B-V-R-I और H-alpha बैंड्स में फ़िल्टर-इमेजिंग करने की क्षमता प्रदान करता है, साथ ही साथ कम-रिज़ोल्यूशन स्पेक्ट्रोस्कोपी (R~500-2000) भी करता है। 2019 से एक सुविधा उपकरण के रूप में उपयोग किए जाने के कारण, MFOSC-P का उपयोग विभिन्न खगोलशास्त्रीय पिंडों का अध्ययन करने के लिए किया गया है और इसने कई अंतर्राष्ट्रीय शोध पत्रों और सम्मेलनProceedings का निर्माण किया है।
एक्स-रे खगोल विज्ञान प्रयोगशाला पीआरएल के प्रायोगिक एक्स-रे खगोल विज्ञान समूह की मेजबानी करती है, जो निकटवर्ती सूर्य से लेकर दूर के गामा किरण विस्फोटों (जीआरबी) तक के विभिन्न खगोलभौतिकीय एक्स-रे स्रोतों के अवलोकन अध्ययन और इसे पूरा करने के लिए उपकरणों के विकास पर ध्यान केंद्रित करता है। . प्रयोगशाला के सदस्यों के पास विभिन्न प्रकार के एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपिक उपकरणों और एक्स-रे पोलिमीटर को डिजाइन करने, विकसित करने और कैलिब्रेट करने और उच्च-ऊर्जा खगोल भौतिकी, सौर भौतिकी और कभी-कभी चंद्र विज्ञान में विभिन्न उत्कृष्ट समस्याओं का समाधान करने के लिए ऐसे उपकरणों से अवलोकनों का उपयोग करने में विशेषज्ञता है। .
प्रारंभ में, समूह ने स्पेक्ट्रोस्कोपिक और पोलारिमेट्रिक अवलोकनों के लिए एक्स-रे डिटेक्टर सिस्टम पर ध्यान केंद्रित किया। इस क्षेत्र में कुछ प्रमुख मील के पत्थर एस्ट्रोसैट सीजेडटीआई की पोलारिमेट्रिक क्षमता का प्रदर्शन, फोकल प्लेन हार्ड एक्स-रे कॉम्पटन पोलारिमीटर के लिए प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट मॉडल का विकास, एक अच्छी तरह से कैलिब्रेटेड एक्स-रे का विकास हैं। सौर अवलोकनों के लिए स्पेक्ट्रोमीटर - चंद्रयान -2 एक्सएसएम, जो सफल संचालन जारी रखता है, और चंद्रयान -3 एपीएक्सएस के सफल संचालन के परिणामस्वरूप चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुवीय क्षेत्र में मौलिक प्रचुरता का पहला इन-सीटू माप हुआ। इस क्षेत्र में चल रहे विकास में प्रस्तावित दक्ष मिशन के लिए एक कोलिमेटेड हार्ड एक्स-रे पोलरीमीटर और विभिन्न डिटेक्टर उप-प्रणालियों का विकास शामिल है।
2018-19 से, समूह ने खगोलीय एक्स-रे दूरबीनों के लिए एक्स-रे ऑप्टिक्स के विकास की शुरुआत की है। प्रयोगशाला एक्स-रे मिरर फ़ॉइल सब्सट्रेट्स के निर्माण और लक्षण वर्णन, एक्स-रे मिरर फ़ॉइल के लिए मल्टी-लेयर कोटिंग, और इसके लक्षण वर्णन, संयोजन और एक्स-रे कंसंट्रेटर ऑप्टिक्स के परीक्षण के लिए नई सुविधाएं विकसित करना जारी रखती है।
एक्स-रे ऑप्टिक्स और एक्स-रे डिटेक्टर प्रयोगशालाओं में एक्स-रे उपकरणों को डिजाइन करने, विकसित करने और कैलिब्रेट करने के लिए निम्नलिखित प्रमुख सुविधाएं हैं:
सुविधाएं एवं उपकरण
- कक्षा 10,000 साफ़ कमरा
- मल्टी-लेयर कोटिंग के लिए आरएफ मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग सिस्टम
- स्लम्प्ड ग्लास मिरर फ़ॉइल के उत्पादन के लिए प्रोग्रामयोग्य ओवन
- हीरे के औजारों के साथ कांच दर्पण पन्नी काटने की सुविधा
- एक्स-रे डिटेक्टरों और पेलोड के परीक्षण और अंशांकन के लिए मैनिपुलेटर्स के साथ वैक्यूम चैम्बर सुविधा
- एक्स-रे डिटेक्टर सिस्टम, दर्पण आदि के लक्षण वर्णन के लिए उद्देश्य-निर्मित प्रयोगात्मक सेट अप में उपयोग के लिए ऑप्टिकल टेबल और चरण।
- एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर - एसडीडी, सीडीटीई, सीजेडटी
- अंशांकन एक्स-रे स्रोत
- एयू और एजी लक्ष्य के साथ एक्स-रे जनरेटर
- एक्स-रे डिटेक्टरों के लिए मल्टी-चैनल पल्स प्रोसेसिंग सिस्टम - एनआईएम मॉड्यूल
सॉफ्टवेयर उपकरण
- ऑप्टिकल डिज़ाइन के लिए ज़ीमैक्स
- यांत्रिक डिजाइन और विश्लेषण के आविष्कारक
- थर्मल विश्लेषण के लिए एनएक्स
- डिटेक्टर सिमुलेशन के लिए सिल्वाको टीसीएडी
- मल्टी-लेयर मिरर फ़ॉइल और एक्स-रे टेलीस्कोप के डिज़ाइन विश्लेषण के लिए घर में ही DarpanX और DarsakX विकसित किया गया
एक्स-रे खगोल विज्ञान प्रयोगशाला ने निम्नलिखित उपकरणों के डिजाइन, विकास, लक्षण वर्णन, जमीन और उड़ान अंशांकन और डेटा विश्लेषण के विभिन्न पहलुओं में योगदान दिया है जो ग्रह विज्ञान, खगोल विज्ञान और इसरो के विभिन्न मिशनों में सफलतापूर्वक संचालित/संचालित किए जा रहे हैं। सौर/हेलिओ भौतिकी
- चंद्रयान-1: उच्च ऊर्जा एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर (HEX)
- एस्ट्रोसैट: कैडमियम जिंक टेलुराइड इमेजर (सीजेडटीआई)
- चंद्रयान-2: सौर एक्स-रे मॉनिटर (एक्सएसएम)
- चंद्रयान-3: अल्फा पार्टिकल एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर (एपीएक्सएस)
- आदित्य एल1: आदित्य सौर पवन कण प्रयोग (एएसपीईएक्स)
इनमें से कुछ उपकरणों के अवलोकन का उपयोग करके प्रायोगिक एक्स-रे खगोल विज्ञान समूह के कुछ हालिया प्रमुख परिणाम नीचे सूचीबद्ध हैं। प्रकाशनों की पूरी सूची के लिए समूह की वेबसाइट पर जाएँ।
- "चंद्रयान-3 एपीएक्सएस द्वारा चंद्र उच्च अक्षांश का पहला इन-सीटू मौलिक प्रचुरता माप": वडावले, एस.वी., मिथुन, एन.पी.एस., शनमुगम, एम., सरबाधिकारी, ए.बी., सिन्हा, आर.के., भट्ट, एम., विजयन, एस., श्रीवास्तव, एन., एट अल. (29 और सह-लेखकों सहित) नेचर, 2024
- "बी-क्लास सोलर फ्लेयर्स के दौरान मौलिक प्रचुरता का विकास: चंद्रयान -2 एक्सएसएम के साथ सॉफ्ट एक्स-रे स्पेक्ट्रल माप" बिस्वजीत मंडल, अवीक सरकार, संतोष वी. वडावले, एन.पी.एस. मिथुन, पी. जनार्दन, गिउलिओ डेल ज़न्ना, हेलेन ई. मेसन , उर्मिला मित्रा-क्रेव, और एस. नरेंद्रनाथ। एपीजे, 920(1):4, अक्टूबर 2021।
- "चंद्रयान-2 एक्सएसएम के साथ पिछली शताब्दी के सबसे गहरे सौर न्यूनतम के दौरान शांत सूर्य का अवलोकन: सक्रिय क्षेत्रों के बाहर उप-ए-क्लास माइक्रोफ्लेयर्स" वडावले, एस.वी., मिथुन, एन.पी.एस., मंडल, बी. सरकार, ए. जनार्दन, पी. ., जोशी, बी., भारद्वाज, ए., शनमुगम, एम., पटेल, ए.आर., अदलजा, एच.एल., गोयल, एस.के., लादिया, टी., तिवारी, एन., सिंह, एन., कुमार, एस. द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स, 2021, खंड 912, अंक 1, आईडी.एल13।
- "एस्ट्रोसैट सीजेडटी इमेजर के साथ क्रैब पल्सर का चरण-समाधान एक्स-रे पोलारिमेट्री" वडावले, एस.वी., चट्टोपाध्याय, टी., मिथुन, एन.पी.एस., राव, ए.आर., भट्टाचार्य, डी., सी., विभुते, ए., भालेराव, वी.बी., देवांगन, जी.सी., मिश्रा, आर., पॉल, बी., बसु, ए., जोशी, बी. श्रीकुमार, एस., सैमुअल, ई., प्रिया, पी., विनोद, पी., सीता, एस. नेचर खगोल विज्ञान, 2018, खंड 2, पृ. 50-55.
- "एस्ट्रोसैट-सीजेडटीआई के साथ हार्ड एक्स-रे पोलारिमेट्री" वडावले, एस.वी., चट्टोपाध्याय, टी., राव, ए.आर., भट्टाचार्य, डी., भालेराव, वी.बी., वागशेटे, एन., पवार, पी., श्रीकुमार, एस. खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी , 2015, खंड 578, आईडी.ए73।
इन स्पेक्ट्रोग्राफ के मुख्य घटक ऑप्टिकल तत्व, ऑप्टोमैकेनिकल असेंबली और इलेक्ट्रॉनिक उप-प्रणालियाँ हैं। इन प्रयोगशालाओं का उपयोग ऑप्टिकल घटकों को उनके संबंधित ऑप्टो-मैकेनिकल धारकों में रखने, उनकी संरेखण करने और ईशेल ग्रेटिंग, प्रिज्म, ग्रिस्म आदि जैसे विवर्तन तत्वों के व्यक्तिगत परीक्षण के लिए किया गया है। इसके अलावा, PARAS के लिए सभी ऑप्टिकल घटकों को समाहित करने वाला वैक्यूम कक्ष भी यहाँ इंटीग्रेट किया गया और वैक्यूम स्थिरता के लिए परीक्षण किया गया। सभी ऑप्टिकल घटकों को वैक्यूम कक्ष में रखने के बाद प्रारंभिक संरेखण और परीक्षण भी इन प्रयोगशालाओं में किया गया। इलेक्ट्रॉनिक उप-प्रणाली के संबंध में, डिटेक्टर और इसके नियंत्रक को भी यहाँ असेंबल किया गया। डिटेक्टर को LN2 का उपयोग करके ठंडा करने की आवश्यकता होती है, इसलिए LN2 कक्ष होल्ड समय परीक्षण और वैक्यूम स्थिरता परीक्षण भी यहाँ किए गए। डिटेक्टर विशेषता, जिसमें डार्क करंट, गेन और रीड शोर का अनुमान लगाना शामिल है, भी यहाँ किया गया। उपकरणों को मुख्य दूरबीन स्थल पर स्थानांतरित करने से पहले, कैलीब्रेशन लैंप का उपयोग करके परीक्षण स्पेक्ट्रा भी यहाँ सफलतापूर्वक प्राप्त किए गए।
PARAS-1 और PARAS-2 प्रमुख उपकरण हैं जिन्हें यहाँ असेंबल और परीक्षण किया गया है। इन स्पेक्ट्रोग्राफ के विवरण यहाँ उपलब्ध हैं।
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Baliwal Sanjay, Sharma Rishikesh,, Chakraborty, Abhijit et al., 2024, “Discovery and characterization of a dense sub-Saturn TOI-6651b”, 2024, Astron. & Astrophys., forthcoming article, DOI:10.1051/0004-6361/202450934
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Abhijit Chakraborty, Kapil Kumar Bharadwaj, Neelam J.S.S.V. Prasad, Rishikesh Sharma, Kevikumar A. Lad, Ashirbad Nayak, Nikitha Jithendran, Vishal Joshi, Vivek Kumar Mishra, Nafees Ahmed, “The PRL 2.5m Telescope and its First Light Instruments: FOC & PARAS-2”, Volume 93, 2024, No 2 - Proceedings of the 3rd BINA Workshop on the Scientific Potential of the Indo-Belgian Cooperation)DOI: 10.25518/0037-9565.11602
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A Khandelwal, R Sharma, Chakraborty, Abhijit et al., 2023, “Discovery of a massive giant planet with extreme density around the sub-giant star TOI-4603”, 2023, Astron. & Astrophys., 672, L7.
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Khandelwal, Akanksha; Chaturvedi, Priyanka; Chakraborty, Abhijit; Sharma, Rishikesh; et al., Discovery of an inflated hot Jupiter around a slightly evolved star TOI-1789; 2022 MNRAS. 509. 3339K
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Sharma, Rishikesh; Chakraborty, Abhijit Precision wavelength calibration for radial velocity measurements using uranium lines between 3800 and 6900A, 2021 ̊ JATIS...7c8005S
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Chakraborty, Abhijit; Roy, Arpita; Sharma, Rishikesh; Mahadevan, Suvrath,Chaturvedi, Priyanka; Prasad, Neelam J. S. S. V.; Anandarao, B. G., 2018AJ....156. 3C; Evidence of a Sub-Saturn around EPIC 211945201
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Fischer, Debra A.; Anglada-Escude, Guillem; Arriagada, Pamela; Baluev, Roman V.; Bean, Jacob L.; Bouchy, Francois; Buchhave, Lars A.; Carroll, Thorsten; Chakraborty, Abhijit; Crepp, Justin R.; and 46 coauthors, 2016, “State of the Field: Extreme Precision Radial Velocities”, PASP, 128, 066001
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Kane, Stephen R.; Wittenmyer, Robert A.; Hinkel, Natalie R.; Roy, Arpita; Mahadevan, Suvrath; Dragomir, Diana; Matthews, Jaymie M.; Henry, Gregory W.; Chakraborty, Abhijit; Boyajian, Tabetha S.; and 9 coauthors, 2016, “Evidence for Reflected Light from the Most Eccentric Exoplanet Known”, ApJ,821, 65
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Chakraborty, Abhijit; Mahadevan, Suvrath; Roy, Arpita; Dixit, Vaibhav; Richardson, Eric Harvey; Dongre, Varun; Pathan, F. M.; Chaturvedi, Priyanka; Shah, Vishal; Ubale, Girish P.; Anandarao, B. G, 2014, “The PRL Stabilized High Resolution Echelle Fiber-fed Spectrograph: Instrument Description and First Radial Velocity Results”, PASP, 126, 133-147