শুনতে কি পাও ?

ড. সায়ন বসু

NANOGrav গবেষণায় যুক্ত বিজ্ঞানীদের ছবি | ছবিটি NANOGrav ওয়েবপেজ থেকে নেওয়া | 

আমাদের এই মহাবিশ্বে স্থান-কালের যে চাদর বিছানো আছে সেখানে কিছু ঘটনা (তারার মৃত্যুর পরে পালসারের জন্ম বা একে অন্যের চারিদিকে প্রদক্ষিণরত দুটি কৃষ্ণগহ্বর) যা থেকে কিনা প্রচুর পরিমানে শক্তি উৎপন্ন হয়, তাই মহাকর্ষীয় তরঙ্গের আকারে চারিদিকে ছড়িয়ে পরে| এই মহাকর্ষীয় তরঙ্গের উপস্থিতি অঙ্কের মাধ্যমে আজ থেকে প্রায় ১০৭ বছর আগে আলবার্ট আইনস্টাইন দেখিয়ে গিয়েছিলেন তার সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদ তত্ত্বে |   

এই মহাকর্ষীয় তরঙ্গের ব্যাপারটা অনেকটা পুকুরের মাঝে ঢিল ফেলে দেওয়ার মতো | ঢিলটি ফেলার সময় তার চারিদিকে যে ঢেউ তৈরী হয় তা পুকুরের পাড়ে পৌঁছাতে পৌঁছাতে অনেকটাই শক্তি হারিয়ে ফেলে দুর্বল হয়ে যায়| তেমনই এই মহাবিশ্বের অনেক অনেক দূরে (লক্ষ-কোটি কিলোমিটার) যখন উপরোক্ত কোনো ঘটনা ঘটে এবং তা থেকে উৎপন্ন শক্তি তরঙ্গের আকারে ছড়িয়ে পরে, দূরত্ব বাড়ার সাথে সাথে তার শক্তি কমতে থাকে এবং তাকে চিহ্নিত করার সম্ভাবনাও ধীরে ধীরে কমতে থাকে | এই অতি দুর্বল মহাকর্ষীয় তরঙ্গকে চিহ্নিত করার অসাধ্যসাধন করেছে North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves বা NANOGrav (ন্যানোগ্রাভ) এর বিজ্ঞানীরা | বিগত ১৫ বছর ধরে অক্লান্ত পরিশ্রম এবং অধ্যাবসার যে ফল তা প্রকাশিত হয়েছে The Astrophysical Journal Letters এর ২৯ জুনের সংখ্যায় | এই গবেষণায় যে মহাকর্ষীয় তরঙ্গের উপস্থিতি টের পাওয়া গেছে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা মনে করছেন তা খুব সম্ভবত দুটি কৃষ্ণগহ্বরের একে ওপরের সাথে মিশে যাওয়ার আগের মুহুর্তের | 

এখানে উল্লেখ করে রাখা ভালো যে আইনস্টাইনের মৃত্যুর ২০ বছর পর অর্থাৎ ১৯৭৪ সালে প্রথমবারের জন্যে মহাকর্ষীয় তরঙ্গের উপস্থিতি খাতায় কলমে প্রমাণিত হয় দুই জ্যোতির্পদার্থবিদের হাত ধরে | রাসেল হালস এবং জোসেফ টেলর আরেসিবো রেডিও টেলিস্কোপ-এর মাধ্যমে আবিষ্কার করেন একজোড়া পালসার যার দূরত্ব পৃথিবী থেকে প্রায় ২১০০০ আলোকবর্ষ (১ আলোকবর্ষ = ৯৫ হাজার কোটি কিলোমিটার) | এই আবিষ্কারের জন্যে তাঁরা ১৯৯৩ সালে পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরস্কারও পান এবং খুলে যায় মহাকর্ষীয় তরঙ্গ নিয়ে গবেষণার এক নতুন দিগন্ত| এরপর এলো সেপ্টেম্বর ১৪, ২০১৫| মহাকর্ষীয় তরঙ্গ নিয়ে গবেষণার দুনিয়াতে এক আলোড়ন ফেলে দেওয়া দিন | LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) এর মাধ্যমে ধরা পড়লো পৃথিবী থেকে প্রায় ১.৩ বিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরে অবস্থিত দুটো কৃষ্ণগহ্বরের ধাক্কার মধ্যে দিয়ে তৈরী হওয়া মহাকর্ষীয় তরঙ্গ | এই আবিষ্কারের জন্যে ২০১৭ সালে পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরস্কার পান রাইনার ওইস, ব্যারি সি বারিশ এবং কিপ থর্ন|  

পালসার হল একটি অত্যন্ত চৌম্বক আবর্তিত নিউট্রন তারকা, যা একটি নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কে উচ্চ তীব্রতার তড়িৎ চুম্বকীয় তরঙ্গ নির্দিষ্ট দিকে বিকিরণ করে। যেহেতু এই তড়িৎ চুম্বকীয় তরঙ্গ পালস্ হিসাবে লক্ষ করা যায় তাই এদের নাম “পালসার”। এগুলো সেসব তারকা থেকে সৃষ্টি হয় যেগুলির কোর সুপারনোভা বিস্ফোরণের পরেও বেঁচে থাকে। পালসার হলো অনেকটা লাইটহাউস-এর মতো | লাইটহাউস থেকে যে আলোর ছটা বের হয় তা একটি নির্দিষ্ট সময় পর পর আবর্তিত হয়| ঠিক তেমনিই পালসারও তার নিজের অক্ষের চারিদিকে ঘোরার সময় একটি নির্দিষ্ট সময় অন্তর রেডিও তরঙ্গ পালসের আকারে বিচ্ছুরিত করতে থাকে | সবথেকে দ্রুতগতির পালসারটির নাম হলো PSR J1748−2446ad | এই পালসারটি প্রতি মিনিটে ৪৩০০০ বার ঘোরে নিজের অক্ষের চারিদিকে |  প্রতিটি পালস বিচ্ছুরিত হয় সেটি এতটাই নিখুঁত সময় অন্তর যে পালসারদের “মহাজাগতিক ঘড়ি” হিসেবেও ধরা হয়ে থাকে জ্যোতির্বিজ্ঞানী মহলে |  NANOGrav এর গবেষণা বিজ্ঞানীমহলে সাড়া ফেলে দেওয়ার পিছনে অন্যতম কারণ হলো এর পর্যবেক্ষণের ধরণ | NANOGrav এর সাথে যুক্ত প্রায় ১৯০ জন বিজ্ঞানী ইউরোপ, ভারত, এবং চীনে অবস্থিত রেডিও টেলিস্কোপের সাহায্যে মহাকর্ষীয় তরঙ্গকে বোঝার জন্যে ৬০টিরও বেশি পালসারকে ব্যবহার করেছেন | 

এই মহাবিশ্বে প্রতি নিয়তই কিছু না কিছু “মহাজাগতিক” ঘটনা ঘটেই চলেছে | তারই মধ্যে একটি হলো ছায়াপথের মধ্যে “ধাক্কা” | আমরা জানি যে প্রতিটি ছায়াপথের মাঝে থাকে একটি কৃষ্ণগহ্বর| যখন দুটি ছায়াপথের মধ্যে ধাক্কা লাগে তখন প্রতিটি ছায়াপথের মধ্যিখানে অবস্থিত কৃষ্ণগহ্বরও একে অন্যের কাছে চলে আসে এবং একে অন্যের চারিদিকে ঘুরতে থাকে | পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে দেখা গেছে যে তাদের মধ্যে দূরত্ব যখন ১ পারসেক (১ পারসেক = ২০৬২৬৫ আলোকবর্ষ) এর থেকে কম হতে শুরু করে তখন মহাকর্ষীয় তরঙ্গ বিচ্ছুরিত হওয়া আরম্ভ হয় এবং পরবর্তীকালে দুটি কৃষ্ণগহ্বর একে অন্যের সাথে মিশে একটি নতুন কৃষ্ণগহ্বর তৈরী হয়| 

কৃষ্ণগহ্বর থেকে বিচ্ছুরিত মহাকর্ষীয় তরঙ্গ যখন কোন পালসারকে অতিক্রম করে পৃথিবীতে এসে পৌঁছায় তখন মহাকর্ষীয় তরঙ্গ এবং পালসার থেকে আসা রেডিও তরঙ্গ এই দুটির মধ্যে সময়ের তফাৎ দেখা যায় | তারফলে পৃথিবীতে অবস্থিত কোনো রেডিও অব্জার্ভেটরিতে যখন সেই পালসগুলিকে “ধরা” হবে তখন কোনো একটি পালস, অন্য পালসের থেকে একটু আগে বা একটু পরে পৌঁছাবে | ধরুন পুকুরের মাঝে একটি ঢিল ফেলা হলো এবং তার থেকে আরোও একটু দূরে আবার একটি ঢিল ফেলা হলো এই দুটি জায়গা থেকে যে ঢেউ সেগুলোর পুকুরপাড়ে পৌঁছানোর মধ্যে সময়ের তারতম্য থাকে|  জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এই কৌশল ব্যবহার করেই “শুনেছেন” মহাকর্ষীয় তরঙ্গের “আওয়াজ”| এই আবিষ্কার বলা চলে এক নতুন দরজা খুলে দিলো মহাকর্ষীয় তরঙ্গ গবেষণায় | NANOGrav গবেষণার সাথে যুক্ত বিজ্ঞানীরা ইতিমধ্যেই পালসারের সংখ্যা ৬০ থেকে বাড়িয়ে ১০০-এর কিছু বেশি করার কথা ভাবছেন যাতে করে সামনের দিনে আরো বেশি সংখ্যায় মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সনাক্ত করা যায় | এই আবিষ্কার বিজ্ঞানী মহলে আশা জাগিয়েছে যে সেদিন আর বেশি দূরে নেই যখন হয়ত আমরা জানতে পারবো Big-Bang এর পরে আমাদের এই মহাবিশ্ব কেমন ছিল, ছায়াপথই বা কেমন ছিল অথবা হয়তো সন্ধান পাওয়া যাবে Big-Bang এর পর প্রথম বিচ্ছুরিত মহাকর্ষীয় তরঙ্গের!!!

প্রতীকী ছবি: পালসার (সাদা উজ্জ্বল আলোগুলি) থেকে বিচ্ছুরিত রেডিও তরঙ্গ কিভাবে দুটি কৃষ্ণগহ্বর (বাম দিকের উপরে) থেকে আগত মহাকর্ষীয় তরঙ্গ দ্বারা প্রভাবিত হয় এবং কিভাবে তা স্থান-কালের (Space-Time) বিস্তারকেও প্রভাবিত করে|  

* লেখক বর্তমানে University of Witwatersrand-এর Centre for Astrophysics-এ কর্মরত রেডিও অ্যাস্ট্রোনমির গবেষক 

যোগাযোগ- sayan.basu@wits.ac.za

ইচ্ছুক পাঠক/পাঠিকারা NANOGrav এর গবেষণাটি পড়ার জন্যে নীচের লিঙ্কটি ব্যাবহার করতে পারেন – 

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acdac6