എഡ്വിൻ ഹബിളും അനന്ത മജ്ഞാതമവർണനീയമായ പ്രപഞ്ചവും


സുധീർ കൃഷ്ണൻ 

നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചത്തിൽ എത്ര താരാവ്യൂഹങ്ങൾ ഉണ്ട്? നമ്മുടെ താരാവ്യൂഹമായ ക്ഷീരപഥത്തിൽ എത്ര നക്ഷത്രങ്ങൾ ഉണ്ടാകും? ഇന്നത്തെ കണക്കനുസരിച്ച് ക്ഷീരപഥത്തിൽ ഏതാണ്ട് 10,000 കോടി (100 billion) നക്ഷത്രങ്ങൾ ഉണ്ട്. അത്തരത്തിലുള്ള 10,000 കോടി താരാവ്യൂഹങ്ങളും ഉണ്ട് ഈ ദൃശ്യപ്രപഞ്ചത്തിൽ. എങ്ങനെയാണ് ഇത്രയേറെ താരാവ്യൂഹങ്ങൾ ഉണ്ട് എന്ന് ശാസ്ത്രത്തിന് കണ്ടെത്താൻ ആയത്? ഈ കണ്ടെത്തലുകൾക്ക് നാം ഏറെ കടപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് എഡ്വിൻ ഹബിൾ.

എഡ്വിൻ ഹബിൾ  കടപ്പാട് : വിക്കിപീഡിയ

ഹബിൾ എന്ന് കേൾക്കുമ്പോൾ ആദ്യം ഓർമ്മ വരുന്നത് നാസയുടെ ഹബിൾ ടെലസ്കോപ്പും ഹബിൾ ടെലസ്കോപ്പിലൂടെ നമുക്കു ലഭിച്ച താരാവ്യൂഹങ്ങളുടെയും നെബുലകളുടെയും ഒക്കെ അതി മനോഹരമായ ചിത്രങ്ങളുമാണ്. പ്രശസ്തനായ ജ്യോതിശാസ്ത്രഞ്ജനായ എഡ്വിൻ ഹബിളിന്റെ ആദരസൂചകമായി നാസ വിക്ഷേപിച്ച ബഹിരാകാശ ടെലസ്കോപ്പാണ് ഹബിൾ ടെലസ്കോപ്പ്.

ഹബിൾ ടെലസ്കോപ്പ് – എഡ്വിൻ ഹബിളിന്റെ ആദരസൂചകമായി നാസ വിക്ഷേപിച്ച ബഹിരാകാശ ടെലസ്കോപ്പ് കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

1889 നവംബർ 20 ന് അമേരിക്കയിലെ മിസൗറിയിൽ ജനിച്ച എഡ്വിൻ ഹബിൾ തന്റെ നിസ്തുലമായ പഠനങ്ങളിലൂടെ ജ്യോതിശാസ്ത്രരംഗത്ത് വിപ്ലവകരമായ മാറ്റങ്ങൾക്ക് തുടക്കം കുറിച്ചു. എഡ്വിൻ ഹബിൾ ശാസ്ത്ര ലോകത്തിന് നൽകിയ സംഭാവനകളെ കുറിച്ച് പറയും മുൻപ് അദ്ദേഹം ജീവിച്ചിരുന്ന കാലത്ത് നമുക്കുണ്ടായിരുന്ന ധാരണകളെന്തായിരുന്നു എന്നു മനസിലാക്കുന്നത് സഹായകരമായിരിക്കും.

മനുഷ്യജിജ്ഞാസയുടെ അനന്തമായ ആകാശം

പ്രപഞ്ചമെന്നാൽ നമ്മുടെ സൂര്യൻ അടങ്ങുന്ന ക്ഷീരപഥം (Milky Way) മാത്രമാണെന്നായിരുന്നു ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ തുടക്കത്തിൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ കരുതിയിരുന്നത്. ക്ഷീരപഥത്തോട് അടുത്തായി അനേകം നെബുലകൾ (nebulae) ഉണ്ടെന്നും അവയാകെ നമ്മുടെ നക്ഷത്ര വ്യൂഹമായ (galaxy) ക്ഷീരപഥത്തിലെ ധൂളീമേഘങ്ങളാണെന്നും (dust cloud) ഒക്കെ ആയിരുന്നു ശാസ്ത്രജ്ഞരാൽ പൊതുവേ  അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിരുന്നത്. ഏതാണ്ട് ഈ സമയത്താണ് ഹബിൾ തന്റെ ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്ര സപര്യ ആരംഭിക്കുന്നത്.

ഉന്നതവിദ്യാഭ്യാസത്തിനും ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധത്തിലെ സേവനത്തിനും ശേഷം കാലിഫോർണിയയിലെ മൗണ്ട് വിൽസൺ ഒബ്സർവേറ്ററിയിൽ അദ്ദേഹം ജോലിയിൽ പ്രവേശിച്ചു. ഏകദേശം അതേ സമയത്തു രണ്ടര മീറ്റർ വ്യാസമുള്ള പടുകൂറ്റൻ (അന്നത്തെ നിലവാരം വച്ച് നോക്കിയാൽ) ഹൂക്കർ ടെലിസ്കോപ്പ് അവിടെത്തന്നെ പ്രവർത്തനമാരംഭിക്കുന്നതും. ഏതായാലും ഹുക്കർ ടെലിസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് അദ്ദേഹം വിവിധ നെബുലകളിലുള്ള സെഫയിഡുകൾ എന്ന നക്ഷത്രങ്ങളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാൻ ആരംഭിച്ചു.

ഹുക്കർ ടെലസ്കോപ്പ് കടപ്പാട് : വിക്കിപീഡിയ

സെഫയിഡുകൾ അഥവാ സ്പന്ദിക്കുന്ന നക്ഷത്രങ്ങൾ

കൃത്യമായ ആവൃത്തിയിൽ (Frequency) പ്രകാശത്തിൻ്റെ തീവ്രത (Luminosity) വ്യത്യാസപ്പെടുത്തുമാറ് സ്പന്ദിക്കുന്ന നക്ഷത്രങ്ങളെയാണ് സെഫയിഡുകൾ (Cepheid variable) എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. സാധാരണ 1-50 ദിവസം വരെ ആവൃത്തിയിലാണ് സെഫയിഡ് നക്ഷത്രങ്ങൾ സ്പന്ദിക്കുക. അവയുടെ പ്രകാശ തീവ്രതയാകട്ടെ നമ്മുടെ സൂര്യനെക്കാൾ 500-30,000 മടങ്ങ് ഉണ്ട് താനും. 18-ആം നൂറ്റാണ്ടിൽ തന്നെ ശാസ്ത്രം സെഫയിഡുകളെ കണ്ടെത്തിയിരുന്നു. എന്നാൽ അമേരിക്കൻ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്‌ഞയായ ഹെൻറിയെറ്റ സ്വാൻ ലീവിറ്റ് (Henrietta Swan Leavitt) ആണ് സെഫയിഡുകളുടെ ആവൃത്തിയും പ്രകാശ തീവ്രതയും തമ്മിലുള്ള ഗണിത ബന്ധം കണ്ട് പിടിച്ചത്. ഈ കണ്ടുപിടുത്തം സെഫയിഡുകളെ ജ്യോതിശാസ്ത്ര പഠനത്തിന്റെ മുൻ നിരയിലെത്തിച്ചു. ഏതെങ്കിലും ഒരു സെഫയിഡിലേക്കുള്ള ദൂരം അറിയാമെങ്കിൽ, അതിന്റെ ആവൃത്തി, പ്രകാശ തീവ്രത, ദൂരം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചു കൊണ്ട് മറ്റെല്ലാ സെഫയിഡുകളിലേക്കും ഉള്ള ദൂരം കണ്ടെത്താം എന്നതാണ് ലീവിറ്റിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തതിന്റെ പ്രാധാന്യം. ഈ കണ്ടെത്തൽ ജ്യോതിശാസ്ത്രരംഗത്തെ ഒരു വിപ്ലവത്തിനു തന്നെ തുടക്കം കുറിച്ചു. (ഹെൻറിയെറ്റ സ്വാൻ ലീവിറ്റിനെക്കുറിച്ചുള്ള ലേഖനം വായിക്കാം)

ഹെൻറിയേറ്റ ലീവിറ്റ് കടപ്പാട് : വിക്കിപീഡിയ

ലീവിറ്റിന്റെ കണ്ടെത്തലിന്റെ ചുവടു പിടിച്ചു കൊണ്ട് ഹബിൾ തന്റെ ശ്രദ്ധ ക്ഷീരപഥത്തോട് അടുത്ത് കാണപ്പെടുന്ന ആൻഡ്രോമീഡ,  ട്രയാംഗുലം തുടങ്ങിയ നെബുലകളിലേയ്ക്ക് തിരിച്ചു. ഈ നെബുലകളിലെ സെഫയിഡുകളെ നിരീക്ഷിച്ചതിൽ നിന്ന് ഈ നെബുലകൾ നമ്മുടെ ഗാലക്സിയിൽ അല്ലെന്നും അവ വ്യതിരിക്തമായ മറ്റു ഗാലക്സികളാണെന്നും ഹബിൾ സ്ഥാപിച്ചു.

പ്രപഞ്ചം എന്നാൽ വെറും ക്ഷീരപഥം മാത്രമല്ലെന്നും ക്ഷീരപഥം പോലെ മറ്റനവധി ഗാലക്സികൾ ഉൾപ്പെട്ടതാണ് നമ്മുടെ മഹാപ്രപഞ്ചമെന്നും ഉള്ള കണ്ടെത്തൽ അന്നത്തെ ധാരണ വച്ചു നോക്കുമ്പോൾ തികച്ചും അൽഭുതാവഹം ആയിരുന്നു. ഹാർലോ ഷാപ്ലിയെ പോലെയുള്ള അതികായന്മാർ അടക്കം “പ്രപഞ്ചം എന്നാൽ ക്ഷീരപഥം മാത്രം” എന്ന സിദ്ധാന്തക്കാരായിരുന്നു. എന്നാൽ ഹബിൾ അവതരിപ്പിച്ച കണിശമായ അളവുകളും തെളിവുകളും ഒടുവിൽ അവരെ ചേരി മാറ്റി ചിന്തിപ്പിക്കുകയും ഹബിളിന്റെ കണ്ടെത്തലിനെ അംഗീകരിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു.

എന്നാൽ ഈ നേട്ടത്തിൽ മാത്രം അഭിരമിക്കുന്നതിനു പകരം കൂടുതൽ ആഴത്തിൽ വിഷയത്തെ പഠിക്കാനാണ് ഹബിൾ പിന്നെയുള്ള  തന്റെ സമയം ചെലവിട്ടത്. ഈ ദൃശ്യപ്രപഞ്ചത്തിൽ കോടാനു കോടി താരാവ്യൂഹങ്ങൾ ഉണ്ടെന്ന് മാത്രമല്ല, അവ പരസ്പരം അകന്നു കൊണ്ടിരിക്കുന്നതായും ഹബിൾ കണ്ടെത്തി. ഇത്തരത്തിൽ അകലുന്നതിന്റെ വേഗതയാകട്ടെ കൂടുന്നതല്ലാതെ കുറയുന്നില്ലെന്നും മനസിലാക്കാനായി. അതായത് ആപേക്ഷികമായി നിരീക്ഷകനിൽ നിന്ന് ഒരു താരാവ്യൂഹം എത്ര ദൂരെയാണോ, അതിനനുസരിച്ച് അതിന്റെ ആപേക്ഷിക പ്രവേഗവും (relative velocity) കൂടുതൽ ആയിരിക്കും എന്നായിരുന്നു നിഗമനം. ഇതാണ് ഹബിൾ നിയമം എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. (ഹബിൾ-ലെമായറ്റർ നിയമം – Hubble-Lemaître Law എന്നും അറിയപ്പെടാറുണ്ട്) ഗാലക്സികൾ, നക്ഷത്രങ്ങൾ തുടങ്ങിയ പ്രകാശ  സ്രോതസുകളുടെ ആപേക്ഷിക പ്രവേഗം കൂടുന്നത് അനുസരിച്ച് അനുഭവപ്പെടുന്ന ചുവപ്പുനീക്കം (Red Shift) എന്ന പ്രതിഭാസം ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയാണ് ഹബിൾ തന്റെ നിഗമനത്തിൽ എത്തിച്ചേർന്നത്.

റെഡ് ഷിഫ്റ്റ്

പ്രകാശം ഒരു വിദ്യുത് കാന്തിക തരംഗം (Electro-magnetic Wave) ആണെന്ന് നമുക്കറിയാം. ഓടിയകലുന്ന ഒരു ട്രെയിനിന്റെ ചൂളം വിളിയുടെ ‘പിച്ച്’ കുറയുന്നതായി തോന്നാറില്ലേ? ഓടി അകലുന്ന വസ്തുക്കളിൽ നിന്നും ഉൽഭവിക്കുന്ന ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ ആവൃത്തി കുറയുന്നതായി കേൾവിക്കാർക്ക് അനുഭവപ്പെടും. ഇത് ഡോപ്ലർ ഇഫക്ട് (Doppler Effect) എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്. ഏതാണ്ട് ഇതേ രീതിയിലുള്ള വ്യതിയാനം വിദ്യുത്-കാന്തിക തരംഗങ്ങൾക്കും സംഭവിക്കാറുണ്ട്. ഒരു ഗാലക്സി നമ്മുടെ ഗാലക്സിയെ അപേക്ഷിച്ച് ദൂരേയ്ക്ക് അകന്ന് പോകുകയാണെന്ന് കരുതുക. ആ താരവ്യൂഹത്തിൽ നിന്ന് പുറപ്പെടുന്ന വിദ്യുത് കാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ തരംഗ ദൈർഘ്യം (wave length) വർദ്ധിക്കുന്നതായി കാഴ്ചക്കാരന് അനുഭവപ്പെടും. ഇതിനെയാണ് റെഡ് ഷിഫ്റ്റ് എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. അതായത് കൂടുതൽ വേഗതയിൽ അകന്ന് മാറുന്ന ഗാലക്സിയിൽ നിന്നുള്ള തരംഗങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ റെഡ് ഷിഫ്റ്റ് കാണപ്പെടുമെന്ന് സാരം.

എന്തായിരുന്നു ഹബിളിന്റെ ഈ കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളുടെ അനന്തര ഫലങ്ങൾ?

  1. ദൃശ്യപ്രപഞ്ചം കോടാനു കോടി താരാവ്യൂഹങ്ങളാൽ നിബിഢമാണ്.
  2. ഈ താരാവ്യൂഹങ്ങൾ അതിവേഗതയിൽ പരസ്പരം അകന്നു മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു.(അടുത്ത കാലത്ത് ഈ വേഗത കാലം ചെല്ലുന്തോറും വർദ്ധിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കുന്നു എന്നും കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നു.)
  3. ഇപ്പോഴത്തെ ഗാലക്സികളുടെ പലായന നിരക്കിൽ നിന്ന് പിറകിലേക്ക് കണക്കു കൂട്ടി പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വയസ് നിർണ്ണയിക്കാൻ ആകുമോ? അത്തരത്തിലുള്ള ഗണിത ശാസ്ത്രപരമായ നിഗമനങ്ങളിൽ നിന്ന് പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഇന്ന് ദൃശ്യമായ എല്ലാമെല്ലാം ഒരു കാലത്ത് ഒരു ബിന്ദുവിൽ കേന്ദ്രീകൃതം ആയിരുന്നു. ആ ബിന്ദുവിൽ നിന്ന് ബിഗ് ബാംഗ് എന്ന ഓമനപ്പേരിൽ അറിയപ്പെടുന്ന പൊടുന്നനെയുള്ള വികാസത്തിലൂടെയാണ് ഇന്ന് ഈ കാണുന്ന പ്രപഞ്ചം ഉണ്ടായത്. ഈ കണക്കുകൂട്ടലുകളിൽ നിന്നാണ് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പ്രായം ഏകദേശം 1,370 കോടി വർഷങ്ങളാണ് എന്ന് നിർണയിക്കപ്പെട്ടത്.

ഈ അനുമാനങ്ങൾ എല്ലാം എഡ്വിൻ ഹബിളിന്റേത് അല്ല. എങ്കിലും ഇവയ്ക്ക് ആധാരമായ താത്വികവും നിരീക്ഷണാത്മകവും ആയ അടിത്തറ പാകിയത് ഹബിൾ ആയിരുന്നു എന്ന് നിസ്സംശയം പറയാം.

മേല്പറഞ്ഞത് കൂടാതെ ഒട്ടനവധി സംഭാവനകൾ അദ്ദേഹത്തിന്റേതായിട്ടുണ്ട്. എങ്കിലും ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിലെ നൊബേൽ സമ്മാനത്തിന് ഹബിൾ അർഹനായില്ല. ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തെ അന്ന് ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഒരു ശാഖയായി നോബൽ കമ്മിറ്റിക്കാർ പരിഗണിച്ചിരുന്നില്ല. ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തെ ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയപ്പോഴേക്കും ഹബിൾ കാല യവനികയിലേക്ക് മറയുകയും ചെയ്തു. ഹബിളിന് ഒപ്പം അത്രമേൽ സംഭാവനകൾ ചെയ്തിട്ടും ജ്യോതിശാസ്ത്ര രംഗത്തെ മറ്റൊരു വഴികാട്ടിയായ ലീവിറ്റിനേയും നോബൽ സൗഭാഗ്യം കടാക്ഷിച്ചില്ല. ജ്യോതിശാസ്ത്രം നൊബേലിന്റെ പരിധിയിൽ ഉൾപ്പെടുത്തപ്പെട്ടപ്പോഴേക്കും കാൻസർ ബാധിതയായി ലീവിറ്റും അന്തരിച്ചു എന്നത് കാലത്തിന്റെ മറ്റൊരു വിധിവൈപരീത്യം.

ഗ്യാലക്സികളുടെ വർഗീകരണം (Tuning-fork style diagram of the Hubble sequence) കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

അധികവായനയ്ക്ക്

Leave a Reply