Read Time:8 Minute

തമോദ്വാരങ്ങളുടെ സിംഫണിക്ക് കാതോർത്ത് ഇന്ത്യൻ പൾസാർ ടൈമിങ് അറേ

InPTA യുടെ ആദ്യത്തെ ഔദ്യോഗിക ഡാറ്റാ റിലീസ് സംബന്ധിച്ച പത്രക്കുറിപ്പ്

ഇന്ത്യൻ പൾസാർ ടൈമിങ് അറേ (InPTA)യുടെ ആദ്യത്തെ ഔദ്യോഗിക ഡാറ്റാ റിലീസ് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. പബ്ലിക്കേഷൻസ് ഓഫ് ദി ആസ്‌ട്രോണമിക്കൽ സൊസൈറ്റി ഓഫ് ഓസ്ട്രേലിയ (PASA) എന്ന അന്താരാഷ്ട്ര ജേർണലിൽ ഈ പഠനം ലഭ്യമാണ് (Tarafdar et al. 2022, https://doi.org/10.1017/pasa.2022.46). കുറഞ്ഞ ആവൃത്തിയിലുള്ള ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനായി ഇന്റർനാഷണൽ പൾസാർ ടൈമിങ് അറേയുമായി (IPTA) ചേർന്ന് പ്രവർത്തിക്കുന്ന നാൽപ്പതോളം ഇന്തോ -ജാപ്പനീസ് റേഡിയോ -ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ സഹകരണമാണ് InPTA. പൂനെയ്ക്ക് സമീപം നാഷണൽ സെന്റർ ഫോർ റേഡിയോ അസ്ട്രോണമി (NCRA-TIFR) പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്ന നവീകരിച്ച ജയന്റ് മീറ്റർവേവ് റേഡിയോ ടെലിസ്‌കോപ്പ് (uGMRT) ഉപയോഗിച്ചുള്ള മൂന്നര വർഷത്തെ നിരീക്ഷണത്തിൽ നിന്നാണ് ഇത് സാധ്യമായത്.

വിവിധ റേഡിയോ ആവൃത്തികളിൽ ഒരേ സമയം നിരീക്ഷണം നടത്താം എന്നുള്ളത് uGMRTയുടെ സവിശേഷതയാണ്. ഇതിനാൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ നക്ഷത്രാന്തര സാന്ദ്രത വളരെയധികം കൃത്യതയോടെ അളക്കാൻ InPTAയ്ക്കു സാധിക്കും . IPTAയുടെ സംയോജിത ഡാറ്റാ സമുച്ചയത്തിലേക്ക് ഇത് ഒരു നിർണായക സംഭാവനയാണ്.

ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങളുടെ നേരിട്ടുള്ള പ്രഭാവം കണ്ടെത്തിയത് 2015-ൽ ആണ് (2017-ലെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നൊബേൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചത് ഈ കണ്ടെത്തലിനാണ്). ഇത് ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങളുടെ ശാഖയ്ക്ക് ഉള്ള പ്രാധാന്യം ഊട്ടിയുറപ്പിച്ചു. ഇതുവരെ കണ്ടെത്തി യ ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്ഭവം പല സൗരപിണ്ഡം കണക്കു ഭാരമുള്ള തമോദ്വാരങ്ങളുടെയോ (stellar mass black holes) ന്യൂട്രോൺ സ്റ്റാറുകളുടെയോ ലയനത്തിന്റെ അവസാനഘട്ടങ്ങളിൽ നിന്നാണ്. അത്തരം സിഗ്നലുകളുടെ ദൈർഘ്യം വളരെ കുറവാണ് (ഒരു സെക്കന്റിന്റെ ചെറിയൊരംശം മാത്രം ). എന്നാൽ ചില തമോദ്വാരങ്ങളുടെ ഭാരം ദശലക്ഷണക്കിനു സൗരപിണ്ഡം വരെ ഉണ്ടാകും (supermassive black holes; SMBH). അത്തരം അതിബൃഹത്തായ തമോദ്വാരങ്ങളുടെ ലയനം മൂലമുണ്ടാകുന്ന തരംഗങ്ങൾ ഭൂമിയിൽ ഉള്ളതോ ഭാവിയിൽ ബഹിരാകാശത്തെ അടിസ്ഥാ നമാക്കിയുള്ളതോ ആയ ഡിറ്റക്ടറുകൾക്ക് കണ്ടെത്താവുന്ന പരിധിക്കപ്പുറം ദൈർഘ്യമുള്ളതായിരിക്കും.

InPTA ശാസ്ത്രജ്ഞർ പറയുന്നു “ഇതുവരെ നമുക്ക് കണ്ടെത്താനായിട്ടുള്ള തരംഗങ്ങൾ കടൽത്തീരത്ത് ഉച്ചത്തിൽ ആഞ്ഞടിക്കുന്ന വലിയ ഇടവിട്ടുള്ള തിരമാലകൾക്ക് സമാനമാണ്. എന്നാൽ ബില്ല്യൺ സെക്കൻഡിൽ ഒരിക്കൽ ആന്ദോളനം ചെയ്യുന്ന ചെറിയ തരംഗങ്ങളാൽ നിറഞ്ഞുനിൽക്കുകയാണ് പ്രപഞ്ചം . ഒരു സിംഫണി സങ്കൽപ്പിക്കുക. ഉച്ചസ്ഥായിൽ ഉള്ള സംഗീ ത ഉപകരണങ്ങൾ ചില പ്രത്യേക സമയങ്ങളിൽ മാത്രം വായിക്കുമ്പോൾ ബാസ് ഉപകരണങ്ങൾ കച്ചേരിയിൽ ഉടനീളം പ്രയോഗിക്കുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങളുടെ പരസ്പരബന്ധം പ്രകൃതിസംവിധാനം ചെയ്ത ഒരു സിംഫണി ക്ക് സമാനമാണ്. ഇതുവരെയ്ക്കും നമ്മൾ ശ്രവിച്ചി രുന്നത് ഉച്ചസ്ഥായിലുള്ള സിഗ്നലുകൾ മാത്രമാണ് എന്നാൽ ഈ കോസ്മിക് സിംഫണിയുടെ അടിസ്ഥാ നമായിട്ടുള്ള ബാസ്സ് ശ്രവിക്കാൻ PTA കൾക്ക് കഴിയും.”

Artistic impression of multipath scattering of different frequencies in a radio beam Credits- *Digital artworks and animations by Fazal Kareem, Neel Kolhe and Churchil Dwivedi using Universe Sandbox 2, DALL.E and Midjourney*

തമോദ്വാരങ്ങൾക്ക് ശേഷം പ്രപഞ്ചത്തിൽ ഏറ്റവും കൂടുതൽ സാന്ദ്രത ഉള്ളതു പൾസാർ എന്ന നക്ഷത്രങ്ങൾക്കാണ്. സൂര്യനെക്കാൾ പിണ്ഡമുള്ള ഈ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ അച്ചുതണ്ടിലുള്ള കറക്കം വളരെ വേഗതയും കൃത്യതയും ഉള്ളതിനാൽ ഇസിജി മെഷീനിൽ ഹൃദയമിടിപ്പ് കാണുന്ന പോലെയാണ് അവയിൽ നിന്നുള്ള റേഡിയോ വികിരണങ്ങൾ നമുക്ക് കാണാൻ സാധിക്കുക. അതിനാൽ പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഘടികാരം എന്ന് വരെ ഇവ അറിയപ്പെടാറുണ്ട്. പുനരുജ്ജീവിപ്പിക്കപ്പെട്ട, ഉയർന്ന വേഗത്തിൽ കറങ്ങുന്ന മില്ലി സെക്കന്റ് പൾസാറുകൾ (millisecond pulsars – MSP) എന്ന ഒരു പ്രത്യേക തരം നക്ഷത്രങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള റേഡിയോ വികിരണങ്ങൾ ഭൂമിയിൽ എത്തുന്ന സമയത്തിൽ ഉണ്ടാവുന്ന നേരിയ വ്യതിയാനങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കുന്നത് മേൽപ്പറഞ്ഞകുറഞ്ഞ ആവൃത്തിയിലുള്ള ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങളെ കണ്ടുപിടിക്കാൻ നമ്മളെ പ്രാപ്തരാക്കും.

എന്നാൽ ഇതത്ര എളുപ്പമല്ല, InPTA സം ഘത്തിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ വിശദീകരിക്കുന്നു, “സിംഫണിയി ലെ ബാസ്സ് നോട്ടുകൾ കേൾക്കാൻ സാധിക്കാത്ത വിധത്തിൽ അവയെ മറയ്ക്കുന്ന ചില ശബ്ദങ്ങൾ ഉണ്ട്. യഥാർത്ഥ സിംഫണി ആസ്വദിക്കാൻ ഈ ശല്യപ്പെടുത്തുന്ന ശബ്ദങ്ങൾ നമ്മൾ അരിച്ചുമാറ്റണം. നക്ഷത്രാന്തര കാലാവസ്ഥയാണ് (interstellar weather) ഇത്തരം ആരവങ്ങളിൽ ഏറ്റവും ശക്തമായത്. പൾസാറുകളിൽ നിന്നും വരുന്ന റേഡിയോ വികിരണങ്ങൾക്ക് (ഒരു സമുദ്രത്തിനു സമമായ) ഇലക്ട്രോണുകളാൽ നി റഞ്ഞ നക്ഷത്രാന്തരപാതയി ൽ ആകിർണ്ണനം സം ഭവിക്കുന്നു. ഇത് കൂടാതെ പ്രക്ഷുബ്ധമായ ഇത്തരം പാതയിലൂടെ വരുന്ന വികിരണങ്ങൾ ചിതറിപ്പോകാനും സാധ്യതയുണ്ട്. മാതൃക നിർമിക്കാൻ (modelling) പ്രയാസമുള്ള ഇത്തരം പ്രഭാവങ്ങളെ കഴി യുന്നത്ര കൃത്യ തയോ ടെ അളക്കുക എന്നതാണ് ഏക പോംവഴി . ഇതാണ് InPTA ഇപ്പോൾ ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. ഞങ്ങളുടെ നിരീക്ഷകങ്ങൾ ആയ മില്ലി സെക്കൻഡ് പൾസറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അവയി ൽ നക്ഷത്രാന്തരമാധ്യമം സൃഷ്ടിക്കുന്ന പ്രകമ്പനങ്ങൾ വളരെ കൃത്യമായി അളന്നിരിക്കുന്നു. ഇതുവഴി മറ്റു PTA കളുടെ ഒപ്പം നമുക്ക് പ്രപഞ്ചത്തിലെ തമോദ്വാരങ്ങളുടെ സിംഫണി കേൾക്കാൻ സാധിക്കും.

Illustrative animation of pulsar radio beam travelling across clouds of dynamic interstellar medium | Credit : *Digital artworks and animations by Fazal Kareem, Neel Kolhe and Churchil Dwivedi using Universe Sandbox 2, DALL.E and Midjourney* | Full size- Animation

പതിഞ്ഞ ആവൃത്തിയിലുള്ള ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങൾക്കുള്ള ആഗോള പ്രവർത്തനം കൂടാതെ , ഇന്തോ -ജാപ്പനീസ് സഖ്യത്തിന്റെ സമീപകാല കണ്ടെത്തലുകളുടെയും നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന പഠനങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാനം കൂടെയാണ് InPTA ഡാറ്റാറിലീസ്. വിവിധ PTA-കൾക്കിടയിലുള്ള ഡാറ്റയുടെ സംയോജനം നടക്കുന്നതിനാൽ, സമീപഭാവിയിൽ തന്നെ കുറഞ്ഞ ആവൃത്തിയിലുള്ള ഗുരുത്വാ കർഷണ തരം ഗങ്ങളുടെ കണ്ടെത്തൽ പ്രതീക്ഷിക്കാം.