പൾസാറുകളുടെ പൾസുകൾ പറയുന്ന കഥ

Read Time:11 Minute

ഡോ.എൻ.ഷാജി

ഫിസിക്സ് അധ്യാപകൻ

ലൂക്ക എഡിറ്റോറിയൽ ബോർഡ് അംഗം

തത്സമയം കാണാം – 2023 ജൂൺ 29-നു രാത്രി ഇന്ത്യൻ സമയം 10.30-ന്

ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്രത്തിൽ താത്പര്യമുള്ളവരെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട ഒരു വാർത്ത ഇന്നു വരാനിരിക്കുന്നു. അതു എന്തെന്നു മനസ്സിലാക്കാൻ ആദ്യം പൾസാറുകൾ (pulsars) എന്താണെന്ന് അറിയണം. അതറിയാൻ ന്യൂട്രോൺ സ്റ്റാറുകൾ (neutron stars) എന്താണെന്ന് അറിയണം.

നക്ഷത്രങ്ങളുടെ പരിണാമത്തിന്റെ അവസാന ദശയിൽ ചില നക്ഷത്രങ്ങൾ എത്തിച്ചേരാൻ സാധ്യതയുള്ള ഒരു അവസ്ഥയെയാണ് ന്യൂട്രോൺ സ്റ്റാർ എന്ന് പറയുന്നത്. സൂര്യനെപ്പോലുള്ള ദ്രവ്യമാനം കുറഞ്ഞ നക്ഷത്രങ്ങൾ ഒടുവിൽ വെള്ളക്കുള്ളന്മാർ (white dwarf) ആയിത്തീരും. വളരെ മാസ് കൂടിയവ തമോദ്വാരങ്ങളായി (black hole) മാറാൻ സാധ്യതയുണ്ട്.

ഇവയ്ക്കിടയിൽ മാസ്സുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളാണ് ന്യൂട്രോൺ താരങ്ങളായി മാറുക. വെള്ളക്കുള്ളന്മാർക്ക് ഒരു മാസ് പരിധിയുണ്ട് അത് സൂര്യൻറെ മാസിന്റെ 1.4 ഇരട്ടിയാണ്. ഇത് ചന്ദ്രശേഖർ സീമ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഇന്ത്യൻ വംശജനായ നോബൽ പുരസ്കാര ജേതാവായ സുബ്രഹ്മണ്യം ചന്ദ്രശേഖർ ആണ് ഇത് കണ്ടെത്തിയത്. അതിനേക്കാളും കുറച്ചുകൂടി മാസ്സുള്ളവ ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രങ്ങളായി മാറും. ഒരു നക്ഷത്രം ന്യൂട്രോൺ സ്റ്റാറായി മാറുമ്പോൾ അതിന്റെ വലിപ്പം ലക്ഷക്കണക്കിന് കിലോമീറ്റർ എന്നതിൽ നിന്നും ഏതാനും കിലോമീറ്റർ എന്ന നിലയിലേക്ക് ചുരുങ്ങും. അതിനിടയിൽ അവയുടെ കറങ്ങൽ വേഗം വളരെ കൂടും. സൂര്യനെ പോലെയുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾ ഏതാനും ആഴ്ചകൾ കൊണ്ട് ഒരു വട്ടം സ്വയം തിരിയുമ്പോൾ ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രങ്ങൾ അതിനേക്കാളും വളരെ ഏറെ സ്പീഡിലായിരിക്കും സ്വയം തിരിയുന്നത്. അങ്ങനെ തിരിയുന്നതിനൊപ്പം തന്നെ അവയുടെ ധ്രുവങ്ങളുടെ ദിശയിൽ റേഡിയോ തരംഗങ്ങളെ പുറപ്പെടുവിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കും. ഒരു ലൈറ്റ് ഹൗസിൽ നിന്ന് വെളിച്ചം വരുന്നത് പോലെ ഇവ പൾസായി നിരീക്ഷിക്കാൻ ചിലപ്പോൾ കഴിയും.

Illustration of the “lighthouse” effect produced by a pulsar. – ലൈറ്റ് ഹൗസിൽ നിന്ന് വെളിച്ചം വരുന്നത് പോലെ ഇവ പൾസായി നിരീക്ഷിക്കാൻ ചിലപ്പോൾ കഴിയും.

ഇത്തരത്തിലുള്ള പൾസുകളെ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതുകൊണ്ട് ഇവയെ പൾസാറുകൾ എന്നു വിളിക്കുന്നു. ആദ്യ പൾസാറുകളെ കണ്ടെത്തിയത് 1967ലാണ്. നൂറുകണക്കിന് പ്രാവശ്യം പൾസുകൾ അയക്കുന്ന ന്യൂട്രോൺ സ്റ്റാറുകൾ ഉണ്ട്. ഇവയെ മില്ലി സെക്കൻഡ് പൾസാറുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. അവയുടെ പീരിയഡ് ഏതാനും മില്ലി സെക്കൻഡ് ആയിരിക്കും എന്നതാണ് ഇതിനു കാരണം ഒരു സെക്കൻഡിന്റെ ആയിരത്തിലൊന്നാണ് ഒരു മില്ലി സെക്കൻഡ്. ഈ പൾസുകൾ വളരെ കൃത്യമായ ഇടവേളകളിൽ വരുന്നു എന്നത് ആദ്യകാലത്ത് അത്ഭുതമായി തോന്നിയിരുന്നു. ഈ പൾസറുകളെ വേണമെങ്കിൽ ഒന്നാന്തരം ക്ലോക്കുകളായി ഇവയെ ഉപയോഗിക്കാം.

അറ്റോമിക് ക്ലോക്കുകളുടെ സഹായത്തോടെ പരിശോധിക്കുമ്പോൾ പൾസാറുകളുടെ പൾസുകൾ എത്തുന്ന സമയത്തിൽ വളരെ ചെറിയ മാറ്റങ്ങൾ ഇടയ്ക്ക് സംഭവിക്കുന്നതായി കണ്ടിട്ടുണ്ട്. അതിന് ഒരു കാരണം പ്രപഞ്ചത്തിലൂടെ സഞ്ചരിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഗുരുത്വതരംഗങ്ങൾ (gravitational waves) ആവാം എന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ കരുതുന്നു. 2015 ൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ആദ്യമായി ഗുരുത്വ തരംഗങ്ങളെ നേരിട്ടു നിരീക്ഷിച്ചിരുന്നു. അതിൻറെ പേരിലാണ് 2017 ലെ നോബൽ പുരസ്കാരം നൽകപ്പെട്ടത്.

പൾസറുകളെ നിരീക്ഷിച്ച് ഗുരുത്വതരംഗങ്ങളെ കുറിച്ച് പഠിക്കുക എന്നത് കുറച്ചു വർഷങ്ങളായി ഏതാനും ശാസ്ത്ര സംഘങ്ങൾ ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ഒരു വലിയ പ്രോജക്ട് ആണ്. അമേരിക്കയിലും യൂറോപ്പിലും ആസ്ട്രേലിയയിലും ഉള്ള ഗവേഷണ ടീമുകൾ ഇവ പഠിക്കുന്നുണ്ട്. കൂടാതെ ഇന്ത്യയിൽ, മഹാരാഷ്ട്രയിൽ, പൂനയ്ക്കടുത്ത് സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന കൂറ്റൻ റേഡിയോ ടെലിസ്കോപ്പ് ശൃംഖല (Giant Metrewave Radio Telescope- GMRT) ഉപയോഗിച്ചും ഒരു സംഘം ശാസ്ത്രജ്ഞർ പഠനങ്ങൾ നടത്തുന്നുണ്ട്. 45 മീറ്റർ വ്യാസമുള്ള 30 ആന്റിനകൾ അടങ്ങുന്ന ഈ സംവിധാനം ലോക പ്രശസ്തമാണ്. ഇവരെല്ലാവരും ചേർന്ന് വിവരങ്ങൾ കൈമാറുകയും പഠനങ്ങൾ ഏകോപിപ്പിക്കുയും ചെയ്യുന്നു. ഏതാണ്ട് 60 മില്ലി സെക്കൻഡ് പൾസാറുകളെയാണ് ഇവർ വർഷങ്ങളായി നിരീക്ഷിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നത്. അവർ ഒരു വലിയ കണ്ടുപിടുത്തത്തെ സംബന്ധിച്ച വിവരങ്ങൾ പുറത്തുവിടുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്.

***Giant Metrewave Radio Telescope- GMRT***

രണ്ടു വൻ തമോഗർത്തങ്ങൾ പരസ്പരം ഗുരുത്വാകർഷണത്താൽ ഒന്ന് മറ്റൊന്നിനെ ചുറ്റുമ്പോൾ ഗുരുത്വ തരംഗങ്ങൾ (gravitational waves) പുറത്തുവിട്ടുകൊണ്ടിരിക്കും. സൂര്യനെക്കാളും കോടിക്കണക്കിനു മടങ്ങു മാസുള്ള തമോദ്വാരങ്ങൾ (Supermassive black holes) പ്രപഞ്ചത്തിൽ ഉണ്ട്. അവ രണ്ടെണ്ണം താരതമ്യേന അടുത്ത് ചേർന്ന് ഇരട്ടകളായി പരസ്പരം ചുറ്റുമ്പോൾ നമുക്ക് നിരീക്ഷിക്കാൻ സാധിക്കുന്ന തരംഗങ്ങൾ പുറത്തുവരും. ഗുരുത്വ തരംഗങ്ങൾ എല്ലാം പ്രകാശവേഗത്തിലാണ് സഞ്ചരിക്കുക. എന്നാൽ അവയ്ക്ക് ആവൃത്തിയും (frequency) തരംഗദൈർഘ്യവും വ്യത്യസ്തമാകാം. പൾസാർ സമയം അളക്കുന്ന രീതി (Pulsar Time Array) ഉപയോഗിച്ച് നാനോ ഹെർട്സ് (nanohertz = 10^-9 Hz) ആവൃത്തിയുള്ള തരംഗങ്ങളെയാണ് നിരീക്ഷിക്കുക അവയുടെ തരംഗദൈർഘ്യം പ്രകാശവർഷങ്ങൾ വരാം. ഇത്തരത്തിലുള്ള തരംഗങ്ങളെ കണ്ടെത്തിയതു സംബന്ധിച്ച വിവരങ്ങളാണ് ഇന്നു പുറത്തുവരിക എന്നു കരുതുന്നു.

യു. എസ്. എ.യിലെ ഒരു സംഘം (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves = NANOGrav), യൂറോപ്പിലെ 5 ടെലിസ് കോപ്പുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന മറ്റൊരു സംഘം (European Pulsar Timing Array – EPTA), ഇന്ത്യയിലെ GMRT സംവിധാനം ഉപയോഗിക്കുന്ന സംഘം (International Pulsar Timing collaboration -IPTA). ചൈനയിലെ 500 മീറ്റർ ടെലിസ്കോപ്പ് (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope – FAST) ഉപയോഗിക്കുന്ന മറ്റൊരു സംഘം, ഇവർ എല്ലാം നടത്തിയ നിരീക്ഷണ ഫലങ്ങളാണ് ഇന്നു പ്രഖ്യാപിക്കുന്നത്.

ചൈനയിലെ 500 മീറ്റർ ടെലിസ്കോപ്പ് (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope – FAST)

ഒരു പക്ഷെ, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ തുടക്കകാലത്ത് ഉണ്ടായ ഗുരുത്വതരംഗങ്ങളെയും അവർ നിരീക്ഷിച്ചിട്ടുണ്ടാകാം. എങ്കിൽ അതൊരു വലിയ സംഭവമാകും കാരണം ഇതുവരെയുള്ള നിരീക്ഷണങ്ങളിൽ പ്രപഞ്ചത്തിന് ഏതാണ്ട് നാല് ലക്ഷം വർഷം പ്രായമുള്ളപ്പോൾ യാത്ര ആരംഭിച്ച പശ്ചാത്തല വികിരണമാണ് നമ്മൾ നിരീക്ഷിച്ചിട്ടുള്ളതിൽ ഏറ്റവും പഴക്കമുള്ളത്. എന്നാൽ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആരംഭത്തിൽ തന്നെ ഗുരുത്വ തരംഗങ്ങൾ ഉണ്ടായിട്ടുണ്ടാകാം. അവ ഇപ്പോൾ ഒരു പശ്ചാത്തലമായി (gravitational wave background) ഇവിടെയൊക്കെ കറങ്ങിത്തിരിയുന്നുണ്ടാകും. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പ്രായം ഒരു സെക്കൻഡിനേക്കാളും വളരെ കുറവുള്ളപ്പോൾ തന്നെ ഇത്തരം തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടാകാം. ഇതാണ് ഒരു സാദ്ധ്യത. ഏതായാലും നമുക്ക് പത്രസമ്മേളനത്തിനായി കാത്തിരിക്കാം.