ഹാരോള്‍ഡ് ഷേപ്‍ലി ആകാശഗംഗയിലെ നമ്മുടെ സ്ഥാനം നിര്‍ണ്ണയിച്ചതെങ്ങിനെ?

TK Devarajan
ടി.കെ. ദേവരാജ

 

“നമ്മള്‍ സൗരയൂഥത്തിലെ ദ്രാവകരൂപത്തില്‍ ജലം കാണപ്പെടുന്ന ഏകഗോളമായ ഭൂമിയിലാണ് അധിവസിക്കുന്നത്. സൗരയൂഥത്തിലെ ഗ്രഹങ്ങളെല്ലാം നമ്മില്‍ നിന്ന് 15 കോടി കി മീ അകലെയുള്ള സൂര്യന്‍ എന്ന നക്ഷത്രത്തെ പ്രദക്ഷിണം ചെയ്തുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.സൂര്യന്‍ ക്ഷീരപഥം എന്ന ഗാലക്സിയിലെ ഒരു നക്ഷത്രമാണ്. ഒരു ലക്ഷം പ്രകാശവര്‍ഷം വ്യാസവും 30000 പ്രകാശവര്‍ഷം കനവുമുള്ള പരിപ്പുവടയുടെ ആകൃതിതോന്നിപ്പിക്കുന്ന സഹസ്ര കോടി നക്ഷത്രങ്ങളുള്ള നക്ഷത്ര സമൂഹമാണ് ആകാശഗംഗ. അതിന്റെ കേന്ദ്രഭാഗത്തു നിന്ന് ഏകദേശം 27000 പ്രകാശവര്‍ഷം അകലെയാണ് സൂര്യന്‍. “

ഇതെല്ലാം കേള്‍ക്കുമ്പോള്‍ നമുക്കൊരു സംശയം തോന്നും. ഒരു കൂറ്റന്‍ പ്രപഞ്ച വസ്തുവിന്റെ ഒരു ചെറുതരി മാത്രമായി പറയാവുന്ന ഭൂമിയിലെ അതി സൂക്ഷ്മജീവിയായി വിശേഷിപ്പിക്കാവുന്ന മനുഷ്യന്,‍ അതിനകത്തിരുന്നു തന്നെ അതിന്റെ വലിപ്പവും അതില്‍ നമ്മുടെ സ്ഥാനവും എങ്ങനെയാണ് നിര്‍ണ്ണയിക്കാനാവുക? ഈ ചോദ്യത്തിന്റെ ഉത്തരം തേടിയുള്ള അന്വേഷണം ഒരു വ്യക്തിയുടെ ചിന്താ പദ്ധതിയിലേക്കാണ് നമ്മെ കൊണ്ടു ചെന്നെത്തിക്കുന്നത്. ഹരോള്‍ഡ് ഷേപ്‍ലി (Harlow Shapley) എന്ന അമേരിക്കന്‍ ജ്യോതി ശാസ്ത്രജ്ഞനാണത്.

ഹാരോള്‍ഡ് ഷേപ്‍ലി (Harlow Shapley)

അമേരിക്കന്‍ സ്റ്റേറ്റായ മിസൂറിയിലെ ഒരു ഗ്രാമീണ കര്‍ഷക കുടുംബത്തില്‍ 1885 നവംബര്‍ 2ന് ഇരട്ട കുട്ടികളിലൊരാളായാണ് ഹാരോള്‍ഡ് ഷേപ്‍ലി (Harlow Shapley) ജനിച്ചത്. സ്കൂള്‍‍ വിദ്യാഭ്യാസം പ്രാഥമികതലത്തില്‍ തന്നെ നിര്‍ത്തി. പിന്നീട് വീട്ടിലിരുന്നു വിഷയങ്ങള്‍ സ്വയം പഠിച്ചു. പതിനഞ്ചാം വയസ്സില്‍ ഒരു പ്രാദേശിക പത്രത്തിന്റെ ക്രൈംലേഖകനായി പണിയെടുത്തു വരുമാനമുണ്ടാക്കി. തുടര്‍ന്ന് ഇളയ സഹോദരനോടൊപ്പം സമീപത്തെ പേരെടുപ്പുള്ള ഒരു ഹൈസ്കൂളില്‍ അഡ്മിഷന് ശ്രമിച്ചെങ്കിലും ലഭിച്ചില്ല. പിന്നെ അത്ര മികവില്ലാത്ത മറ്റൊരു ഹൈസ്കൂളില്‍ അഡ്മിഷന്‍കിട്ടുകയും അവിടെ നിന്ന് ആറുവര്‍ഷം കൊണ്ട് പഠിക്കേണ്ടിയിരുന്ന കോഴ്സ് ഒരു വര്‍ഷം കൊണ്ട് പൂര്‍ത്തിയാക്കി മികച്ച രീതിയില്‍ പാസ്സാവുകയും ചെയ്തു. തുടര്‍ന്ന് ജേണലിസം പഠിക്കാനുള്ള ആഗ്രഹത്തോടെ മിസ്സൂറി യൂണിവേഴ്സിറ്റിയില്‍ അഡ്മിഷന്‍ തേടി. എന്നാലവിടെ ജേണലിസമില്ലാത്തതിനാല്‍ വിഷയ പട്ടികയില്‍ ആദ്യം കൊടുത്തിരുന്ന ആര്‍ക്കിയോളജി -ആസ്ട്രോണമി വിഷയങ്ങളില്‍ പറയാന്‍ വിഷമമുള്ള ആര്‍‍ക്കിയോളജി ഒഴിവാക്കി, ആസ്ട്രോണമിയെ കുറിച്ച് ഒരു ധാരണയുമില്ലാതെ അതു തെരെഞ്ഞെടുക്കുകയായിരുന്നു.പക്ഷേ അവിടെ പല പ്രശസ്തരായ അധ്യാപകരുടെയും കീഴില്‍ പഠിക്കാനായത് അദ്ദേഹത്തിന് വിഷയത്തില്‍ അതീവ താല്പര്യം സൃഷ്ടിച്ചു. 1910 ല്‍ എ ബി ഡിഗ്രിയും അടുത്തവര്‍ഷം എ എം ഡിഗ്രിയും സമ്പാദിച്ചു. പഠനകാലത്തു തന്നെ അദ്ദേഹം എഴുതിയ പ്രബന്ധം ഒരു ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്ര മാസികയില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. തുടർന്ന് ‍ പ്രസിദ്ധമായ പ്രിന്‍സ്റ്റണ്‍ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഒബ്സര്‍വേറ്ററിയില്‍ ഫെല്ലോ ആയി പ്രവേശനം ലഭിച്ചു. എഛ് ആര്‍ ഡയഗ്രത്തിലൂടെ പ്രശസ്തനായ ഹെന്‍റി നോറിസ് റസ്സല്‍ ആയിരുന്നു ആസ്ട്രൊണമി വിഭാഗത്തിന്റെ തലവന്‍. കുലീനവും നഗരപശ്ചാത്തലവുമുള്ള റസ്സലും ഗ്രാമീണയുവാവായ ഷേപ് ലിയും വിരുദ്ധ ധ്രുവങ്ങളെപ്പോലെ ഗവേഷണരംഗത്ത് നല്ല ജോടിയായി. ഇരട്ട നക്ഷത്രങ്ങളെ കുറിച്ചും സെ ഫീഡു താരങ്ങളെ കുറിച്ചും റസ്സലിന്റെ മാര്‍ഗ്ഗനിര്‍ദേശത്തോടെ ഷേപ്ലി ഗവേഷണം നടത്തി. 1914 ല്‍ ” On the Nature and Cause of Cepheid Variation,” എന്ന ഗവേഷണ പ്രബന്ധം പൂര്‍ത്തിയാക്കുകയും ചെയ്തു. തുടര്‍ന്ന് ഹാര്‍വാഡ് ഒബ്സര്‍വേറ്ററിയില്‍ സന്ദര്‍ശനത്തിനിടെ സോളന്‍ ബയിലി എന്ന ഗവേഷകനെ കണ്ടു മുട്ടിയത് വലിയ വഴിത്തിരിവായി. ഗോളീകൃത നക്ഷത്ര സമൂഹങ്ങളിലെ (globular clusters ) ചരനക്ഷത്രങ്ങളെ കുറിച്ച് പഠിക്കാന്‍ ഷേപ്‍ളിയെ പ്രേരിപ്പിച്ചത് അദ്ദേഹമാണ്. ആ വഴിയിലെ അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഗവേഷണമാണ് ആകാശഗംഗയുടെ വലിപ്പത്തെകുറിച്ചും അതില്‍ നമ്മുടെ സ്ഥാനത്തെ കുറിച്ചും വെളിച്ചം വീശിയത്. ഇനി അതെങ്ങിനെയാണെന്ന് നോക്കാം.

Messier 80 – ഗ്ലോബുലാർ ക്ലസ്റ്റർ കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

ആകാശത്ത് നാം കാണുന്ന നക്ഷത്രങ്ങളെല്ലാം തന്നെ സ്ഥിരശോഭയുള്ളവയാണ് . എന്നാല്‍ അപൂര്‍വ്വം ചിലതിന് നിശ്ചിത ഇടവേളകളില്‍ ശോഭാ വ്യതിയാനം സംഭവിക്കും. ഇത് രണ്ട് കാരണം കൊണ്ട് സംഭവിക്കാം. വ്യത്യസ്ത ശോഭയിലുള്ള ഇരട്ട നക്ഷത്രങ്ങള്‍ പരസ്പരം പ്രദക്ഷിണം ചെയ്യുമ്പോള്‍ നമുക്ക് അഭിമുഖമായി വരുന്ന നക്ഷത്രം ശോഭ കൂടിയതോ കുറഞ്ഞതോ എന്നതിനനുസരിച്ച് വരുന്ന മാറ്റമാണ് ഒന്ന്. പെഴ്സിയൂസ് നക്ഷത്രഗണത്തിലെ അല്‍ഗോള്‍ എന്ന നക്ഷത്രം ഉദാഹരണം. എന്നാല്‍ മറ്റൊരു കാരണത്താലും ഇത് സംഭവിക്കാറുണ്ട്. അവിടെ നിശ്ചിത ഇടവേളകളില്‍ ഒറ്റ നക്ഷത്രത്തിനു തന്നെ ശോഭയില്‍ മാറ്റം വരികയാണ്. അതിനുള്ളിലെ ആന്തരിക പ്രവര്‍ത്തനത്തിന്റെ ഫലമായി വികസിക്കുകയും ചുരുങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നതു മൂലമാണത്. സെഫിയൂസ് നക്ഷത്രഗണത്തിലെ ശോഭയില്‍ നാലാമതായ  നക്ഷത്രം  (ഡെല്‍റ്റ സെഫീ) ആണ് ഇത്തരത്തില്‍ കണ്ട ആദ്യ നക്ഷത്രം.1786 ല്‍ ജോണ്‍ഗുഡ്റിക്ക് എന്ന വാന നിരീക്ഷകനാണ് ഇതിനെ തിരിച്ചറിഞ്ഞത്. ‍ പിന്നീട് ധ്രുവനക്ഷത്രം ഉള്‍പ്പടെ പല നക്ഷത്രങ്ങളും ഈ സ്വഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നുഎന്നു ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ മനസ്സിലാക്കുകയും അത്തരം നക്ഷത്രങ്ങളെ സെഫീഡുകള്‍ എന്ന് വിളിക്കുകയും ചെയ്തു.

 ഹെന്‍‍‍റിയെറ്റ സ്വാന്‍ ലെവിറ്റ് (Henrietta Swan Leavitt)

1908ല്‍ സെഫീഡുകള്‍ വെള്ളിവെളിച്ചത്തിലേക്ക് വന്നു. അതിനിടയാക്കിയത് ഹെന്‍‍‍റിയെറ്റ സ്വാന്‍ ലെവിറ്റ്(Henrietta Swan Leavitt) എന്ന ഹാവാര്‍ഡ് ഒബ്സര്‍വേറ്ററിയിലെ ഗവേഷകയാണ്. (ഹെന്‍റിയെറ്റ സ്വാന്‍ ലെവിറ്റ്: പ്രപഞ്ചവികാസത്തിന് തിരികാട്ടിയവള്‍…!-ലൂക്ക ലേഖനം വായിക്കാം) ആകാശഗംഗയുടെ ഉപഗാലക്സിയായ മഗല്ലന്‍ ക്ലൗഡില്‍ ഇത്തരത്തിലുള്ള സെഫീഡുകളെ അവര്‍ കണ്ടെത്തുകയും അവയെ സൂക്ഷ്മമായി നിരീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്തു.പതിനാറ് സെഫീഡുകളെയാണ് തിരിച്ചറിഞ്ഞത്. അവയുടെ ശോഭാവ്യതിയാനത്തിന്റെ സമയവും അതിന്റെ കാഴ്ചയിലുള്ള ശോഭയും തമ്മില്‍ പ്രത്യേക തരത്തില്‍ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതായി മനസ്സിലാക്കി.

മഗല്യന്‍ ക്ലൗഡുകള്‍ ചെറുതും വലുതും കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

മഗല്ലന്‍ക്ലൗഡിലെ നക്ഷത്രങ്ങളെല്ലാം നമ്മെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം ഒരേ ദൂരത്തിലാണെന്ന് പറയാമല്ലോ. അപ്പോള്‍ ഈ നിരീക്ഷണത്തിന്റെ അര്‍ത്ഥം സെഫീഡുകളുടെ യഥാര്‍ത്ഥ ശോഭക്ക് അനുസൃതമായാണ് അവയുടെ ശോഭാവ്യതിയാനത്തിന്റെ കാലയളവ് എന്നാണല്ലോ. എങ്കില്‍ ഏതെങ്കിലും ഒരു സെഫീഡിന്റെ ശോഭാവ്യതിയാനസമയം അറിഞ്ഞാല്‍ അതിന്റെ യഥാര്‍ത്ഥ ശോഭ എന്തെന്ന് അനുമാനിക്കാനും കഴിയും. കാഴ്ചയിലുള്ള ശോഭയും യഥാര്‍ത്ഥശോഭയും താരതമ്യം ചെയ്താല്‍ അതിന്റെ ദൂരവും കണ്ടെത്താം. ഇതായിരുന്നു ലവിറ്റയുടെ വാദം.ഈ രീതി ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയാണ് ഒരുകോടി പ്രകാശവര്‍ഷം വരെ അകലെയുള്ള ഗാലക്സികളിലേക്കുള്ള ദൂരം നാം അളക്കുന്നത്.

ആകാശഗംഗയില്‍ സൂര്യന്‍, ഗ്ലോബുലര്‍ക്ലസ്റ്ററുകള്‍

പതിനായിരക്കണക്കിന് നക്ഷത്രങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്ന് ഗോളാകൃതിയില്‍ കാണുന്ന നക്ഷത്രസമൂഹമാണ് ഗ്ലോബുലര്‍ ക്ലസ്റ്ററുകള്‍ . നമ്മുടെ ഗാലക്സിയിലുള്‍പ്പടെ എല്ലാ ഗാലക്സികളിലും ആ കൂട്ടങ്ങളെ കാണാം. താരതമ്യേന പ്രായം ചെന്ന മഞ്ഞ-ചുവപ്പ് നക്ഷത്രങ്ങളാണ് അവയിലെ അംഗങ്ങള്‍. മാത്രമല്ല ഗാലക്സികളുടെ കേന്ദ്രത്തില്‍ നിന്ന് മാറി പുറം അതിരുകളിലാണ് അവ വിന്യസിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. അവയുടെ കൂട്ടത്തിലും പ്രതേകഇനം സെഫീഡുകള്‍ ഉണ്ട്. RR Lyre Cepheids എന്നാണവയെ വിളിക്കുന്നത്. താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ സമയത്തിലാണ് അവയുടെ ശോഭയില്‍ വ്യത്യാസം വരുന്നത്. ഒരേ ശോഭയും ഒരേ സമയവുമാണ് അവക്കെല്ലാം. യഥാര്‍ത്ഥശോഭ സൂര്യന്റെ ഏകദേശം 100 മടങ്ങാണ്. അതിനാല്‍ ഒരു സെ ഫീഡ് ഈ വിഭാഗത്തിലേതാണെന്ന് തിരിച്ചറിഞ്ഞാല്‍ കാഴ്ചയിലുള്ള ശോഭയുമായി താരമ്യപ്പെടുത്തി അതിലേക്കുള്ള ദൂരം കണ്ടെത്താനാവും.

RR Lyre നക്ഷത്രങ്ങളും സെഫീഡുകളും

ഗ്ലോബുലര്‍ ക്ലസ്റ്ററുകളിലെ RR Lyrae നക്ഷത്രങ്ങളെ കുറിച്ചായിരുന്നു ഷേപ്‍ലിയുടെ പഠനം. ഏകദേശം 140 ഓളം ഗ്ലോബുലര്‍ ക്ലസ്റ്ററുകള്‍ ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് കാണാനാവും. അവയിലേക്കുള്ള ദൂരം അദ്ദേഹം ഈ വിധം അളന്നു. അതിലൂടെ നമ്മുടെ ഗാലക്സിയുടെ ഒരു ത്രിമാനചിത്രം തെളിഞ്ഞുവന്നു.30000 പാര്‍സെക്ക് (ഒരു ലക്ഷം പ്രകാശവര്‍ഷം) അകലത്തിലാണ് അവ വിന്യസിക്കപ്പെട്ടതെന്ന് അദ്ദേഹം മനസ്സിലാക്കി. എന്ന് മാത്രമല്ല ഗാലക്സിയുടെ കേന്ദ്രത്തിൽ നിന്ന് 8000 പാര്‍സെക്ക് അകലെയാണ് നമ്മളെന്നും. അതെങ്ങിനെയെന്നല്ലേ?

സെഫീഡുകളുടെ ശോഭാവ്യതിയാനത്തിന്റെ ഗ്രാഫ്

നമ്മള്‍ രാത്രി ഒരു നഗരത്തില്‍ വഴിയറിയാതെ ഒറ്റപ്പെട്ടുപോയി എന്ന് കരുതുക. നഗരത്തിന്റെ എട്ട് മൂലയിലും കൂറ്റൻ ഫ്ലഡ് ലൈറ്റുകള്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ളത് നമുക്ക് കാണാം. അവയിലേക്കുള്ള ദൂരവും പ്രകാശ തീക്ഷ്ണത നോക്കി അനുമാനിക്കാവും. എങ്കില്‍ നമ്മുടെ സ്ഥാനം നഗരത്തില്‍ എവിടെയെന്ന് ഈ അറിവ് ഉപയോഗപ്പെടുത്തി കണ്ടെത്താനാവുമല്ലോ. ഹാരോള്‍ഡ് ഷേപ്‍ലി ചെയ്തത് അതാണ്.


അധികവായനയ്ക്ക്

  1. North, John The Fontana History of Astronomy and Cosmology, Fontana Press.
  2. Chaisson, Eric & Steve Mc Millon , Astronomy Today,
  3. Bok, Bart J . Harlow Shapley. National Academy of Sciences

Leave a Reply