Read Time:18 Minute
പ്രൊഫ. കെ. പാപ്പൂട്ടി
മനുഷ്യന്‍ ആദ്യമായി ഒരു തമോഗര്ത്തത്തിന്റെ ചിത്രമെടുത്തിരിക്കുന്നു. പ്രകാശത്തിനുപോലും രക്ഷപ്പെടാനാവാത്തത്ര ഗുരുത്വബലമുള്ള തമോഗര്ത്തത്തിന്റെ ചിത്രമെടുത്തതെങ്ങനെ? എന്തുകൊണ്ടാണ് തമോഗര്‍ത്തത്തന്റെ ചിത്രമെടുക്കാന്‍ ഇത്രകാലം കാത്തിരിക്കേണ്ടിവന്നത്? ഇതിനെല്ലാമുള്ള മറുപടിയാണ് ഇവന്റ് ഹൊറൈസണ്‍ ടെലിസ്കോപ്പ് നമുക്ക് തരുന്നത്.
കഴിഞ്ഞ രണ്ടു വര്‍ഷത്തിലേറെയായി ലോകത്തിന്റെ പല മൂലകളില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള 8 റേഡിയോ ടെലിസ്കോപ്പുകള്‍ ഒരത്ഭുത വസ്തുവിനെ ക്യാമറയില്‍ കുടുക്കാനുള്ള ശ്രമത്തിലായിരുന്നു. വിര്‍ഗോക്ലസ്റ്റര്‍ എന്ന ഗാലക്സി കുടുംബത്തിലെ M87 (മെസ്സിയേ 87) എന്ന ഭീമന്‍ ഗാലക്സിയുടെ കേന്ദ്രത്തിലുള്ള ഭീമന്‍ തമോഗര്‍ത്തത്തെയാണ് അവ ലക്ഷ്യമിട്ടത്. ഇവന്റ് ഹൊറൈസണ്‍ ടെലിസ്കോപ്പ് എന്നാണ് ഈ 8 ടെലിസ്കോപ്പുകളുടെ വ്യൂഹം അറിയപ്പെടുന്നത്. ഹാര്‍വാഡ് – സ്മിത് സോണിയന്‍ വാന നിരീക്ഷണ കേന്ദ്രത്തിലെ ഷെഫേഡ് എസ്സ് സോള്‍മാന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള 200 ലധികം പ്രശസ്ത ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെയും കമ്പ്യൂട്ടര്‍ വിദഗ്ധരുടെയും ഒരു സംഘമാണ് ഈ പ്രൊജക്റ്റിനു പിന്നില്‍ പ്രവര്‍ത്തിച്ചത്. കഴിഞ്ഞ ഏപ്രില്‍ 10ന് അവര്‍ തങ്ങളുടെ വിജയം ലോകത്തിനു മുന്നില്‍ പ്രഖ്യാപിച്ചു. ഒരു തമോഗര്ത്തത്തിന്റെ ഫോട്ടോ ആദ്യമായി കാണുകയായിരുന്നു ലോകത്തെങ്ങുമുള്ള ശാസ്ത്ര തല്പരര്‍. അവര്‍ ഹര്‍ഷാരവത്തോടെ അതിനെ സ്വീകരിച്ചു.
ചിക്കാഗോ സര്‍വകലാശാല ഭൂമിയുടെ തെക്കേ ധ്രുവത്തില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള സൗത്ത് പോള്‍ ടെലിസ്കോപ്പ്, ഹവായ് ദ്വീപിലെ രണ്ട് ടെലിസ്കോപ്പുകള്‍, മെക്സിക്കോയിലും അരിസോണ പര്‍വതനിരയിലും ചിലിയിലെ അത്തക്കാമാ മരുഭൂമിയിലും സ്പെയിനിന്റെ സിയേറാ നെവാദായിലും ഉള്ള ടെലിസ്കോപ്പുകള്‍ എന്നിവയാണ് ഇവന്റ് ഹൊറൈസണ്‍ ടെലിസ്കോപ്പിലെ അംഗങ്ങള്‍. ഇവയൊന്നും തമോഗര്‍ത്ത നിരീക്ഷണത്തിനായി നിര്‍മിച്ചവയല്ല. മുമ്പേയുള്ള റേഡിയോ ടെലിസ്കോപ്പുകളെ ഈ ആവശ്യത്തിനു പ്രയോജനപ്പെടുത്തി എന്നേ ഉള്ളൂ. 1.33 മില്ലിമീറ്റര്‍ റേഡിയോ തരംഗങ്ങളെ ആണ് അവ ചിത്രമെടുക്കാന്‍ ഉപയോഗിച്ചത്. സാധാരണ പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് ഗാലക്സി കേന്ദ്രങ്ങളെ നിരീക്ഷിക്കുക സാധ്യമല്ല. കാരണം, അവയ്ക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ധൂളീപടലങ്ങള്‍ക്കിപ്പുറം പ്രകാശം എത്തില്ല. എന്നാല്‍, റേഡിയോ തരംഗങ്ങള്‍ ധൂളീപടല മേഘങ്ങളെ ഭേദിച്ച് ഇപ്പുറമെത്തും ഈ റേഡിയോ തരംഗങ്ങള്‍ സ്വീകരിച്ച് ദൃശ്യചിത്രങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നത് കമ്പ്യൂട്ടറുകളാണ്.
കടപ്പാട് വിക്കിമീഡിയ കോമണ്‍സ്
എന്താണ് തമോഗര്‍ത്തം എന്നോ, എന്തിനാണ് മെസ്സിയേ 87 എന്ന ഗാലക്സിയെ തന്നെ ലക്ഷ്യമിട്ടതെന്നോ, എന്തിനാണ് ഒരു വലിയ ടെലിസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിക്കാതെ 8 ഇടത്തരം ടെലിസ്കോപ്പുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചതെന്നോ നമ്മള്‍ പറഞ്ഞില്ല. ഇനി അതിലേക്ക്.
എന്താണ് തമോഗര്‍ത്തം
തമോഗര്‍ത്തം: ജ്വലിച്ചുതീര്‍ന്ന നക്ഷത്രങ്ങളുടെ കാമ്പുകള്‍ക്ക് എന്തു സംഭവിക്കും എന്ന് സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ ആദ്യം പഠനം നടത്തിയത് 1920-30 കാലത്ത് സുബ്രഹ്മണ്യം ചന്ദ്രശേഖര്‍ ആണ്. കാമ്പ് തണുത്ത്, ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം മൂലം ചുരുങ്ങി, ഒരു വെള്ളക്കുള്ളന്‍ (white dwarf) ആയി മാറും; ഇലക്ട്രോണ്‍ അപവര്‍ജക മര്‍ദം എന്ന പ്രതിഭാസം തുടര്‍ന്നുള്ള സങ്കോചത്തെ തടയും; എന്നാല്‍ നക്ഷത്രക്കാമ്പിന്റെ മാസ്സ് 1.4 സൗരമാസ്സിലും കൂടിയാല്‍ ഗുരുത്വബലത്തെ തടയാന്‍ കഴിയാതെ തുടര്‍ന്നും അത് ചുരുങ്ങി വ്യാപ്തം പൂജ്യമായി, അപ്രത്യക്ഷമാകും – ഇതായിരുന്നു ചന്ദ്രശേഖറിന്റെ നിഗമനം. 1.4 സൗരമാസ് എന്നത് ചന്ദ്രശേഖര്‍ ലിമിറ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു. നക്ഷത്രം അപ്രത്യക്ഷമാകും എന്ന നിഗമനത്തോട് പലരും യോജിച്ചില്ല. തുടര്‍ന്നുള്ള പഠനങ്ങള്‍ കാണിച്ചത്, നക്ഷത്രം ചുരുങ്ങുമ്പോള്‍ കാമ്പിലെ പ്രോട്ടോണുകളും ഇലക്ട്രോണുകളും സംയോജിച്ച് ന്യൂട്രോണുകളായി മാറുകയും അങ്ങനെ അതൊരു ന്യൂട്രോണ്‍ നക്ഷത്രമായി മാറുകയും ചെയ്യും എന്നാണ്. ന്യൂട്രോണ്‍ അപവര്‍ജക മര്‍ദം ആണ് തുടര്‍ന്നുള്ള സങ്കോചത്തെ തടയുക. നക്ഷത്രക്കാമ്പിന്റെ മാസ്സ് 2.6 സൗരമാസ്സിലും അധികമാണെങ്കില്‍ സങ്കോചം നില്‍ക്കാതെ തുടരുകയും ഷ്വാര്‍ത്‌സ് ചൈല്‍ഡ് വ്യാസാര്‍ധം (Schwarzchild radius) എന്ന പരിധിയ്ക്കുള്ളിലേക്ക് ചുരുങ്ങിയാല്‍ അത് ദൃശ്യപ്രപഞ്ചത്തില്‍ നിന്ന് അപ്രത്യക്ഷമാകുകയും ചെയ്യും എന്ന് ഓപ്പന്‍ ഹൈമറുടെയും മറ്റും പഠനങ്ങള്‍ വ്യക്തമാക്കി. അതിലേക്ക് പതിക്കുന്ന ഏതു പദാര്‍ഥത്തെയും അത് സ്വീകരിക്കും. എന്നാല്‍ അതില്‍ നിന്ന് ഒന്നും, പ്രകാശം പോലും, പുറത്തുവരില്ല. ആര്‍ച്ചിബാള്‍ഡ് വീലര്‍ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ അതിന് ബ്ലാക്ക് ഹോള്‍ അഥവാ തമോഗര്‍ത്തം എന്നു പേരിട്ടു.
ഏത് പ്രതലത്തിനുള്ളിലേക്ക് ചുരുങ്ങുമ്പോള്‍ ആണോ നക്ഷത്രം അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നത് ആ പ്രതലത്തെ സംഭവചക്രവാളം (event horizon) എന്നു വിളിക്കും. അതിനുള്ളിലുള്ള എല്ലാ കാര്യങ്ങളും നമുക്ക് ‘ചക്രവാളത്തിനപ്പുറം’ അഥവാ അദൃശ്യം ആയിരിക്കും എന്നര്‍ഥം. പരേതനായ സ്റ്റീഫന്‍ ഹോക്കിംഗിന്റെ മുഖ്യ പഠനമേഖലയായിരുന്നു തമോഗര്‍ത്തങ്ങള്‍.
അദൃശ്യമായിക്കഴിഞ്ഞ ഒരു വസ്തുവിനെ എങ്ങനെ കണ്ടെത്തും? മനുഷ്യഭാവന അതിനും മാര്‍ഗം കണ്ടെത്തി. ഇരട്ട നക്ഷത്രങ്ങള്‍ മാനത്ത് ധാരാളമുണ്ട്. ഇരട്ടകളില്‍ മാസ്സ് കൂടിയത് ആദ്യം നശിച്ച് ഒരു തമോഗര്‍ത്തമായി മാറി എന്നും മാസ്സ് കുറഞ്ഞത് പിന്നീട് ഒരു ചുവപ്പ് ഭീമനായി വീര്‍ത്തു വലുതായി എന്നും കരുതുക. അപ്പോള്‍ ചുവപ്പു ഭീമനില്‍ നിന്ന് പദാര്‍ഥത്തെ തമോഗര്‍ത്തം ആകര്‍ഷിച്ചുപിടിക്കും. അത് ഒരു ആര്‍ജിത വലയം (accretion disc) ആയി തമോഗര്‍ത്തത്തെ അതിവേഗം ചുറ്റിക്കൊണ്ട് ക്രമേണ സംഭവ ചക്രവാളത്തിലേക്കു വീഴും. വീഴുമുമ്പ് അതിന്റെ മാസിന്റെ 30 ശതമാനം വരെ വികിരണങ്ങളായി ഉത്സര്‍ജിക്കപ്പെടും. അതില്‍ റേഡിയോ തരംഗം മുതല്‍ എക്സ്റേ വരെയുണ്ടാകും. സൈഗ്‌നസ് X1 എന്ന തമോഗര്‍ത്തത്തെയാണ് എക്സ് റേ സ്രോതസ്സായി ഈ വിധം ആദ്യം കണ്ടെത്തിയത്. എന്നാല്‍ ഇതൊന്നും തമോഗര്‍ത്തത്തെ കാണുന്നതിനു തുല്യമാകുന്നില്ല. ഫോട്ടോയില്‍ പതിയുകയുമില്ല.
കഴിഞ്ഞ നൂറ്റാണ്ടിന്റെ അന്ത്യമായപ്പോഴേക്കും ഗാലക്സി കേന്ദ്രങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള്‍ വളരെ മുന്നേറിയിരുന്നു. നമ്മുടെ ഗാലക്സിയായ ആകാശഗംഗയുടെ കേന്ദ്രം ധനുരാശിയുടെ നേര്‍ക്കാണ്. സാഗിറ്റാറിയസ് എ (Sgr A) എന്നാണാ ഭാഗം അറിയപ്പെടുന്നത്. അതിനു സമീപത്തുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളുടെയും ധൂളികളുടെയും അതിവേഗത്തിലുള്ള ചലനം സൂചിപ്പിച്ചത് ഗാലക്സി കേന്ദ്രത്തില്‍ ചുരുങ്ങിയത് 80 ലക്ഷം സൗരമാസ്സ് വരുന്ന പദാര്‍ഥം ഏതാണ്ട് 2000 കോടി കിലോമീറ്റര്‍ വലുപ്പം വരുന്ന ചെറിയ വ്യാപ്തത്തില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു എന്നാണ്. Sgr A* (സാഗിറ്റാരിയസ് എ സ്റ്റാര്‍) എന്നറിയപ്പെടുന്ന അത് ഒരു ഭീമന്‍ തമോഗര്‍ത്തം ആണെന്നു വ്യക്തമായി. അതിന്റെ ചുറ്റും കറങ്ങുന്ന ആര്‍ജിത വലയത്തില്‍ ചുരുങ്ങിയത് 10,000 സൗരമാസ്സ് വാതക ധൂളി ഉണ്ടെന്നു കണക്കാക്കുന്നു. Sgr A* നും ഭൂമിക്കും ഇടയില്‍ വളരെ കട്ടിയുള്ള ധൂളീമേഘങ്ങള്‍ ഉള്ളതുകൊണ്ട് അവിടെനിന്ന് പുറപ്പെടുന്ന വികിരണങ്ങളില്‍ നന്നെച്ചെറിയ ഒരംശമേ ഭൂമിയിലെത്തുന്നുള്ളൂ. Sgr A* നമ്മുടെ ടെലിസ്കോപ്പുകള്‍ക്ക് ഏതാണ്ട് അദൃശ്യമാണ് എന്നര്‍ഥം. എന്നാല്‍ മറ്റനേകം സര്‍പ്പിള ഗാലക്സികളുടെ കേന്ദ്രങ്ങള്‍ക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ആര്‍ജിത വലയം കൂടുതല്‍ ദൃശ്യമാണ്. അവയില്‍ ഏറെ ശ്രദ്ധേയമായ മെസ്സിയെ 87 എന്ന ഭീമന്‍ ഗാലക്സിയുടെ കേന്ദ്രത്തെ പഠനവിധേയമാക്കാന്‍ സോള്‍മാനും സംഘവും തീരുമാനിക്കാന്‍ കാരണം ഇതാണ്. ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് 5.5 കോടി പ്രകാശവര്‍ഷം അകലെ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന M87 ന്റെ കേന്ദ്രത്തിലെ തമോഗര്ത്തത്തിന്റെ മാസ്സ് 650 കോടി സൗരമാസ്സ് വരും.
എന്തിനാണ് ഒരു ചിത്രമെടുക്കാന്‍ 8 ടെലിസ്കോപ്പുകള്‍?
മൈക്രോസ്കോപ്പ്, ടെലിസ്കോപ്പ് തുടങ്ങിയ പ്രകാശിക ഉപകരണങ്ങള്‍ കാണിച്ചുതരുന്ന ചിത്രങ്ങളുടെ വ്യക്തതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന ഒരു സാങ്കേതിക പദമാണ് വിഭേദനക്ഷമത അഥവാ റിസോള്‍വിംഗ് പവര്‍ (RP). നിരീക്ഷിക്കുന്ന വസ്തുവിലെ രണ്ടു സമീപ ബിന്ദുക്കളെ വ്യക്തമായി വേര്‍തിരിച്ചു കാണാന്‍ കഴിയുമെങ്കില്‍ ഉപകരണത്തിനു നല്ല RP ഉണ്ടെന്നു പറയും. ഒരു ടെലിസ്കോപ്പിന്റെ RP കൂട്ടാനുള്ള ഒരു മാര്‍ഗം അതിലെ ലെന്‍സിന്റെ / മിററിന്റെ വ്യാസം (അപേര്‍ച്ചര്‍) വര്‍ധിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്. അഞ്ചരക്കോടി പ്രകാശവര്‍ഷം അകലെ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന M87 ന്റെ വ്യക്തമായ ചിത്രം കിട്ടണമെങ്കില്‍ ഭൂമിയോളം വലുപ്പമുള്ള ഒരു ടെലിസ്കോപ്പ് വേണ്ടിവരും. അതു സാധ്യമല്ലല്ലോ. അതിന് ഒരു പരിഹാരമായാണ് ഇന്റര്‍ ഫെറോ മെട്രി എന്ന സാങ്കേതികവിദ്യ നിലവില്‍ വന്നത്.
ഭൂമിയില്‍ പലയിടത്തായി ടെലിസ്കോപ്പുകള്‍ സ്ഥാപിച്ച് റേഡിയോ സിഗ്നലുകള്‍ സ്വീകരിച്ച് സംയോജിപ്പിക്കുക. സംയോജിപ്പിച്ച് ചിത്രം നിര്‍മിക്കുന്ന പണി കമ്പ്യൂട്ടര്‍ ചെയ്യും. അങ്ങേയറ്റം വിഷമം പിടിച്ചതാണ് അതിനുവേണ്ട ഇമേജ് പ്രോസസിംഗ് വിദ്യ. അതിനുള്ള അല്‍ഗൊരിതം വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത മസാച്ചുസെറ്റ്സ് ഇന്‍സ്റ്റിട്ട്യൂ‌ട്ടിലെ കമ്പ്യൂട്ടര്‍ വിഭാഗം പ്രൊഫസര്‍ കേറ്റീ ബൗമാന്‍ എന്ന യുവതി ശാസ്ത്രലോകത്തിന്റെ മുഴുവന്‍ അഭിനന്ദനങ്ങള്‍ ഏറ്റുവാങ്ങിക്കഴിഞ്ഞു. പാരീസിലിരുന്ന് ന്യൂയോര്‍ക്കില്‍ നിവര്‍ത്തിവെച്ച ഒരു പത്രം വായിക്കാന്‍ ആവശ്യമായ വിഭേദനക്ഷമതയാണ് ഇവന്റ് ഹൊറൈസണ്‍ ടെലിസ്കോപ്പ് (EHT) കൈവരിച്ചത്.
എന്നിട്ട് EHT തമോഗര്ത്തത്തിന്റെ ഫോട്ടോ എടുത്തോ?
നിങ്ങള്‍ സന്ധ്യയ്ക്ക് അസ്തമയ സൂര്യനെ നോക്കി നില്‍ക്കുന്നു എന്നും പിറകില്‍ നിന്ന ഒരാള്‍ നിങ്ങളുടെ ഫോട്ടോ എടുക്കുന്നു എന്നും വിചാരിക്കുക. അയാള്‍ക്ക് സന്ധ്യാകാശത്തിന്റെ പരഭാഗദൃശ്യത്തോടൊപ്പം നിങ്ങളുടെ കറുത്ത രൂപം കിട്ടില്ലേ? അതുപോലെ ഇവിടെ തമോഗര്ത്തത്തിന്റെ ആര്‍ജിത വലയത്തിന്റെ പിന്‍ദൃശ്യത്തില്‍ തമോഗര്ത്തത്തിന്റെ കറുത്ത ഗോളരൂപം പ്രത്യക്ഷമാകുന്നു. അതിനെ നമ്മള്‍ തമോഗര്ത്തത്തിന്റെ ഫോട്ടോ എന്നു വിളിക്കുന്നു – അത്ര തന്നെ.
EHT ടീം നടത്തിയ കുതിച്ചുചാട്ടത്തിന്റെ പ്രാധാന്യം ഇനിയുള്ള നാളുകളില്‍ നാം അറിയാന്‍ പോകുന്നേയുള്ളൂ. ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്രത്തില്‍ ഇനിയും ഉത്തരം കിട്ടിയിട്ടില്ലാത്ത അനവധി ചോദ്യങ്ങള്‍ക്ക് ഉത്തരം കണ്ടെത്താന്‍ അതു സഹായിച്ചേക്കും. ഉദാ: മഹാവിസ്ഫോടനത്തില്‍ പ്രപഞ്ചം സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടശേഷം, ഗാലക്സികള്‍ രൂപംകൊണ്ടപ്പോള്‍ ആദ്യം ഭീമന്‍ തമോഗര്‍ത്തങ്ങള്‍ ഉണ്ടാവുകയും അവയ്ക്കു ചുറ്റും നക്ഷത്രങ്ങള്‍ രൂപപ്പെടുകയും ആണോ ചെയ്തത്, അതോ, ആദ്യം ഗാലക്സി രൂപപ്പെട്ടശേഷം കേന്ദ്രത്തില്‍ തമോഗര്‍ത്തം രൂപപ്പെടുകയാണോ ചെയ്തത്? വിദൂരങ്ങളായ സജീവ ഗാലക്സികളുടെ (Active galaxies) സജീവതയ്ക്ക് കാരണമെന്താണ്? ക്വാസാറുകളും QSO കളും എന്താണ്? ഇങ്ങനെ അനേകം ചോദ്യങ്ങള്‍ ബാക്കിയുണ്ട്. അവയ്ക്ക് ഉത്തരം കാണാന്‍ കൂടുതല്‍ RP യും തെളിച്ചവുമുള്ള ടെലിസ്കോപ്പ് നിരകള്‍ വേണം. അവയ്ക്ക് ഭൂമിയുടെ വലുപ്പം മതിയാകില്ല. ഭൂമിക്കു മുകളില്‍ 36000 കി.മീ ഉയരത്തില്‍ (ഭൂസ്ഥിരപഥത്തില്‍) അനേകം ടെലിസ്കോപ്പുകള്‍ സ്ഥാപിക്കാം. അല്ലെങ്കില്‍ ചന്ദ്രനിലും ചാന്ദ്രപഥത്തിലുമായി സ്ഥാപിക്കാം. പക്ഷേ ഇതിനെല്ലാം വലിയ ചെലവ് വരും. അന്താരാഷ്ട്ര സഹകരണത്തിലൂടെയേ അതൊക്കെ സാധ്യമാകൂ.
Happy
0 %
Sad
0 %
Excited
25 %
Sleepy
0 %
Angry
0 %
Surprise
75 %
1
0
_by_night_under_the_Magellanic_Clouds.jpg){kind=link}
