জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বলেছেন দুটি কৃষ্ণগহ্বরের মিলন একটি গুরুত্বপূর্ণ ঘটনা, যা বিজ্ঞানের জানা স্থান, সময় এবং মাধ্যাকর্ষণের সবচেয়ে বন্য এবং চরম বিন্যাস প্রকাশ করে।
জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এখন মহাকাশ-কালের তরঙ্গ সনাক্তকরণের উপর ভিত্তি করে এমন একটি ঘটনার সর্বোত্তম ধারণা পেয়েছেন, যাকে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ বলা হয়, একটি পর্যবেক্ষণে যা বিশিষ্ট পদার্থবিদ আলবার্ট আইনস্টাইন এবং স্টিফেন হকিংয়ের অনুমানকে দৃঢ়ভাবে সমর্থন করে।
সংঘর্ষটি পৃথিবী থেকে ১.৩ বিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরে আমাদের মিল্কিওয়ে-এর ওপারে একটি ছায়াপথে ঘটেছিল এবং দুটি কৃষ্ণগহ্বর জড়িত ছিল – একটি সূর্যের ভরের প্রায় ৩৪ গুণ এবং অন্যটি সূর্যের ভরের প্রায় ৩২ গুণ। তারা প্রায় আলোর গতিতে একে অপরকে প্রদক্ষিণ করার পর এক সেকেন্ডের ভগ্নাংশে একত্রিত হয়েছিল এবং সূর্যের ভরের প্রায় ৬৩ গুণ একটি একক কৃষ্ণগহ্বর রেখে গিয়েছিল যা প্রতি সেকেন্ডে প্রায় ১০০ ঘূর্ণন গতিতে ঘুরছিল।
কক্ষপথে মাস্কের স্টারলিংক স্যাটেলাইটকে লক্ষ্য করবে চীন
এক আলোকবর্ষ হল আলো এক বছরে যে দূরত্ব অতিক্রম করে, ৫.৯ ট্রিলিয়ন মাইল (৯.৫ ট্রিলিয়ন কিমি)। কৃষ্ণগহ্বরগুলি অসাধারণ ঘন বস্তু যার মহাকর্ষীয় টান এত তীব্র যে আলোও পালাতে পারে না।
এই সংযোজনের ফলে মহাকর্ষীয় তরঙ্গের আকারে বাইরের দিকে প্রচুর পরিমাণে শক্তি বিকিরণ হয়, যা সূর্যের আকারের তিনটি তারাকে বিদীর্ণ করার সমান। ১৪ জানুয়ারী হ্যানফোর্ড, ওয়াশিংটন এবং লিভিংস্টন, লুইসিয়ানার গবেষণা কেন্দ্রগুলিতে এই তরঙ্গগুলি সনাক্ত করা হয়েছিল, যা মার্কিন জাতীয় বিজ্ঞান ফাউন্ডেশনের লেজার ইন্টারফেরোমিটার গ্র্যাভিটেশনাল-ওয়েভ অবজারভেটরি বা LIGO-এর অংশ।
জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বলেছেন এই পর্যবেক্ষণগুলি প্রথম মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সনাক্ত করার প্রায় এক দশক পরে এসেছিল, যা একই ধরণের সংযোজন দ্বারা উত্পাদিত হয়েছিল। ২০১৫ সাল থেকে প্রযুক্তিগত উন্নতির ফলে এই সংযোজনটি পূর্বেরটির চেয়ে চারগুণ ভাল রেজোলিউশনের সাথে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল।
মহাকর্ষীয় তরঙ্গগুলি পুকুরের তরঙ্গের মতো উৎস থেকে বাইরের দিকে ছড়িয়ে পড়ে। এই ক্ষেত্রে, পুকুরটি স্থান-কাল, চার-মাত্রিক ফ্যাব্রিক যা স্থানের তিনটি মাত্রা – উচ্চতা, প্রস্থ এবং দৈর্ঘ্য – সময়ের মাত্রার সাথে একত্রিত করে।
“আলবার্ট আইনস্টাইনের জন্য ধন্যবাদ, আমরা জানি যে স্থান এবং সময় একে অপরের সাথে জড়িত এবং এগুলিকে একটি একক সত্তা, স্থান-কালের দিক হিসাবে সবচেয়ে ভালোভাবে ভাবা হয়,” বলেছেন কলম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানী ম্যাক্সিমিলিয়ানো ইসি এবং ফ্ল্যাটিরন ইনস্টিটিউট, বুধবার ফিজিক্যাল রিভিউ লেটারস জার্নালে প্রকাশিত গবেষণার অন্যতম নেতা।
“উদাহরণস্বরূপ, এটি প্রকাশ পায় যে, আপনি কোথায় আছেন তার উপর নির্ভর করে সময় বিভিন্ন হারে প্রবাহিত হয়: একটি ভারী বস্তুর কাছাকাছি, যেমন একটি কৃষ্ণগহ্বর, সময় দূরবর্তী ব্যক্তির তুলনায় আরও ধীরে ধীরে প্রবাহিত হয়, যাতে একটি কৃষ্ণগহ্বরের কাছাকাছি থাকা ব্যক্তি আরও ধীরে ধীরে বৃদ্ধ হয়,” ইসি বলেন।
গবেষকরা সংযোজনের আগে এবং পরে কৃষ্ণগহ্বরের মৌলিক গুণাবলী সনাক্ত করার জন্য সনাক্ত করা মহাকর্ষীয় তরঙ্গের ফ্রিকোয়েন্সি বিশ্লেষণ করেছেন। যদিও এই ফ্রিকোয়েন্সিগুলি শব্দ তরঙ্গ ছিল না, গবেষকরা তাদের একটি ঘণ্টা বাজানোর সাথে তুলনা করেছেন।
“এটি ঠিক আঘাত করার সময় যে বাজানো শব্দ তৈরি হয় তা থেকে একটি ঘণ্টা কী তৈরি হয় তা বের করার চেষ্টা করার মতো,” ইসি বলেন।
উদাহরণস্বরূপ, একটি বড় লোহার ঘণ্টা একটি ছোট অ্যালুমিনিয়াম ঘণ্টার চেয়ে আলাদা শব্দ করে।
মহাকর্ষীয় তরঙ্গের ফ্রিকোয়েন্সির উপর ভিত্তি করে গবেষকরা যা শিখেছেন তা ২০১৮ সালে মারা যাওয়া হকিংয়ের কৃষ্ণগহ্বর সম্পর্কে বৈজ্ঞানিক ধারণার মৌলিক ধারণার বৈধতা প্রদান করে।
হকিং অনুমান করেছিলেন যে কৃষ্ণগহ্বরের মোট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল – বিশেষ করে ঘটনা দিগন্তের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, যে সীমানা অতিক্রম করে কিছুই পালাতে পারে না – কখনই হ্রাস করা উচিত নয়। তাঁর অনুমান থেকে বোঝা যায় যে একত্রিতকরণে উৎপন্ন একক কৃষ্ণগহ্বরের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল দুটি একত্রিত কৃষ্ণগহ্বরের সম্মিলিত পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলকে ছাড়িয়ে যাওয়া উচিত।
এই সংযোজন সেই প্রত্যাশা পূরণ করেছিল। সংঘর্ষের আগে, কৃষ্ণগহ্বরগুলির মোট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল ছিল প্রায় ৯৩,০০০ বর্গমাইল (২৪০,০০০ বর্গকিলোমিটার)। একত্রিতকরণের ফলে উৎপন্ন একক কৃষ্ণগহ্বরের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল ছিল প্রায় ১৫৫,০০০ বর্গমাইল (৪০০,০০০ বর্গকিলোমিটার)।
“এই প্রথমবারের মতো আমরা এত নির্ভুলভাবে এই পরিমাপ করতে পেরেছি, এবং কৃষ্ণগহ্বরের আচরণ সম্পর্কে এত গুরুত্বপূর্ণ ধারণার সরাসরি পরীক্ষামূলক নিশ্চিতকরণ পাওয়া খুবই রোমাঞ্চকর,” বলেছেন স্টোনি ব্রুক বিশ্ববিদ্যালয়ের জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানী এবং গবেষণার অন্যতম নেতা ফ্ল্যাটিরন ইনস্টিটিউটের জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানী উইল ফার।
এই পর্যবেক্ষণগুলি সবচেয়ে সরাসরি প্রমাণও প্রদান করেছে যে কৃষ্ণগহ্বর হল আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতার তত্ত্বে পূর্বাভাসিত বিপরীতমুখী সরল বস্তু, যা বিশ্বাস করে যে ভর এবং শক্তির কারণে স্থান-কালের বক্রতা থেকে মাধ্যাকর্ষণ উৎপন্ন হয়।
জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বলেছেন এই ফলাফলগুলি আইনস্টাইনের প্রস্তাবিত কৃষ্ণগহ্বরের সরলতাকে বৈধতা দিয়েছে – যে এগুলি কেবল তাদের ভর এবং ঘূর্ণনের উপর ভিত্তি করে সম্পূর্ণরূপে বোঝা যায় – যেমনটি ১৯৬৩ সালে গণিতবিদ রয় কের দ্বারা গবেষণা করা হয়েছিল।
মহাকর্ষীয় তরঙ্গ পরিমাপগুলি একটি উল্লেখযোগ্যভাবে স্বল্প সময়ের মধ্যে প্রাপ্ত হয়েছিল। ক্যালটেক জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানী ক্যাটেরিনা চ্যাটজিওয়ানোউ বলেছেন যে কৃষ্ণগহ্বরগুলি প্রায় ২০০ মিলিসেকেন্ড ধরে একে অপরের দিকে সর্পিল হয়ে ঘুরতে দেখা গেছে এবং একত্রিত কৃষ্ণগহ্বর থেকে সংকেত প্রায় ১০ মিলিসেকেন্ড ধরে পরিমাপ করা হয়েছে।
