প্রাচীন চৌম্বকক্ষেত্র হাবল টেনশন কমাতে পারে

কসমোলজির হৃদয়ে একটি মতবিরোধ

মহাবিশ্ব প্রসারিত হচ্ছে কি না তা নিয়ে কোনো গুরুতর বিতর্ক নেই। বিতর্ক হলো এটি কত দ্রুত প্রসারিত হচ্ছে তা নিয়ে। আধুনিক জ্যোতির্বিজ্ঞানের দুটি সবচেয়ে বিশ্বস্ত পরিমাপ পদ্ধতি এমন মান দেয় যা মিলতে চায় না, গবেষকরা এই অচলাবস্থাকে হাবল টেনশন বলেন। পরম বিচারে এই অমিল ছোট, কিন্তু এটি এতটাই একগুঁয়ে যে কসমোলজির অন্যতম প্রধান সমস্যা হয়ে দাঁড়িয়েছে, কারণ স্বাধীন পরিমাপের মধ্যে প্রকৃত সংঘাত ইঙ্গিত দিতে পারে যে স্ট্যান্ডার্ড মডেলে কিছু অনুপস্থিত।

হাবল ধ্রুবক হলো সেই সংখ্যা যা দিয়ে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা প্রসারণের হার প্রকাশ করেন। এটি এডউইন হাবলের নামে নামকরণ করা হয়েছে, সেই মার্কিন জ্যোতির্বিজ্ঞানী যিনি ১৯২০-এর দশকে প্রথম দেখিয়েছিলেন যে মহাবিশ্ব প্রসারিত হচ্ছে। এক শতাব্দী পরে, সেই ধ্রুবকের মান এখনও বিতর্কিত — কারণ যন্ত্রপাতি অপরিশোধিত নয়, বরং এটি বের করার দুটি পদ্ধতিগত পরিবার সম্পূর্ণ ভিন্ন ভৌত অবস্থা থেকে শুরু করে।

পথ এক: আফটারগ্লো পড়া

প্রথম পদ্ধতিটি পরোক্ষ। এটি স্ট্যান্ডার্ড কসমোলজিক্যাল মডেল নিয়ে বিগ ব্যাং-এর আফটারগ্লো কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ডের ক্ষীণ ওঠানামার প্যাটার্নের সঙ্গে মেলানো হয়। প্ল্যাঙ্কের মতো মহাকাশ টেলিস্কোপ প্রাচীন আলোর সেই ক্ষুদ্র পরিবর্তনগুলি অত্যন্ত নির্ভুলভাবে ম্যাপ করেছে। সেই প্যাটার্ন মডেলে ঢোকালে যে প্রসারণের হার বেরিয়ে আসে তা প্রায় ৬৭ কিলোমিটার প্রতি সেকেন্ড প্রতি মেগাপারসেক।

জ্যোতির্বিজ্ঞানের বাইরের পাঠকদের কাছে এই এককগুলি দুর্বোধ্য মনে হতে পারে। একটি পারসেক হলো দূরত্বের একক যা প্রায় ৩.২৬ আলোকবর্ষ, বা প্রায় ৩০.৯ ট্রিলিয়ন কিলোমিটারের সমান; একটি মেগাপারসেক হলো দশ লক্ষ পারসেক। তাই পূর্বাভাসটি বর্ণনা করে মহাজাগতিক দূরত্বের একটি নির্দিষ্ট অংশ কত দ্রুত বাড়ে।

পথ দুই: বিস্ফোরিত তারা দেখা

দ্বিতীয় পদ্ধতিটি আরও প্রত্যক্ষ, এবং ১৯২০-এর দশকে হাবল যা করেছিলেন তার মনোভাবের কাছাকাছি। এটি সেই ছায়াপথগুলিতে বিস্ফোরিত সুপারনোভার উজ্জ্বলতা অনুসরণ করে পরিমাপ করে যে দূরবর্তী ছায়াপথগুলি মিল্কিওয়ে থেকে কত দ্রুত সরে যাচ্ছে। টাইপ আইএ সুপারনোভা "স্ট্যান্ডার্ড ক্যান্ডেল" হিসেবে কাজ করে কারণ তাদের দীপ্তি যেখানেই ঘটুক একই বলে ধরা হয়, যা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের আপাত উজ্জ্বলতাকে দূরত্বের চিহ্ন হিসেবে ব্যবহার করতে দেয়। এই পথটি কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ডের পথের চেয়ে বেশি প্রসারণের হার দেয়।

দুটি উত্তরের মধ্যে ব্যবধানই হাবল টেনশন। এটি ঠিক সেই ধরনের অসঙ্গতি যা কসমোলজিস্টদের অস্বস্তিতে ফেলে: পরিমাপ বারবার পরিমার্জিত হয়েছে, তবু মতবিরোধ মেলেনি।

আরেক রহস্য থেকে ধার করা একটি সূত্র

The Conversation-এ লেখা এবং ScienceDaily-তে প্রতিবেদিত গবেষকরা প্রশ্ন করেছেন যে সম্পূর্ণ আলাদা একটি ধাঁধার — মহাজাগতিক চৌম্বকক্ষেত্রের উৎপত্তি — জন্য প্রস্তাবিত একটি ধারণা হাবল টেনশনের উপরও আলোকপাত করতে পারে কি না। তাদের সম্প্রতি প্রকাশিত কাজ পরীক্ষা করে যে বিগ ব্যাং-এর পরের প্রথম মুহূর্তগুলি থেকে অবশিষ্ট অত্যন্ত দুর্বল চৌম্বকক্ষেত্র প্রসারণ-হারের পরিমাপের মধ্যে সংঘাত ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করতে পারে কি না।

আলোচ্য ক্ষেত্রগুলি ফ্রিজের চুম্বকের পরিচিত চুম্বকত্ব নয়, এমনকি আজ ছায়াপথগুলির মধ্য দিয়ে বিস্তৃত বিশাল ক্ষেত্রগুলিও নয়। এগুলি প্রাচীন: মহাজাগতিক ইতিহাসের প্রথম মুহূর্তগুলিতে উৎপন্ন, যখন মহাবিশ্ব পরীক্ষাগারে পুনরুৎপাদনযোগ্য যেকোনো কিছুর চেয়ে অনেক বেশি ঘন, উত্তপ্ত ও শক্তিময় ছিল। তাদের শক্তি অসাধারণভাবে ক্ষুদ্র হবে, কিন্তু তাদের প্রভাব উপেক্ষণীয় নাও হতে পারে।

ক্ষীণ চুম্বকত্ব কীভাবে একটি মহাজাগতিক সংখ্যা নাড়াতে পারে

প্রস্তাবিত প্রক্রিয়াটি হাইড্রোজেনের মধ্য দিয়ে যায়। বিস্তারিত সিমুলেশন ইঙ্গিত দেয় যে এই প্রাচীন চৌম্বকক্ষেত্রগুলি প্রাথমিক মহাবিশ্বে হাইড্রোজেন কীভাবে গঠিত হয়েছিল তা পরিবর্তন করতে পারত। এটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ হাইড্রোজেনের গঠন কোনো পার্শ্ব বিবরণ নয় — এটি শিশু মহাবিশ্বে সাধারণ পদার্থ কীভাবে আলোর সঙ্গে ক্রিয়া করেছিল তা গঠন করে, এবং তাই কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ডে একটি ছাপ রেখে যায়।

হাইড্রোজেনের কাহিনি বদলান, আর প্রাচীন আফটারগ্লোর প্যাটার্ন বদলে যায়। প্যাটার্ন বদলান, আর তা থেকে অনুমান করা প্রসারণের হারও বদলে যায়। নীতিগতভাবে, সেই ধারাক্রম অন্তর্নিহিত মডেল পরিত্যাগ না করে বা দশকের সুপারনোভা পর্যবেক্ষণ বাতিল না করে পরোক্ষ অনুমানের সঙ্গে প্রত্যক্ষ অনুমানের সমন্বয়ের একটি উপায় দেয়।

এটি একটি সূক্ষ্ম লিভার, এবং এটিই এর আকর্ষণের অংশ। প্রাথমিক-মহাবিশ্বের পদার্থবিজ্ঞানে ছোট সমন্বয় সেই পরিমাপগুলিতেই ছড়িয়ে পড়তে পারে যা সমন্বয় করা এত কঠিন প্রমাণিত হয়েছে।

সিমুলেশন কেন যুক্তিটি বহন করে

এই দাবিটি একটি একক পর্যবেক্ষণের বদলে বিস্তারিত সংখ্যাগত মডেলিংয়ের উপর নির্ভর করে। সিমুলেশন গবেষকদের হাইড্রোজেন গঠনের যুগে চৌম্বকক্ষেত্র উপস্থিত থাকলে কী ঘটে তা অনুসরণ করতে দেয়, এবং তারপর পরিণতিগুলি আজ টেলিস্কোপ যে মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড পর্যবেক্ষণ করে সেখানে এগিয়ে নিয়ে যায়। এভাবেই একটি অনুমানমূলক প্রাথমিক-মহাবিশ্বের ধারণা ডেটা সম্পর্কে একটি পরীক্ষাযোগ্য দাবিতে পরিণত হয়।

এই কাজটি আরও বিস্তৃত একটি লাভের দিকেও ইঙ্গিত করে: পৃথিবীতে অর্জনযোগ্য যেকোনো কিছুর চেয়ে অনেক বেশি শক্তির পদার্থবিজ্ঞানের একটি জানালা। কণা ত্বরক বিগ ব্যাং-এর পরের মুহূর্তগুলিতে বিরাজমান অবস্থায় পৌঁছাতে পারে না। যদি প্রাচীন চুম্বকত্ব কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ডে একটি পরিমাপযোগ্য ছাপ রেখে থাকে, তবে আকাশ নিজেই পরীক্ষা হয়ে ওঠে।

গবেষণাটি কী মীমাংসা করে — এবং করে না

এটি একটি প্রস্তাবিত ব্যাখ্যা, রায় নয়। হাবল টেনশন অমীমাংসিত রয়ে গেছে, এবং গবেষকরা তাদের কাজকে এই অন্বেষণ হিসেবে উপস্থাপন করেন যে এই উপেক্ষিত উপাদানটি গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে কি না। ধারণাটির শক্তি হলো এটি দুটি ধাঁধাকে সংযুক্ত করে যা সাধারণত আলাদাভাবে বিবেচনা করা হতো, এবং এটি একটি পরিমাপযোগ্য সংকেতে নোঙর করা পূর্বাভাস দেয়। খোলা প্রশ্ন হলো প্রভাবটি যথেষ্ট বড় এবং যথেষ্ট স্বতন্ত্র কি না যাতে কেবল সিমুলেশন থেকে অনুমান না করে প্রকৃত ডেটায় চিহ্নিত করা যায়।

এই প্রশ্নের উত্তর দেওয়া সম্ভব। কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড এবং কাছাকাছি সুপারনোভার পরিমাপ আরও নির্ভুল হওয়ার সঙ্গে সঙ্গে হাবল ধ্রুবকের দুটি অনুমান হয় মিলিত হবে বা আরও বিচ্ছিন্ন হবে। যদি তারা আলাদা থাকে, তবে প্রাচীন চুম্বকত্বের মতো ব্যাখ্যাগুলি অনুমানমূলক থেকে প্রয়োজনীয়তে পরিণত হয়। যদি তারা শেষ পর্যন্ত একমত হয়, তবে চাপ কমে — এবং রহস্যটি আবার পরিমাপের ত্রুটির বিষয় হয়ে ফিরে আসে।

সংখ্যার বাইরে কেন টেনশন গুরুত্বপূর্ণ

কসমোলজির স্ট্যান্ডার্ড মডেল উল্লেখযোগ্যভাবে সফল, এবং ঠিক এ কারণেই একটি স্থায়ী অভ্যন্তরীণ স্ববিরোধিতা এত মনোযোগ আকর্ষণ করে। যে মডেল আফটারগ্লো, হালকা মৌলগুলির প্রাচুর্য এবং মহাবিশ্বের বৃহৎ-স্কেল গঠন ব্যাখ্যা করে, তারও বলা উচিত এটি কত দ্রুত প্রসারিত হচ্ছে। যখন সেই সংখ্যায় পৌঁছানোর দুটি সতর্ক পথ একমত হয় না, তখন সম্ভাব্য ব্যাখ্যাগুলি অনাকর্ষণীয়: হয় একটি পরিমাপ সূক্ষ্মভাবে ত্রুটিপূর্ণ, নয়তো মডেলটি অসম্পূর্ণ।

প্রাচীন-চৌম্বকক্ষেত্রের প্রস্তাবটি দ্বিতীয় শ্রেণির। এটি ইঙ্গিত দেয় যে ব্যবধানটি হয়তো মোটেই ত্রুটি নয়, বরং স্ট্যান্ডার্ড চিত্র যা বাদ দেয় সেই পদার্থবিজ্ঞানের আঙুলের ছাপ — এমন একটি উপাদান যা এত প্রাথমিকভাবে সক্রিয় যে এর প্রভাব অন্যথায় লুকানো।

কী লক্ষ্য করতে হবে

• কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ডের উপর আরও কঠোর সীমাবদ্ধতা, যা প্রসারণের হারের পরোক্ষ অনুমানকে আরও তীক্ষ্ণ করবে।
• চলমান সুপারনোভা সমীক্ষা, যা প্রত্যক্ষ পরিমাপ পরিমার্জন করে এবং অসঙ্গতি টিকে আছে কি না তা নির্ধারণ করে।
• সিমুলেশন কাজ যা পরীক্ষা করে প্রাথমিক চৌম্বকক্ষেত্র হাইড্রোজেন গঠনকে যথেষ্ট পরিবর্তন করতে পারে কি না যাতে একটি শনাক্তযোগ্য ছাপ রেখে যায়।
• প্রাচীন চুম্বকত্বের স্বাধীন অনুসন্ধান, যা দেখাবে প্রয়োজনীয় শক্তিতে এমন ক্ষেত্র বিদ্যমান ছিল কি না।

এই ধাপগুলির কোনোটিই একা হাবল টেনশনের মীমাংসা করবে না। একসঙ্গে তারা নির্ধারণ করে মহাবিশ্বের প্রথম মুহূর্তগুলির চুম্বকত্বের একটি ফিসফিস উত্তরটির অংশ কি না — নাকি এমন একটি ক্ষেত্রে আরেকটি কৌতূহলোদ্দীপক সম্ভাবনা যা বিস্ময় প্রত্যাশা করতে শিখেছে।

এই নিবন্ধটি Science Daily-র প্রতিবেদনের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন।