জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বলছেন, গ্যালাক্সির ওজন মাপার একটি মূল উপকরণ ভুল হতে পারে

জ্যোতির্বিজ্ঞানের একটি মৌলিক সংক্ষিপ্ত পদ্ধতি আবারও প্রশ্নের মুখে

গ্যালাক্সির ভর অনুমান করতে, এবং সেইসঙ্গে মহাবিশ্ব সম্পর্কে আমাদের ধারণাকে গঠনে সাহায্য করা মহাজাগতিক গণনা উন্নত করতে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা প্রায়ই একটি প্রতারণামূলকভাবে সহজ পরিসংখ্যানগত উপকরণের ওপর নির্ভর করেন: প্রাথমিক ভর ফাংশন, বা IMF। IMF-এর উদ্দেশ্য হলো একটি গ্যালাক্সি বা নক্ষত্রগুচ্ছে বিভিন্ন ভরের কতগুলো নক্ষত্র তৈরি হয় তা বর্ণনা করা। বাস্তবে, এটি গবেষকদের দৃশ্যমান থেকে অদৃশ্যকে অনুমান করতে সাহায্য করে, বিশেষ করে অসংখ্য ম্লান, কম ভরের নক্ষত্রের ক্ষেত্রে, যাদের সরাসরি পর্যবেক্ষণ করা কঠিন।

এখন, মিসৌরি বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি দল বলছে, ক্ষেত্রটির একটি মৌলিক ধারণা হয়তো অত্যধিক খসড়া। ২৯ আগস্টে আলোচিত এক নতুন প্রবন্ধে তাদের বক্তব্য, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা মূলত মিল্কি ওয়ে থেকে ক্যালিব্রেট করা IMF-কে এমনভাবে প্রয়োগ করছেন যেন এটি একটি সর্বজনীন মানদণ্ড। যদি সেই ধারণা ভুল হয়, তবে একটি গ্যালাক্সির মোট ভর, বয়স, এবং বিবর্তন ইতিহাসের হিসাব নতুন করে দেখতে হতে পারে।

IMF কেন এত গুরুত্বপূর্ণ

গ্যালাক্সিকে দাঁড়িপাল্লায় ওজন করা যায় না। গবেষকরা পর্যবেক্ষণ এবং মডেল একত্র করে তাদের ভর অনুমান করেন। সবচেয়ে উজ্জ্বল নক্ষত্র শনাক্ত করা সহজ, তাই অনেক গণনায় তাদের ভূমিকা অনুপাতের তুলনায় বেশি। কিন্তু উজ্জ্বল নক্ষত্র পুরো জনসংখ্যার একাংশ মাত্র। একটি গ্যালাক্সিতে আরও অনেক ছোট, ম্লান নক্ষত্র থাকে, পাশাপাশি গ্যাস, ধূলি, এবং ডার্ক ম্যাটারও থাকে। সেই পদার্থের বড় অংশ সরাসরি পর্যবেক্ষণে দেখা যায় না বলে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা IMF ব্যবহার করে অনুমান করেন যে তারা সহজে মাপতে পারা নক্ষত্রগুলোর বাইরে নক্ষত্রভর কীভাবে বণ্টিত।

ফলে IMF এমন এক নীরব ধারণায় পরিণত হয় যা বিপুল পরিমাণ পরবর্তী বিজ্ঞানকে আকার দেয়। যদি এটি কম ভরের নক্ষত্রের সংখ্যা নিয়মিতভাবে বেশি বা কম ধরে, তবে গ্যালাক্সির অনুমিত ভরও বদলে যায়। এই পরিবর্তনগুলো গুরুত্বপূর্ণ, কারণ ভর কেবল একটি বর্ণনামূলক সংখ্যা নয়। এটি গ্যালাক্সি গঠন, নক্ষত্র-গঠন ইতিহাস, এবং মহাজাগতিক স্তরে পদার্থ কীভাবে সংগঠিত, সেইসব মডেলে প্রভাব ফেলে।

উৎস প্রতিবেদনটি সমস্যাটিকে সহজভাবে তুলে ধরে। একটি গ্যালাক্সির সব নক্ষত্রের ভর মূলত সবচেয়ে উজ্জ্বল নক্ষত্রগুলোর ওপর ভিত্তি করে অনুমান করা কিছুটা এমন, যেন পৃথিবীর সব মানুষের ভর মূলত সবচেয়ে ভারী মানুষদের দেখে অনুমান করা। কিছু ক্ষেত্রে পদ্ধতিটি গড়পড়তা কাজ করলেও, সর্বত্র প্রয়োগ করলে পক্ষপাত উল্লেখযোগ্য হয়ে উঠতে পারে।

মিল্কি ওয়ে সর্বজনীন নমুনা নাও হতে পারে

অনেক গবেষণায় ব্যবহৃত মানক IMF আমাদের নিজস্ব গ্যালাক্সির নক্ষত্রজনসংখ্যার পর্যবেক্ষণের ওপর ভিত্তি করে তৈরি। এটি সব সময়ই ব্যবহারিক ছিল: মিল্কি ওয়ে বিশদ পরিমাপের জন্য যথেষ্ট কাছাকাছি, অথচ দূরবর্তী গ্যালাক্সিগুলো আলাদা করে দেখা অনেক কঠিন। কিন্তু সুবিধা মানেই সর্বজনীনতা নয়।

মিসৌরির গবেষকদের মতে, যেসব পরিবেশে নক্ষত্র তৈরি হয়, তা এক গ্যালাক্সি থেকে আরেক গ্যালাক্সিতে এতটাই ভিন্ন হতে পারে যে ফলস্বরূপ নক্ষত্রভর বণ্টনও ভিন্ন হবে। তা হলে, নক্ষত্র সব জায়গায় মোটামুটি একই ভর অনুপাতে তৈরি হয়, এই ধারণা অতিরিক্ত সরলীকৃত হবে। একটি গ্যালাক্সির স্থানীয় পরিবেশ, যার মধ্যে নক্ষত্র জন্মায় এমন গ্যাসমেঘের প্রকৃতিও রয়েছে, ভারী নক্ষত্র ও ছোট নক্ষত্রের অনুপাতকে প্রভাবিত করতে পারে।

এই সম্ভাবনা বৈজ্ঞানিকভাবে গুরুত্বপূর্ণ, কারণ কম ভরের নক্ষত্রগুলো, যদিও এককভাবে ম্লান, মোট নক্ষত্রভরের হিসাবে বড় ভূমিকা রাখতে পারে। এমন একটি মডেল যা তাদের বাদ দেয় বা ভুল গণনা করে, তা কেবল সূক্ষ্ম বিবরণ ঝাপসা করে না। এটি ভিত্তিটাই বদলে দেয়।

হারিয়ে যাওয়া প্রেক্ষাপট হলো নক্ষত্রগঠন

গবেষকদের প্রস্তাবিত উন্নতি IMF-কে আবার সেই পরিবেশের সঙ্গে যুক্ত করার ওপর কেন্দ্রীভূত, যেখান থেকে নক্ষত্র প্রথমে জন্মায়। নক্ষত্র তৈরি হয় বিশাল আণবিক গ্যাসমেঘে, আর সেই মেঘগুলো সব একরকম আচরণ করে না। তাদের তাপমাত্রা, ঘনত্ব, অস্থিরতা, এবং ইতিহাস ভিন্ন হয়। এর ইঙ্গিত হলো, ফলে তৈরি নক্ষত্রজনসংখ্যাও একটি নির্দিষ্ট, ভৌত অর্থবহ ছাঁচে ভিন্ন হতে পারে।

এই পদ্ধতি IMF-কে সর্বজনীন ধ্রুবকধর্মী নিয়মের বদলে আরও প্রেক্ষাপটনির্ভর কিছুরূপে পুনর্বিন্যাস করে। সর্বত্র নক্ষত্রগঠনের জন্য একটিমাত্র গড় রেসিপি ধরে নেওয়ার বদলে, ভিন্ন গ্যালাক্সি ও ক্লাস্টারের গঠনপরিস্থিতি বিবেচনায় নেওয়া আরও অভিযোজ্য কাঠামো জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের লাগতে পারে।

এই ধারণার আবেদন সরল। এটি IMF-কে অকার্যকর বলে বাতিল করে না। বরং বলে, বর্তমানভাবে IMF প্রয়োগের পদ্ধতি হয়তো অতিরিক্ত কঠোর। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যদি ভিন্ন গঠনপরিবেশে বড় ও ছোট নক্ষত্রের ভারসাম্য আরও ভালোভাবে অনুমান করতে পারেন, তবে গ্যালাকটিক ভরের হিসাব উন্নত করা এবং গ্যালাক্সির ইতিহাস আরও নির্ভুলভাবে পুনর্গঠন করা সম্ভব হবে।

IMF সংশোধন হলে কী বদলাবে

সংশোধিত IMF জ্যোতির্বিজ্ঞানের একাধিক স্তরে প্রভাব ফেলবে। প্রথমত, এটি গ্যালাক্সির নক্ষত্রভর অনুমান বদলে দেবে। দ্বিতীয়ত, সেই ভর উজ্জ্বলতা, বয়স, এবং নক্ষত্র-গঠন ইতিহাসের ব্যাখ্যাকে প্রভাবিত করায়, গ্যালাক্সি বিবর্তন সম্পর্কে কিছু বর্তমান সিদ্ধান্ত নতুন করে ক্যালিব্রেট করতে হতে পারে। তৃতীয়ত, আরও নির্ভুল নক্ষত্র হিসাব গ্যালাকটিক মডেলে দৃশ্যমান পদার্থ ও ডার্ক ম্যাটার আলাদা করার পদ্ধতিকে আরও সূক্ষ্ম করতে পারে।

শেষের এই বিষয়টি সতর্কতার সঙ্গে দেখা দরকার। উৎস উপাদানটি বলছে না যে ডার্ক ম্যাটার নিয়ে সন্দেহ আছে। বরং এটি দেখায়, নক্ষত্রের হিসাবের অনিশ্চয়তা গ্যালাক্সির অদৃশ্য অংশ সম্পর্কে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা কীভাবে অনুমান করেন, সেটিকে কীভাবে প্রভাবিত করে। যদি দৃশ্যমান নক্ষত্রভর অতিরিক্ত সরলীকৃত একটি উপকরণ দিয়ে অনুমান করা হয়ে থাকে, তবে পর্যবেক্ষিত ও অনুমিত উপাদানগুলোর ভারসাম্যও আরও নিবিড়ভাবে পর্যালোচনা করতে হবে।

“মহাবিশ্বের ভর” কথাটি এমন শোনাতে পারে যেন জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা রাতারাতি বিশ্বতত্ত্ব নতুন করে লিখে ফেলবেন। আরও সংযত ব্যাখ্যা হলো, ভর-অনুমানে ব্যবহৃত মৌলিক বিল্ডিং ব্লকগুলোর একটি হয়তো আরও পরিমার্জিত হওয়া দরকার। সেটিও গুরুত্বপূর্ণ। বিজ্ঞানে বড় সংশোধন অনেক সময় আকাশে কোনো নাটকীয় নতুন বস্তু থেকে নয়, বরং নিয়মিত বিশ্লেষণের ভেতরে লুকিয়ে থাকা ধারণাগুলোর আরও ভালো ক্যালিব্রেশন থেকে শুরু হয়।

জ্যোতির্বিজ্ঞান কীভাবে এগোয় তার স্মরণ

এই ঘটনার একটি দরকারি শিক্ষা আছে। মহাবিশ্বের অনেক কিছুই সরাসরি ছোঁয়া যায় না বলে জ্যোতির্বিজ্ঞান মডেলের ওপর নির্ভর করে। সেই মডেলগুলো শক্তিশালী, তবে তাদের গুণমান নির্ভর করে পেছনের ধারণাগুলোর ওপর। IMF অপরিহার্য ছিল কারণ এটি দৃশ্যমান উজ্জ্বল নক্ষত্র এবং অনেক বড়, লুকিয়ে থাকা জনসংখ্যার মধ্যে একটি কার্যকর সেতু দিয়েছিল। এটিকে চ্যালেঞ্জ করা ব্যর্থতার লক্ষণ নয়। এটি পরিণত বিজ্ঞানের স্বাভাবিক প্রক্রিয়া, যার মাধ্যমে সে নিজের সরঞ্জাম আরও নিখুঁত করে।

যদি মিসৌরি বিশ্ববিদ্যালয়ের দলটি ঠিক বলে, তবে অন্য গ্যালাক্সিগুলো শুরু থেকেই অস্বাভাবিক আচরণ করছিল না। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা কেবল ভুল সর্বজনীন মানদণ্ড প্রয়োগ করছিলেন। পরবর্তী ধাপ হবে দেখা, পরিবেশ-সংবেদনশীল পদ্ধতিগুলো ভিন্ন ধরনের গ্যালাক্সির মধ্যে কি না আরও ভালো মিল দেয়। যদি দেয়, তবে ফলাফল কেবল গ্যালাক্সির ভরের আরও নির্ভুল সংখ্যা হবে না। এটি হবে নক্ষত্র কীভাবে তৈরি হলো, গ্যালাক্সি কীভাবে বিবর্তিত হলো, এবং বৃহত্তর মহাবিশ্বে স্থানীয় জ্ঞান কতটা নির্ভরযোগ্যভাবে বাড়ানো যায় তার আরও পরিষ্কার ছবি।

এই নিবন্ধটি Universe Today-এর প্রতিবেদনের ওপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.