আরও জোরালো মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সংকেত ব্ল্যাক হোল অধ্যয়নের নতুন পথ খুলে দিতে পারে
ব্ল্যাক হোল তাদের যা আড়াল করে, সেটির মাধ্যমেই সংজ্ঞায়িত হয়। ইভেন্ট হরাইজন, যার বাইরে কিছুই বেরিয়ে আসতে পারে না, চরম মাধ্যাকর্ষণের কিনারায় সংঘটিত পদার্থবিজ্ঞানের সরাসরি দেখা বন্ধ করে দেয়। ফলে আধুনিক জ্যোতির্পদার্থবিদ্যায় হরাইজন সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এবং সবচেয়ে অপ্রাপ্য স্থানগুলোর একটি। এখন গবেষকদের একটি দল বলছে, একটি অস্বাভাবিকভাবে শক্তিশালী মহাকর্ষীয় তরঙ্গ ঘটনা ব্ল্যাক হোল সংঘর্ষের শেষ মুহূর্তে বহন করা তথ্য ব্যবহার করে ওই অঞ্চলকে পরোক্ষভাবে অনুসন্ধানের একটি উপায় দিয়েছে।
এই ফলাফল GW250114-কে কেন্দ্র করে, যা যুক্তরাষ্ট্রের যমজ LIGO মানমন্দিরে শনাক্ত করা একটি মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সংকেত। সরবরাহকৃত উৎস উপাদান অনুযায়ী, এটি এখন পর্যন্ত রেকর্ড হওয়া সবচেয়ে শক্তিশালী এমন সংকেত ছিল, এক দশক আগে প্রথম মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সনাক্তকরণের তুলনায় প্রায় তিন গুণ বেশি শক্তিশালী। এর তীব্রতা গবেষকদের সাধারণত যতটা তথ্য পাওয়া যায় তার চেয়ে বেশি ডেটা নিয়ে কাজ করার সুযোগ দেয়, যখন দুটি ব্ল্যাক হোল পরস্পরের চারদিকে ঘুরতে ঘুরতে একীভূত হয়।
ওই সমৃদ্ধ সংকেত থেকে দলটি একটি সূক্ষ্ম উপাদান আলাদা করেছে, যাকে তারা “ডাইরেক্ট ওয়েভস” বলে। গবেষকদের মতে, এই তরঙ্গগুলো ইভেন্ট হরাইজনের একেবারে পাশের অঞ্চল থেকে তথ্য বহন করে, সেই চূড়ান্ত মুহূর্তে যখন দুটি ব্ল্যাক হোল সম্পূর্ণ একীভূত হওয়ার আগে এবং চূড়ান্ত বস্তুটি তার নতুন রূপে স্থির হয়। প্রার্থী পাঠ্য অনুযায়ী, কাজটি Nature-এ প্রকাশিত হয়েছে।
এটি কেন গুরুত্বপূর্ণ
জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের জন্য গুরুত্ব এই নয় যে কেউ আক্ষরিক অর্থে ইভেন্ট হরাইজনের ভেতর দিয়ে দেখে ফেলেছে। বরং দাবি হলো, ওই সীমানার ঠিক বাইরে ঘটে যাওয়া গতিবিধি মহাকর্ষীয় তরঙ্গে পরিমাপযোগ্য চিহ্ন রেখে যায়। যদি সেই চিহ্নগুলো নির্ভরযোগ্যভাবে বের করা যায়, তবে পদার্থবিদেরা সবচেয়ে চরম অবস্থায় মাধ্যাকর্ষণ কীভাবে আচরণ করে তা পরীক্ষা করার নতুন হাতিয়ার পান।
এটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ ব্ল্যাক হোল প্রতিষ্ঠিত তত্ত্বকে চ্যালেঞ্জ করার সবচেয়ে কঠিন স্থানগুলোর মধ্যে অন্যতম। আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অসাধারণ সাফল্য পেয়েছে, কিন্তু গবেষকদের ধারণা, বর্তমান পদার্থবিজ্ঞানের ফাটলগুলো সবচেয়ে বেশি দেখা যেতে পারে সেখানে, যেখানে মাধ্যাকর্ষণ সবচেয়ে শক্তিশালী এবং স্পেসটাইমের জ্যামিতি সবচেয়ে বিকৃত। সংঘর্ষরত ব্ল্যাক হোলের আশপাশের পরিবেশ এই ধরনের পরীক্ষার অন্যতম পরিষ্কার প্রাকৃতিক পরীক্ষাগার।
GW250114 সংকেত ব্যবহার করে গবেষকেরা নবগঠিত ব্ল্যাক হোলের দুটি মৌলিক বৈশিষ্ট্য অনুমান করেছেন বলে জানান: এর স্পিন এবং এর পৃষ্ঠে মাধ্যাকর্ষণের শক্তি। এগুলো ভিত্তিমূলক পরিমাপ। ভবিষ্যৎ ঘটনা যদি একই ধরনের অনুমানের সুযোগ দেয়, তবে বিজ্ঞানীরা মোট ভর ও কক্ষপথগত গতিবিদ্যার মতো সামগ্রিক বৈশিষ্ট্যের বদলে একাধিক সংঘর্ষ জুড়ে হরাইজন-স্তরের আচরণ তুলনা করা শুরু করতে পারবেন।
মহাকর্ষীয় তরঙ্গ কীভাবে হরাইজন-স্তরের পদার্থবিজ্ঞানের হাতিয়ার হলো
মহাকর্ষীয় তরঙ্গ হলো ত্বরিত ভরযুক্ত বস্তুর ফলে সৃষ্ট স্পেসটাইমের তরঙ্গ। ব্ল্যাক হোল সংঘর্ষ এগুলোর অন্যতম শক্তিশালী উৎস। দুটি বস্তু ভেতরের দিকে সর্পিলভাবে এগোতে থাকলে, তারা একটি বৈশিষ্ট্যপূর্ণ সংকেত নির্গত করে, যা ফ্রিকোয়েন্সি ও অ্যামপ্লিটিউডে বাড়তে থাকে, তারপর সংঘর্ষের শিখরে পৌঁছে, শেষে চূড়ান্ত ব্ল্যাক হোল স্থির হয়ে গেলে ম্লান হয়ে যায়।
এই সনাক্তকরণগুলোর অধিকাংশ বৈজ্ঞানিক মূল্য এসেছে পুরো সংঘর্ষ পুনর্গঠন থেকে: অংশগ্রহণকারী বস্তুর ভর, সংঘর্ষের সময়, এবং অবশিষ্ট বস্তুর বৈশিষ্ট্য। নতুন দাবিটিকে উল্লেখযোগ্য করে তোলে এই যে, দলটি বলছে সংকেতটি ইভেন্ট হরাইজনের খুব কাছের আরও সূক্ষ্ম তথ্যও ধরে রেখেছে।
এটি প্রযুক্তিগতভাবে কঠিন একটি প্রস্তাব। হরাইজনের যত কাছে যাওয়া যায়, সংঘর্ষের সহিংস, দ্রুত পরিবর্তনশীল পটভূমি থেকে অর্থপূর্ণ কাঠামো আলাদা করা তত কঠিন হয়। কোনো ক্ষীণ উপাদান সাধারণত চাপা পড়ে যেত। GW250114-এর অসাধারণ শক্তি সম্ভবত সংকেতকে এমন নিখুঁত করেছে যে আরও বিস্তারিত বিশ্লেষণ সম্ভব হয়েছে।
প্রার্থী পাঠ্য এই কাজের কৃতিত্ব অস্ট্রেলিয়ান ন্যাশনাল ইউনিভার্সিটির ড. লিং সান এবং পিএইচডি শিক্ষার্থী নীল লুকে দেয়, যারা কানাডা, যুক্তরাষ্ট্র ও স্পেনের সহযোগীদের সঙ্গে কাজ করেছেন। তাঁদের ব্যাখ্যা হলো, এই “ডাইরেক্ট ওয়েভস” সংঘর্ষের সময় হরাইজনের অবস্থার প্রথম বাস্তব ঝলক উপস্থাপন করে।
গবেষকেরা কী বলতে পারেন আর কী বলতে পারেন না
উৎস পাঠ্য ফলটিকে একটি প্রথম পদক্ষেপ হিসেবে দেখায়, এবং সেটি সেভাবেই পড়া উচিত। একটি মাত্র সনাক্তকরণ, এমনকি অস্বাভাবিকভাবে শক্তিশালী হলেও, ইভেন্ট হরাইজনের পদার্থবিজ্ঞান চূড়ান্তভাবে নির্ধারণ করে না। এই দাবিকে বৃহত্তর মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সম্প্রদায়ের যাচাই অতিক্রম করতে হবে, যার মধ্যে অতিরিক্ত সংকেত উপাদান কতটা দৃঢ়ভাবে বের করা যায় এবং বিকল্প ব্যাখ্যাগুলো ডেটার সঙ্গে মেলে কি না, সেই প্রশ্নও রয়েছে।
তবুও, প্রাথমিক পর্যায়েই এই সম্ভাবনা গুরুত্বপূর্ণ। যদি এটি পুনরাবৃত্ত হয়, তবে LIGO-এর মতো মানমন্দিরের বৈজ্ঞানিক ভূমিকা কেবল সনাক্তকরণ ও শ্রেণিবিভাগ থেকে সরে এসে শক্তিশালী-ক্ষেত্র মাধ্যাকর্ষণের নির্ভুল অধ্যয়নে সম্প্রসারিত হতে পারে। এটি ক্ষেত্রটির জন্য তাৎপর্যপূর্ণ পরিবর্তন হবে। সংঘর্ষকে কেবল আপেক্ষিকতার নাটকীয় নিশ্চিতকরণ হিসেবে না দেখে, গবেষকেরা সেগুলোকে ব্ল্যাক হোলের কাছাকাছি স্পেসটাইমের কাঠামোর পুনরাবৃত্তিযোগ্য পরীক্ষা হিসেবে ব্যবহার করতে পারবেন।
সময়টিও গুরুত্বপূর্ণ। মহাকর্ষীয় তরঙ্গ জ্যোতির্বিদ্যা এখনো তরুণ একটি শাখা, আর সংবেদনশীলতার প্রতিটি উন্নতি অস্বাভাবিকভাবে পরিষ্কার বা অস্বাভাবিকভাবে শক্তিশালী ঘটনা ধরার সম্ভাবনা বাড়ায়। GW250114-এর মতো আরও সংকেত ধরা পড়লে বিশ্লেষকেরা একাধিক সংঘর্ষের ফল তুলনা করতে পারবেন এবং নিশ্চিত হতে পারবেন যে তারা সত্যিই হরাইজন-সংলগ্ন পদার্থবিজ্ঞান মাপছেন, কোনো নির্দিষ্ট ডেটাসেটের কৃত্রিমতা নয়।
ব্ল্যাক হোল বিজ্ঞানে বৃহত্তর পরিবর্তন
সাম্প্রতিক বছরগুলোতে ব্ল্যাক হোল গবেষণা দ্রুত বদলেছে। Event Horizon Telescope M87-এ অবস্থিত অতিবৃহৎ ব্ল্যাক হোলের ছায়ার ঐতিহাসিক ছবি দিয়েছে, আর মহাকর্ষীয় তরঙ্গ মানমন্দিরগুলো অদৃশ্য সংঘর্ষকে সনাক্তযোগ্য ঘটনায় রূপান্তর করেছে। এই পদ্ধতিগুলো একে অপরের পরিপূরক। ইমেজিং নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে অতিবৃহৎ ব্ল্যাক হোলের কাছে পদার্থ ও আলোর গঠন দেখায়, আর মহাকর্ষীয় তরঙ্গ পরিমাপ সংঘর্ষরত ঘন বস্তুর গতিবিদ্যা ধরে।
নতুন বিশ্লেষণ এই প্রচেষ্টাগুলোর আরও গভীর একীভবনের দিকে ইঙ্গিত করে। গবেষকেরা যদি হরাইজন-স্তরের তত্ত্ব, তড়িৎচৌম্বকীয় পর্যবেক্ষণ, এবং মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সংকেতকে যুক্ত করতে পারেন, তবে ব্ল্যাক হোল কম রহস্যময় হতে পারে, কারণ তারা তথ্য লুকানো বন্ধ করবে বলে নয়, বরং তাদের চারপাশে কী ঘটছে তা পড়ার জন্য মহাবিশ্ব আরও পরোক্ষ উপায় দেবে বলে।
এখনকার জন্য প্রধান সাফল্য পদ্ধতিগত। GW250114 থেকে ডাইরেক্ট ওয়েভস বের করার যে রিপোর্ট এসেছে, তা ইঙ্গিত দেয় যে একটি সংঘর্ষের সবচেয়ে লুকানো অঞ্চলও শনাক্তযোগ্য ছাপ রেখে যেতে পারে। এটি ভবিষ্যতে ব্ল্যাক হোল পদার্থবিজ্ঞানের মানক হাতিয়ার হবে কি না, তা নির্ভর করবে ভবিষ্যৎ সনাক্তকরণ, স্বতন্ত্র যাচাই, এবং মানমন্দির ও বিশ্লেষণ কৌশলের ধারাবাহিক উন্নতির ওপর।
কিন্তু ফলটি যদি টিকে যায়, তবে তা একটি গুরুত্বপূর্ণ রূপান্তর চিহ্নিত করবে। ইভেন্ট হরাইজন তখনও একমুখী সীমানা থাকবে, তবে তা আর পূর্ণাঙ্গ বৈজ্ঞানিক অচলাবস্থা হবে না। গবেষকেরা ভেতরে দেখতে না পারলেও, ঠিক তার গায়ে কান লাগিয়ে শোনার কাজে তারা আরও দক্ষ হয়ে উঠতে পারেন।
এই নিবন্ধটি Universe Today-এর প্রতিবেদনের ভিত্তিতে লেখা হয়েছে। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.
Originally published on universetoday.com
