ব্ল্যাক হোলের মের্জার হয়তো ধারাবাহিকভাবে ঘটছে

মহাকর্ষীয় তরঙ্গ এখন ইতিহাসসহ ব্ল্যাক হোল প্রকাশ করতে শুরু করেছে

ব্ল্যাক হোলের সংঘর্ষ ইতিমধ্যেই জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা পর্যবেক্ষণ করতে পারেন এমন সবচেয়ে চরম ঘটনাগুলোর মধ্যে একটি। দুটি ঘনবস্তু একে অপরের চারপাশে সর্পিলভাবে ঘুরে কাছাকাছি আসে, মিলিত হয়, এবং মহাবিশ্ব জুড়ে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ পাঠিয়ে একটি আরও ভারী অবশিষ্টাংশ রেখে যায়। এখন গবেষকেরা সেই সংকেতগুলো থেকে যে গল্প টানছেন, তা আরও জটিল: এতে জড়িত কিছু ব্ল্যাক হোল সরাসরি বিশাল তারকার মৃত্যু-পরবর্তী প্রথম প্রজন্মের বস্তু নাও হতে পারে, বরং আগের মের্জারের ফল, যা পরে আবার সংঘর্ষে জড়িয়েছে।

এই সম্ভাবনাকে hierarchical merging বলা হয় এবং এটি নিয়ে বছরের পর বছর আলোচনা হয়েছে। MIT-এর Salvatore Vitale ও Cailin Plunkett, Williams College-এর Thomas Callister, এবং Adler Planetarium-এর Michael Zevin-সহ গবেষকদের তুলে ধরা সাম্প্রতিক বিশ্লেষণ বলছে, এটি নিছক তাত্ত্বিক ব্যতিক্রমের চেয়ে বেশি কিছু হতে পারে। বরং, পুনরাবৃত্ত মের্জার এখন মহাকর্ষীয় তরঙ্গের মাধ্যমে শনাক্ত হওয়া ব্ল্যাক হোল সংঘর্ষের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ ব্যাখ্যা করতে পারে।

প্রতিটি ঘটনার জন্য এটি এখনও পরিসংখ্যানগত, চূড়ান্ত নয়, কিন্তু ধরণটি উপেক্ষা করা ক্রমেই কঠিন হচ্ছে। যত বেশি শনাক্তকরণ জমা হচ্ছে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা hierarchical growth সম্ভব কি না সেই প্রশ্ন থেকে সরে এখন এটি কত ঘন ঘন ঘটে তা নির্ণয়ের দিকে এগোচ্ছেন।

পুনরাবৃত্ত মের্জার কেন গুরুত্বপূর্ণ

সাধারণ গঠনের গল্পটি পরিচিত: একটি বিশাল তারা তার জীবন শেষ করে একটি সুপারনোভায় এবং একটি stellar-mass ব্ল্যাক হোল রেখে যায়। যদি এমন দুটি ব্ল্যাক হোল মহাকর্ষীয়ভাবে আবদ্ধ থাকে, তবে তারা শেষ পর্যন্ত মিশে যেতে পারে। দীর্ঘদিন ধরে, মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ ঘটনাগুলো ব্যাখ্যার এটিই ছিল প্রধান কাঠামো।

Hierarchical merging এতে আরেকটি স্তর যোগ করে। দুটি ব্ল্যাক হোল সংঘর্ষের পর নতুন গঠিত অবশিষ্টাংশটি ঘন পরিবেশে থেকে যেতে পারে এবং পরে আরেকটি ব্ল্যাক হোলের সঙ্গে আবার মিশতে পারে। এই প্রক্রিয়া বারবার ঘটতে পারে, ধীরে ধীরে আরও ভারী বস্তু গড়ে তোলে। ধারণা করা হয়, এই পরিস্থিতি বিশেষ করে গ্যালাক্সির খুব ভিড়ভাট্টা অঞ্চলে বেশি সম্ভাব্য, যেখানে বারবার কাছাকাছি সাক্ষাৎ ঘটানো সহজ।

এটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি ব্ল্যাক হোল জনসংখ্যার অর্থই বদলে দেয়। যদি পর্যবেক্ষিত মের্জারের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ দ্বিতীয় প্রজন্মের ব্ল্যাক হোল জড়িত করে, তবে মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ ঘটনার ক্যাটালগ শুধু নক্ষত্রের মৃত্যুর হিসাব থাকে না। এটি ব্ল্যাক হোলের পারস্পরিক ক্রিয়া, বৃদ্ধি, এবং একাধিক সংঘর্ষচক্রের মাধ্যমে পুনঃচলাচলের রেকর্ডও হয়ে ওঠে।

এটি জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা ভর-বণ্টন, মের্জারের হার, এবং এসব ঘটনার পরিবেশ কীভাবে ব্যাখ্যা করেন, তাতে প্রভাব ফেলবে। এটি আরও ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করবে কেন কিছু ব্ল্যাক হোল সাধারণ একধাপের গঠনের মডেল যা ভবিষ্যদ্বাণী করে তার চেয়ে বেশি ভরযুক্ত বা গতিশীলভাবে আকর্ষণীয় মনে হয়।

ইঙ্গিতটি spin-এ

সাম্প্রতিক কাজের সবচেয়ে শক্তিশালী সূত্রটি spin থেকে আসে। একটি প্রথম-প্রজন্মের ব্ল্যাক হোল, যা কোনো তারকা ভেঙে পড়ার পর তৈরি হয়, অনেক ক্ষেত্রে খুব কম বা প্রায় শূন্য spin থাকার কথা, কারণ মৃত্যুপথযাত্রী তারা উল্লেখযোগ্য পরিমাণ ভর ও কৌণিক ভরবেগ হারায়। বিপরীতে, একটি মের্জার-অবশিষ্টাংশ অনেক বেশি শক্তিশালী ঘটনার মধ্য দিয়ে স্পষ্ট ঘূর্ণন-চিহ্ন নিয়ে বেরিয়ে আসার কথা।

তাই spin ব্ল্যাক হোলের উৎস আলাদা করার সবচেয়ে কার্যকর চিহ্নগুলোর একটি। যদি কোনো শনাক্ত মের্জারে এমন ব্ল্যাক হোল থাকে যাদের spin বৈশিষ্ট্য আগের সংঘর্ষ থেকে প্রত্যাশিত প্যাটার্নের সঙ্গে মেলে, তবে জোড়ার অন্তত একজন সদস্য এই প্রক্রিয়ার জন্য নতুন নয় বলে যুক্তি আরও শক্তিশালী হয়।

গবেষকেরা এটি শুধু একক চমকপ্রদ সংকেত থেকে পড়ছেন না। গুরুত্বপূর্ণ অগ্রগতি হলো, বাড়তে থাকা মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ রেকর্ডে এখন জনসংখ্যা-স্তরের প্রবণতা খোঁজার মতো যথেষ্ট ঘটনা রয়েছে। Plunkett-এর মতে, ডেটা থেকে যে চিত্র উঠে আসছে তা হলো, মিশে যাওয়া ব্ল্যাক হোলের “ভাল একটি শতাংশ” এই পুনরাবৃত্ত পথে আসতে পারে।

এটি আগের অনিশ্চয়তা থেকে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন। hierarchical merging দীর্ঘদিন ধরে সম্ভাব্য কিন্তু দুর্বলভাবে সীমাবদ্ধ হিসেবে বিবেচিত হয়েছে। নতুন বিশ্লেষণ ইঙ্গিত দিচ্ছে, সুনির্দিষ্ট অনুপাত এখনো গবেষণাধীন হলেও অনিশ্চয়তা আরও সামঞ্জস্যপূর্ণ একটি অনুমানের দিকে সঙ্কুচিত হচ্ছে।

দ্রুত বাড়তে থাকা নমুনা

মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ জ্যোতির্বিজ্ঞান এখনো তরুণ, কিন্তু এটি আর অপ্রতুল নয়। সাম্প্রতিক শনাক্তকরণ এখন শতকে পৌঁছেছে, যা ক্ষেত্রটির প্রথম দিকের বছরের তুলনায় গবেষকদের অনেক বিস্তৃত ভিত্তিতে অনুমান করার সুযোগ দিচ্ছে। প্রতিটি নতুন ঘটনা শুধু একটি নাটকীয় শিরোনাম নয়। এটি এমন জনসংখ্যা-পরিসংখ্যানকেও আরও সূক্ষ্ম করে, যা দেখাতে পারে পর্যবেক্ষিত ব্ল্যাক হোল মূলত এককভাবে নক্ষত্রের বিবর্তন থেকে এসেছে, নাকি বারবার গতিশীল মিথস্ক্রিয়া থেকে।

এই সমষ্টিগত প্রভাবটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ব্ল্যাক হোলের গায়ে লেখা থাকে না যে তারা প্রথম নাকি দ্বিতীয় প্রজন্মের। বিজ্ঞানীদের তাদের ইতিহাস পরোক্ষভাবে মাপা যায় এমন বৈশিষ্ট্য, বিশেষত ভর ও spin, থেকে পুনর্গঠন করতে হয়, এবং তারপর সেই পর্যবেক্ষণগুলোকে গঠন-মডেলের সঙ্গে তুলনা করতে হয়।

GW250114 নামে চিহ্নিত ঘটনাটি এখন এই বড় প্রচেষ্টার একটি দৃষ্টান্ত হিসেবে মনোযোগ পাচ্ছে। কিন্তু বৃহত্তর গুরুত্বটি মোট ছবিতে। গবেষকেরা যত বেশি সংকেত তুলনা করতে পারবেন, তত বেশি আত্মবিশ্বাসের সঙ্গে একবারের মের্জার আর পুনরাবৃত্ত প্রক্রিয়ার ছাপ আলাদা করতে পারবেন।

ব্যবহারিকভাবে, এটি মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ বিজ্ঞানের শক্তিগুলোর একটি। তরঙ্গ শুধু মের্জার হয়েছে কি না তা নিশ্চিত করে না। এগুলো জড়িত বস্তুর ভৌত বিবরণও বহন করে এবং জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের সেই বস্তুগুলো প্রথমে কীভাবে অস্তিত্বে এল, সে বিষয়ে প্রতিদ্বন্দ্বী ধারণাগুলো পরীক্ষা করতে দেয়।

উদীয়মান চিত্র যা বলছে

যদি hierarchical merging সত্যিই সাধারণ হয়, তবে এর অর্থ হবে যে ভিড়ভাট্টা গ্যালাক্সীয় পরিবেশ কিছু সরল মডেলের ধারণার চেয়ে ব্ল্যাক হোল বিবর্তনে বড় ভূমিকা রাখছে। ঘন নক্ষত্র-ব্যবস্থা তখন শুধু ব্ল্যাক হোলের দেখা হওয়ার স্থান থাকবে না, বরং ক্রমশ ভারী অবশিষ্টাংশ তৈরির উৎপাদন-লাইন হয়ে উঠবে।

এটি এই ধারণাকেও শক্তিশালী করবে যে ব্ল্যাক হোল জনসংখ্যা দুটি সংযুক্ত ধাপে গঠিত: একদিকে নক্ষত্রের জন্ম ও মৃত্যু, অন্যদিকে পরে হওয়া গতিশীল পুনর্বিন্যাস। তখন একটি ব্ল্যাক হোলের ভর ও spin তার প্রাথমিক সৃষ্টি এবং পরবর্তী মের্জার ইতিহাস দুটোকেই প্রতিফলিত করবে।

পুনরাবৃত্ত মের্জারের অবদান কতটা বড়, তা গবেষকেরা এখনও পরিমার্জন করছেন। বর্তমান ফলাফল অনিশ্চয়তা দূর করে না, কিংবা এটাও বোঝায় না যে বেশিরভাগ ব্ল্যাক হোল বহু সংঘর্ষের মধ্য দিয়ে গেছে। কিন্তু এটি এই যুক্তিকে শক্তিশালী করে যে পুনরাবৃত্ত মের্জার কোনো বিরল কৌতূহল নয়। এগুলো মহাবিশ্বের ব্ল্যাক হোল বাস্তুতন্ত্রের নিয়মিত বৈশিষ্ট্য হতে পারে।

জ্যোতির্বিজ্ঞানের জন্য এটি একটি বড় ধারণাগত পরিবর্তন। একসময় ব্ল্যাক হোলকে প্রধানত শেষাবস্থা হিসেবে দেখা হতো। মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ পর্যবেক্ষণ এখন সেগুলোকে চলমান নির্মাণচক্রের অংশগ্রহণকারী হিসেবে আরও বেশি দেখাচ্ছে। স্থির অবশিষ্টাংশের একটি তালিকায় মিলিয়ে যাওয়ার বদলে, কিছু ব্ল্যাক হোল ধারাবাহিক সংঘর্ষের মাধ্যমে বাড়তে পারে, এবং আগের সাক্ষাতের ছাপ পরেরটির মধ্যে বয়ে আনতে পারে।

পর্যবেক্ষণাগারগুলো যখন নতুন মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ সংকেত রেকর্ড করতে থাকবে, তখন এই ইতিহাস আরও স্পষ্ট হবে। কেন্দ্রীয় প্রশ্নটি এখন আর শুধু ব্ল্যাক হোল কীভাবে জন্মায় তা নয়। প্রশ্ন হলো, তাদের কতবার নতুন করে গড়ে তোলা যায়।

এই নিবন্ধটি Universe Today-এর রিপোর্টের ভিত্তিতে লেখা। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.