নতুন M87 ব্ল্যাক হোল মানচিত্র দেখায়, বিকিরণ দূরত্বের সঙ্গে কীভাবে বদলায়

M87-এর নতুন দৃষ্টিতে প্রথম ব্ল্যাক হোল ছবির সীমানা ছাড়িয়ে যাওয়া

২০১৯ সালে Event Horizon Telescope সহযোগিতা যে ব্ল্যাক হোলের প্রথম ছবি প্রকাশ করেছিল, তা আধুনিক জ্যোতির্বিজ্ঞানে সঙ্গে সঙ্গেই একটি মাইলফলক হয়ে ওঠে। সেই ছবিতে পৃথিবী থেকে প্রায় ৫৩.৫ মিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরে, কন্যা নক্ষত্রমণ্ডলে অবস্থিত M87 নামের বিশাল উপবৃত্তাকার গ্যালাক্সির কেন্দ্রে থাকা অতিবৃহৎ ব্ল্যাক হোলটি দেখা গিয়েছিল। এখন গবেষকরা শুধু ব্ল্যাক হোলের চারপাশের বিকিরণের আকার নয়, বরং কেন্দ্র থেকে দূরত্ব বাড়ার সঙ্গে সঙ্গে সেই বিকিরণ কীভাবে বদলায়, তা দেখেও বিজ্ঞানকে আরও এগিয়ে নিয়েছেন।

প্রদত্ত উৎস পাঠ্য অনুযায়ী, শাংহাই জ্যোতির্বিজ্ঞান অবজারভেটরির গবেষকদের নেতৃত্বে একটি আন্তর্জাতিক দল M87 ব্ল্যাক হোলের প্রথম স্থানিকভাবে সমাধানকৃত দ্বি-ফ্রিকোয়েন্সি বর্ণালীগত গবেষণা পরিচালনা করেছে। একাধিক পর্যবেক্ষণাগার থেকে প্রাপ্ত ইভেন্ট-হরাইজন-স্কেল চিত্র একত্র করে দলটি এমন একটি মানচিত্র তৈরি করেছে, যা প্রতিবেদনে বস্তুটির বর্ণালীগত স্বাক্ষর ব্যাসার্ধের সঙ্গে কীভাবে বদলায়, তার প্রথম স্থানিকভাবে সমাধানকৃত মানচিত্র হিসেবে বর্ণনা করা হয়েছে। কাজটি ২০ জুলাই The Astrophysical Journal Letters-এ প্রকাশিত হয়েছে।

এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ, কারণ ব্ল্যাক হোলের প্রথম ছবি কখনওই সাধারণ অর্থে কেবল একটি ছবি ছিল না। সেটি ছিল মহাবিশ্বের সবচেয়ে প্রতিকূল পরিবেশগুলির একটির কাছাকাছি চরম পদার্থবিজ্ঞানের একটি পরিমাপ। এই নতুন গবেষণা বিকিরণ-সংক্রান্ত বৈশিষ্ট্য এক অঞ্চল থেকে আরেক অঞ্চলে কীভাবে ভিন্ন হয়, তা পরীক্ষা করে আরেকটি স্তর যোগ করেছে, যা ব্ল্যাক হোলের চারপাশের প্লাজমা ও প্রক্রিয়াগুলির আরও বিশদ অনুসন্ধান দেয়।

দলটি কীভাবে মানচিত্রটি তৈরি করল

এই গবেষণা ২০১৮ সালে Event Horizon Telescope এবং Global Millimeter VLBI Array-এর পর্যবেক্ষণের ওপর নির্ভর করেছে। গবেষকেরা ১.৩ মিলিমিটার এবং ৩.৫ মিলিমিটার তরঙ্গদৈর্ঘ্যে তৈরি দুটি ছবি একত্র করেছেন, যা অত্যন্ত উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সির রেডিও সীমা এবং মাইক্রোওয়েভের উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি প্রান্তকে অন্তর্ভুক্ত করে। এই দুটি ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করে দলটি পর্যবেক্ষিত গঠনের ওপর একটি বর্ণালীগত সূচক নির্ণয় করতে পেরেছে।

ব্যবহারিকভাবে, এই সূচক জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের জানায় যে ব্ল্যাক হোলের চারপাশে বিভিন্ন স্থানে ফ্রিকোয়েন্সির সঙ্গে বিকিরণের শক্তি কীভাবে বদলায়। অঞ্চলটিকে একটি একক অমীমাংসিত আলোছটা হিসেবে না দেখে, নতুন পদ্ধতিটি সেটিকে স্থানিকভাবে পরিবর্তনশীল একটি প্যাটার্নে ভেঙে দেয়। ফলে কোথায় কোন ভৌত অবস্থা প্রাধান্য পাচ্ছে, তা অনুমান করা সম্ভব হয়।

উৎস পাঠ্য অনুযায়ী, ফলটি M87 ব্ল্যাক হোলের চারপাশের বিকিরণ পরিবেশের ব্যাসার্ধ-নির্ভর চিত্র। সবচেয়ে ভেতরের অঞ্চলটি একটি ধনাত্মক বর্ণালীগত সূচক দেখায়, যা ব্যাসার্ধের সঙ্গে সামান্য বাড়ে। আরও বাইরে গেলে সূচকটি কমে এবং ঋণাত্মক হয়ে যায়। এই পরিবর্তন কেবল বর্ণনামূলক নয়। এটি ব্ল্যাক হোলের আশপাশের অন্তর্নিহিত বিকিরণ পরিস্থিতির পরিবর্তনের ইঙ্গিত দেয়।

বদলে যাওয়া বর্ণালীগত সূচকের অর্থ কী

উৎসটি ব্যাখ্যা করে, ভেতরের অঞ্চলে ধনাত্মক সূচক synchrotron self-absorption-এর শক্তিশালী প্রভাবের ইঙ্গিত দেয়। এই প্রক্রিয়ায়, চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে প্রায় আলোর গতিতে চলা ইলেকট্রনরা বিকিরণ নির্গত করে এবং তারপর তাদের উৎপন্ন কিছু ফোটন আবার শোষণ করে। এই প্রভাবে প্রভাবিত অঞ্চলটি এমন অঞ্চলের তুলনায় ভিন্নভাবে আচরণ করে, যেখানে ফোটনগুলি তুলনামূলকভাবে সহজে বেরিয়ে যেতে পারে।

কেন্দ্র থেকে আরও দূরে, নতুন মানচিত্রটি একটি optically thin অবস্থার দিকে পরিবর্তন দেখায়, যেখানে নির্গত ফোটনগুলি শোষিত, বিচ্ছুরিত বা একই মাত্রায় পুনর্নির্গত না হয়েই বেরিয়ে যেতে পারে। উৎস পাঠ্য অনুযায়ী, এই পরিবর্তন ব্ল্যাক হোল থেকে প্রায় ৩০ মাইক্রোআর্কসেকেন্ড দূরত্বে ঘটে।

আকাশে এই দূরত্বের স্কেল ক্ষুদ্র, কিন্তু ভৌতভাবে তা অনেক কিছুই জানায়। এটি স্ব-শোষণের দ্বারা দৃঢ়ভাবে গঠিত অভ্যন্তরীণ পরিস্থিতি এবং এমন বাহ্যিক পরিস্থিতির মধ্যে সীমারেখা চিহ্নিত করে, যেখানে বিকিরণ পর্যবেক্ষকের কাছে আরও সরাসরি পৌঁছাতে পারে। একটি অতিবৃহৎ ব্ল্যাক হোলের ইভেন্ট হরাইজনের কাছে পদার্থ কীভাবে আচরণ করে, তা বোঝার চেষ্টা করা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের জন্য এই পরিবর্তনটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি প্লাজমা কাঠামো, চৌম্বক ক্ষেত্র এবং শক্তি পরিবহণের মডেলগুলিকে সীমাবদ্ধ করে।

এটি ব্ল্যাক হোল পদার্থবিজ্ঞানের জন্য কেন গুরুত্বপূর্ণ

ইভেন্ট হরাইজনের ভেতর থেকে আলোও বেরোতে না পারায় ব্ল্যাক হোলকে সরাসরি দেখা যায় না। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যা পর্যবেক্ষণ করতে পারেন, তা হলো চারপাশের পরিবেশে পদার্থ ও বিকিরণের আচরণ। তাই পরিমাপের কৌশলে প্রতিটি উন্নতি মূল্যবান। নতুন M87 গবেষণার তাৎপর্য হলো, এটি একটি স্থির ছবির বাইরে গিয়ে একটি নির্ণয়মূলক পদ্ধতির দিকে অগ্রসর হয়।

প্রদত্ত উৎস পাঠ্য স্পষ্টভাবে বলে যে কাজটি ব্ল্যাক হোলের চারপাশে উপস্থিত চরম পদার্থবিজ্ঞান ও পরিস্থিতি চিহ্নিত করার একটি নতুন উপায় দেয়। এই বাক্যটির বাস্তব গুরুত্ব আছে। বর্ণালীগত মানচিত্র কেন্দ্রীয় ইঞ্জিনের কাছে প্লাজমায় কী ঘটছে, তার প্রতিদ্বন্দ্বী ব্যাখ্যাগুলির মধ্যে পার্থক্য করতে সাহায্য করতে পারে, যার মধ্যে শক্তি কীভাবে বণ্টিত হয় এবং কোথায় বিকিরণ এতটাই স্বচ্ছ হয়ে ওঠে যে কাঠামোর বিভিন্ন স্তর প্রকাশ পায়, সেটিও অন্তর্ভুক্ত।

M87 এই ধরনের কাজের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ একটি লক্ষ্য, কারণ এটি ইতিমধ্যেই ইভেন্ট-হরাইজন-স্কেল ব্ল্যাক হোল ইমেজিং-এর মানদণ্ড উদাহরণ হয়ে উঠেছে। সেখানে করা উন্নতি অন্যান্য সিস্টেম এবং ভবিষ্যৎ পর্যবেক্ষণ অভিযানে ব্যবহৃত পদ্ধতিগুলিকে প্রভাবিত করতে পারে। যে বস্তুটি বিশ্বের প্রথম ব্ল্যাক হোল ছবি দিয়েছিল, সেটিই এখন ব্ল্যাক হোলকে আরও সমৃদ্ধ ভৌত বিশদে অধ্যয়নের পদ্ধতি নির্ধারণে সাহায্য করছে।

বৈশ্বিক পর্যবেক্ষণাগারভিত্তিক একটি সহযোগিতামূলক মাইলফলক

এই প্রকল্পটি অগ্রভাগের জ্যোতির্বিজ্ঞানের আন্তর্জাতিক এবং বহু-যন্ত্রভিত্তিক স্বভাবকেও তুলে ধরে। উৎস পাঠ্য অনুযায়ী, চাইনিজ একাডেমি অব সায়েন্সেস-এর Key Laboratory of Radio Astronomy and Technology, University of Tsukuba, INAF Institute of Radio Astronomy, CSIS Andalusian Institute of Astrophysics, এবং Max Planck Institute for Radio Astronomy-সহ অন্যান্য প্রতিষ্ঠানের গবেষকেরা এতে যুক্ত ছিলেন। খুব দীর্ঘ baseline interferometry-তে এই বিস্তৃতি সাধারণ, যেখানে বিপুল দূরত্বে বিচ্ছিন্ন পর্যবেক্ষণাগারগুলি একসঙ্গে কাজ করে একটি পৃথিবী-আকারের একক যন্ত্রের মতো।

প্রযুক্তিগত সাফল্য কেবল তথ্য সংগ্রহে নয়, বরং বিভিন্ন স্থাপনা ও ফ্রিকোয়েন্সি থেকে প্রাপ্ত পর্যবেক্ষণকে একটি সুসংগত, স্থানিকভাবে সমাধানকৃত বিশ্লেষণে রূপ দিতে পারাতেও রয়েছে। ব্ল্যাক হোল গবেষণা ক্রমশ এই দিকেই এগোচ্ছে: কেবল আরও পরিষ্কার ছবি তৈরির বাইরে গিয়ে সেখান থেকে আরও বেশি ভৌত অর্থ বের করে আনা।

আইকনিক ছবি থেকে আরও তীক্ষ্ণ ভৌত অন্তর্দৃষ্টির পথে

M87-এর ব্ল্যাক হোলের প্রথম ছবি জনসচেতনতা বদলে দিয়েছিল, কারণ এটি এক বিখ্যাত অদৃশ্য বস্তুকে হঠাৎ দৃশ্যমান করে তুলেছিল। এই নতুন ফলাফল দৃশ্যত কম নাটকীয়, কিন্তু বৈজ্ঞানিকভাবে এটি সমানভাবে তাৎপর্যপূর্ণ হতে পারে। এটি ইঙ্গিত দেয় যে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এমন এক পর্যায়ে প্রবেশ করছেন, যেখানে ইভেন্ট-হরাইজন-স্কেলের পর্যবেক্ষণ কেবল ছায়াসদৃশ কাঠামোর উপস্থিতি নিশ্চিত না করে, পরিবর্তনশীল ভৌত অবস্থার মানচিত্র তৈরি করতে পারে।

এই পরিবর্তন গুরুত্বপূর্ণ। গবেষকেরা যত নিখুঁতভাবে নির্ধারণ করতে পারবেন কোথায় স্ব-শোষণ প্রাধান্য পায়, কোথায় বিকিরণ optically thin হয়ে ওঠে, এবং দূরত্বের সঙ্গে এই অবস্থাগুলি কীভাবে বদলায়, ততই তারা ব্ল্যাক হোল পরিবেশের তত্ত্বগুলোকে শক্তভাবে পরীক্ষা করতে পারবেন। M87 এত দূরে এবং এত চরম যে একটি একক ছবির মাধ্যমে তা বোঝা যায় না। কিন্তু ইভেন্ট-হরাইজন-স্কেলের বর্ণালীগত মানচিত্রের সাহায্যে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা একটি ঐতিহাসিক ছবিকে আরও পূর্ণাঙ্গ ভৌত প্রতিচ্ছবিতে রূপান্তর করার আরও কাছাকাছি পৌঁছে যাচ্ছেন।

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