ধ্বংসপ্রাপ্ত তারকার হৃদয়ে সৃষ্টির একটি অবশেষ

নিউট্রন তারকাগুলি পরিচিত মহাবিশ্বের সবচেয়ে চরম বস্তু। সুপারনোভা বিস্ফোরণের সময় বিশাল নক্ষত্র মূলগুলির সহিংস সংকোচন থেকে জন্ম নিয়ে, তারা সূর্যের চেয়ে বেশি ভর একটি শহরের আকার পরিধিতে সংকুচিত করে, এমন চরম ঘনত্ব উত্পাদন করে যে তাদের ভিতরের পদার্থের প্রকৃত প্রকৃতি অনিশ্চিত। এখন, তাত্ত্বিক এবং পর্যবেক্ষণমূলক প্রমাণের ক্রমবর্ধমান সংস্থা পরামর্শ দেয় যে নিউট্রন তারকার মূলগুলি পদার্থের একটি অবস্থা ধারণ করতে পারে যা মহাবিশ্ব মাইক্রোসেকেন্ড পুরানো থেকে স্বাধীনভাবে দৃশ্যমান ছিল না: quark-gluon plasma, বিগ ব্যাঙ্গের আদিম পদার্থ।

Quark-gluon plasma হল পদার্থের অবস্থা যা বিদ্যমান ছিল যখন মহাবিশ্ব এক মিলিয়ন সেকেন্ডের কম বয়সী এবং তাপমাত্রা লক্ষ লক্ষ ডিগ্রি অতিক্রম করেছিল। সেই অবস্থায়, quarks — প্রোটন এবং নিউট্রনের মৌলিক উপাদান — যৌগিক কণাগুলির ভিতরে সীমাবদ্ধ নয় বরং gluons সহ একটি গরম, ঘন স্যুপে স্বাধীনভাবে বিদ্যমান, শক্তিশালী পারমাণবিক শক্তি মধ্যস্থতা করা কণা। যেহেতু মহাবিশ্ব শীতল হয়েছে, quarks প্রোটন, নিউট্রন এবং অন্যান্য হ্যাড্রন ভেতরে স্থায়ীভাবে সীমাবদ্ধ হয়েছিল, এবং quark-gluon plasma প্রাকৃতিক পরিস্থিতিতে একটি মুক্ত পর্যায় হিসাবে অস্তিত্ব ছেড়েছে।

নিউট্রন তারকার ভিতরে ব্যতিক্রম সম্ভবত। গণনা পরামর্শ দেয় যে নিউট্রন তারকাগুলি এমন ঘনত্ব অর্জন করতে পারে যা পৃথক নিউক্লিয়নগুলির মধ্যে সীমানা দ্রবীভূত করে, quarks মুক্তভাবে ঘোরাফেরা করে এমন শর্তাবলী পুনরায় তৈরি করে — বিগ ব্যাঙ্গের গরম প্লাজমার থেকে আলাদা কিন্তু একই মৌলিক পদার্থবিজ্ঞান দ্বারা শাসিত ঠান্ডা, ঘন quark পদার্থ। এটি নিশ্চিত করা হল আধুনিক যুগে খ্যাত পদার্থবিজ্ঞান এবং পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য আবিষ্কারগুলির একটি হবে।

এ পর্যন্ত প্রমাণ

নিউট্রন তারকার ভিতরে quark পদার্থের প্রমাণ একাধিক পরোক্ষ দিক থেকে আসে, প্রতিটি স্বতন্ত্রভাবে সিদ্ধান্তমূলক নয়। সবচেয়ে শক্তিশালী সীমাবদ্ধতা LIGO এবং Virgo দ্বারা নিউট্রন তারকা merge এর মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ পর্যবেক্ষণ থেকে আসে। দুটি নিউট্রন তারকা একে অপরের গ্রাভিটেশনাল ক্ষেত্রে সর্পিল হয় এবং merge হয় যখন, তারা নির্গত করা মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গগুলি তারার অভ্যন্তরীণ কাঠামো সম্পর্কে তথ্য বহন করে — বিশেষত পরস্পরের মহাকর্ষ ক্ষেত্রে কতটা বিকৃত হতে পারে, একটি সম্পত্তি যা tidal deformability বলা হয়। GW170817 ইভেন্ট থেকে পরিমাপ করা tidal deformabilities নিউট্রন তারকা অবস্থার সমীকরণকে এমনভাবে সীমাবদ্ধ করেছে যে কিছু তাত্ত্বিক মডেল পরামর্শ দেয় যে এটি তারকীয় মূলে quark পদার্থের উপস্থিতি দ্বারা সবচেয়ে স্বাভাবিকভাবে ব্যাখ্যা করা হয়।

নিউট্রন তারকা সংখ্যা এবং ব্যাসার্ধের এক্স-রে পর্যবেক্ষণ পরিপূরক সীমাবদ্ধতা প্রদান করে। International Space Station এর NICER যন্ত্র পর্যাপ্ত নির্ভুলতার সাথে বিভিন্ন নিউট্রন তারকার আকার পরিমাপ করেছে তাদের অভ্যন্তরীণ কাঠামো সীমাবদ্ধ করতে। সংমিশ্রিত সংখ্যা এবং ব্যাসার্ধ পরিমাপ কিছু তাত্ত্বিক অবস্থার সমীকরণকে বাতিল করতে পারে এবং অন্যদের অনুকূল, সম্ভাব্য অভ্যন্তরীণ রচনার পরিসীমা সংকীর্ণ করতে পারে। বর্তমান NICER ডেটা quark পদার্থ নিশ্চিতভাবে চিহ্নিত করে না, কিন্তু এটি সবচেয়ে ঘন নিউট্রন তারকার উপস্থিতির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

চ্যালেঞ্জ হল নিউট্রন তারকার ভিতরটি সরাসরি পর্যবেক্ষণের অ্যাক্সেসযোগ্য নয়, এবং নিউট্রন তারকা ঘনত্বে পদার্থের আচরণের তাত্ত্বিক গণনা অত্যন্ত কঠিন। Quantum chromodynamics — quark এবং gluon মিথস্ক্রিয়া পরিচালনা করে তত্ত্ব — গণনামূলক jjice QCD পদ্ধতি ব্যবহার করে পারমাণবিক নিউক্লিয়াসে পাওয়া ঘনত্ব এবং প্রাথমিক মহাবিশ্বের চরম ঘনত্বে সমাধান করা যায়, কিন্তু নিউট্রন তারকা মূলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ মধ্যবর্তী ঘনত্ব একটি শাসনে থাকে যেখানে বর্তমান তাত্ত্বিক পদ্ধতি অবিশ্বাস্য। অনিশ্চয়তা পদার্থবিজ্ঞানের ব্যর্থতা নয় বরং গণনার প্রকৃত সীমান্ত।

A Saturn V rocket accelerates off the pad. Sustained acceleration is exactly what conjures the faint quantum glow of Unruh radiation. Credit: NASA (public domain).
More in Space

ত্বরণ কেন শূন্যস্থানকে জ্বলজ্বল করাতে পারে

Universe Today-এর একটি নতুন ব্যাখ্যামূলক লেখা Unruh বিকিরণকে ব্যাখ্যা করেছে, যেখানে ত্বরিত একজন পর্যবেক্ষক শূন্যস্থানের মধ্যেও কণার একটি উষ্ণ সাগর অনুভব করতে পারেন।

Read article

বিজ্ঞানীরা কীভাবে এটি প্রমাণ করতে পারে তা ভাবে

নিউট্রন তারকার ভিতরে quark পদার্থ নিশ্চিত করার পথ মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ সনাক্তকরণ সংবেদনশীলতার উন্নতি, আরও সুনির্দিষ্ট নিউট্রন তারকা ব্যাসার্ধ পরিমাপ এবং ঘন পারমাণবিক পদার্থ বোঝার তাত্ত্বিক অগ্রগতির মাধ্যমে চলে। পরবর্তী প্রজন্মের মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ সনাক্তকরণ — ইউরোপে Einstein Telescope এবং যুক্তরাষ্ট্রে Cosmic Explorer — নাটকীয়ভাবে উন্নত সংবেদনশীলতার সাথে নিউট্রন তারকা merge পর্যবেক্ষণ করবে, সম্ভবত merge-পরবর্তী মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ সংকেত পরিমাপ করতে পারে যা বর্তমান সনাক্তকরণ করতে পারে না এবং যা quark পদার্থের সাথে কি ঘটে তা সম্পর্কে তথ্য বহন করে সহিংস সংঘর্ষ এবং merge প্রক্রিয়ার সময়।

merge-পরবর্তী সংকেত বিশেষভাবে তথ্যপূর্ণ কারণ এটি merge-পূর্ববর্তী তারকার চেয়ে বেশি ঘনত্বে পদার্থের আচরণের উপর নির্ভর করে। যদি quark পদার্থ উপস্থিত থাকে এবং merge-এর সময় একটি পর্যায় সংক্রমণ অনুভব করে — ঘনতা শিখর হওয়ার সাথে সাথে সাধারণ পারমাণবিক পদার্থ থেকে deconfined quark পদার্থে পরিবর্তিত হয় — মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ ফ্রিকোয়েন্সি সামগ্রী সেই সংক্রমণের স্বতন্ত্র স্বাক্ষর বহন করবে। এই স্বাক্ষরগুলি কী দেখতে পায় তার তাত্ত্বিক পূর্বাভাস একটি সক্রিয় গবেষণা ক্ষেত্র, এবং ভবিষ্যত সনাক্তকরণ সেগুলি পর্যবেক্ষণের জন্য যথেষ্ট সংবেদনশীল হতে পারে।

ল্যাবরেটরি পরীক্ষাগুলি চিত্রে অবদান রাখে। CERN এর Large Hadron Collider এবং Brookhaven এর Relativistic Heavy Ion Collider সমন্বিত সুবিধায় ভারী-আয়ন সংঘর্ষগুলি সেকেন্ডের একটি ভগ্নাংশের জন্য মিনিয়েচার quark-gluon plasma তৈরি করে, উচ্চ তাপমাত্রায় quark পদার্থ বৈশিষ্ট্যে পরীক্ষামূলক ডেটা প্রদান করে যা নিউট্রন তারকা ইন্টেরিয়রের সাথে প্রাসঙ্গিক উচ্চ-ঘনত্ব, নিম্ন-তাপমাত্রা শাসনে বিস্তার সীমাবদ্ধ করতে পারে। এই শাসনের মধ্যে তাত্ত্বিক সেতু অসম্পূর্ণ কিন্তু পারমাণবিক তত্ত্ব অগ্রগতির সাথে উন্নতি করছে।

এটি পদার্থবিজ্ঞানের জন্য কী অর্থ হবে

নিউট্রন তারকার ভিতরে quark পদার্থ নিশ্চিত করা পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান এবং অ্যাস্ট্রোফিজিক্স উভয়ের জন্য একটি যুগান্তকারী ফলাফল হবে। এটি প্রতিষ্ঠা করবে যে quantum chromodynamics দ্বারা ভবিষ্যদ্বাণী করা এবং ল্যাবরেটরি কণা ত্বরণে মুহূর্তকালীনভাবে তৈরি পদার্থের একটি পর্যায় বিশাল জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক বস্তুগুলির একটি স্থিতিশীল উপাদান হিসাবে বিদ্যমান — অসাধারণ পরিস্থিতির পরিসর জুড়ে তত্ত্ব যাচাইকরণ এবং quarks এর মাইক্রোস্কোপিক পদার্থবিজ্ঞান সংযোগ করে compact বস্তুর অ্যাস্ট্রোফিজিক্স।

শোধটি নিউট্রন তারকা অবস্থার সমীকরণ বোঝার তীক্ষ্ণ করবে — চাপ এবং ঘনত্বের মধ্যে সম্পর্ক এই বস্তুগুলির ভিতরে — যা পারমাণবিক অ্যাস্ট্রোফিজিক্সের কেন্দ্রীয় উন্মুক্ত সমস্যাগুলির একটি। একটি ভাল অবস্থার সমীকরণ সুপারনোভা সংপাত, নিউট্রন তারকা গঠন, merge থেকে মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ নির্গমন এবং নিউট্রন তারকা merge-এ r-প্রক্রিয়া nucleosynthesis এর মডেলগুলি উন্নত করে যা মহাবিশ্বে বেশিরভাগ সোনা, প্ল্যাটিনাম এবং অন্যান্য ভারী উপাদান তৈরি করার জন্য দায়ী।

চরম ঘনত্বে শক্তিশালী পারমাণবিক শক্তিতে আগ্রহী পদার্থবিজ্ঞানীদের জন্য, নিউট্রন তারকাগুলি প্রাকৃতিক পরীক্ষাগার যা কোনও স্থলীয় পরীক্ষা পুনরুত্পাদন করতে পারে না। তাদের অভ্যন্তরীণ কাঠামোর প্রতিটি নতুন পর্যবেক্ষণমূলক সীমাবদ্ধতা পদার্থবিজ্ঞানে একটি জানালা যা পৃথিবীতে সরাসরি তৈরি এবং অধ্যয়ন করা যায় না, নিউট্রন তারকা ইন্টেরিয়রগুলি চিহ্নিত করার প্রকল্পটি বর্তমানে অনুসৃত অ্যাস্ট্রোফিজিক্স এবং মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে উত্পাদনশীল সংযোগবিন্দুগুলির একটি করে তোলে।

এই নিবন্ধ Space.com এর রিপোর্টিং এর উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন।

This artist's illustration shows a supermassive black hole (SMBH) tearing apart a star that got too close in a tidal disruption event. These events flare brightly, making otherwise invisible black holes visible. Astrophysicists want to find more of these events across cosmic time so they can understand how SMBH have become so massive. The upcoming Nancy Grace Roman Space Telescope will find many more of them. Image Credit: NASA, Ralf Crawford (STScI)
More in Space

তারকা ধ্বংসের মাধ্যমে Roman Space Telescope প্রাচীন ব্ল্যাক হোল উন্মোচন করতে পারে

নতুন গবেষণা বলছে, NASA-এর Nancy Grace Roman Space Telescope cosmic time জুড়ে বহু tidal disruption events শনাক্ত করতে পারে, যা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের কম ভরবিশিষ্ট supermassive black holes-এর বৃদ্ধি অনুসরণে সাহায্য করবে।

Read article

Originally published on space.com