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

একটি হিংস্র সংকেত লুকানো ব্ল্যাক হোল খুঁজে পেতে জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের সাহায্য করতে পারে

যখন একটি তারা একটি supermassive black hole-এর খুব কাছ দিয়ে যায়, তখন ফল হতে পারে বিপর্যয়কর। black hole-এর tidal forces তারাটিকে টেনে লম্বা করে, ছিঁড়ে ফেলে, এবং সেই ধ্বংসাবশেষকে একটি উজ্জ্বল flare-এ পরিণত করে, যা অল্প সময়ের জন্য একটি পুরো গ্যালাক্সিকেও ছাপিয়ে যেতে পারে। tidal disruption events, বা TDEs নামে পরিচিত এই বিস্ফোরণগুলি তারাটির জন্য ধ্বংসাত্মক, কিন্তু জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের জন্য অত্যন্ত উপকারী।

Nancy Grace Roman Space Telescope-এর উৎক্ষেপণের আগে আলোচিত নতুন গবেষণা অনুযায়ী, এই flares cosmic time জুড়ে supermassive black holes কীভাবে বেড়েছে তা অনুসরণ করার অন্যতম সেরা উপায় হয়ে উঠতে পারে। The Astrophysical Journal-এ প্রকাশিত এই গবেষণাটি Roman, LSST, এবং JWST-সহ বড় observatories কত ঘন ঘন tidal disruption events শনাক্ত করতে পারে এবং সেই শনাক্তকরণগুলি কীভাবে মহাবিশ্বজুড়ে black holes-এর mass distribution সীমাবদ্ধ করতে পারে তা অনুমান করে।

মূল প্রতিশ্রুতি শুধু আরও spectacular transients গণনা করা নয়। এটি এমন black holes খুঁজে বের করা, যেগুলি অন্যথায় দেখা কঠিন, বিশেষ করে দূরবর্তী মহাবিশ্বের কম ভরবিশিষ্ট supermassive black holes।

Tidal disruption events কেন গুরুত্বপূর্ণ

অনেক supermassive black hole সরাসরি শনাক্ত করা কঠিন, বিশেষ করে তারা যদি সক্রিয়ভাবে পদার্থ না খায়। একটি গ্যালাক্সি কেন্দ্রীয় black hole ধারণ করতে পারে, কিন্তু এমন ধরনের স্থায়ী উজ্জ্বল emission তৈরি নাও করতে পারে যা তাকে সহজে খুঁজে পাওয়া যায়। Tidal disruption events একটি বিকল্প পথ দেয়। যখন একটি black hole পাশ দিয়ে যাওয়া একটি তারাকে ছিঁড়ে ফেলে, তখন খণ্ডিত পদার্থ ভেতরে পড়তে থাকা gas-এর একটি গরম, উজ্জ্বল বলয় তৈরি করে। সেই flare একটি beacon-এর মতো কাজ করে।

Astrophysicists-দের কাছে TDEs-এর গুরুত্ব রয়েছে তারা যে mass range অন্বেষণ করে তাতে। উৎস পাঠে বলা হয়েছে, এই ঘটনাগুলি বিশেষভাবে কম ভরবিশিষ্ট supermassive black holes-এর সঙ্গে সম্পর্কিত, প্রায় 100,000 থেকে 100 million solar masses বা তার কম। আরও বেশি ভরে, একটি black hole একটি তারাকে এত দ্রুত গিলে ফেলতে পারে যে সেই নাটকীয় flare কমে যায় বা অনুপস্থিত থাকে।

এটি TDEs-কে black hole origins সম্পর্কে দীর্ঘস্থায়ী প্রশ্ন অধ্যয়নের জন্য বিশেষভাবে মূল্যবান করে তোলে। উচ্চ redshift-এ দেখা কম ভরবিশিষ্ট black holes বিশেষভাবে তথ্যবহ, কারণ তারা প্রাথমিক seeding এবং growth প্রক্রিয়ার সংকেত ধরে রাখে। তবু বর্তমান পদ্ধতিতে চিহ্নিত করা সবচেয়ে কঠিন বস্তুর মধ্যেও তারা পড়ে।

বড় observing strategy-তে Roman-এর ভূমিকা

আগামী Nancy Grace Roman Space Telescope TDE sample উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়াবে বলে আশা করা হচ্ছে। Roman উচ্চ sensitivity নিয়ে আকাশের বড় অংশ পর্যবেক্ষণ করার জন্য তৈরি, যা দীর্ঘ দূরত্বে বিরল transients খুঁজে পেতে গুরুত্বপূর্ণ সংমিশ্রণ। পূর্বাভাস সঠিক হলে, telescope বর্তমানের তুলনায় cosmic history জুড়ে এই তারা-ছেঁড়া ঘটনাগুলির অনেক বেশি শনাক্ত করতে পারে।

এই বিস্তৃত পরিসর গুরুত্বপূর্ণ, কারণ একক শনাক্তকরণ বড় formation প্রশ্নের সমাধান করে না। গবেষকরা বিভিন্ন epoch-এ black hole masses কীভাবে বণ্টিত হয়েছে তার একটি পরিসংখ্যানিক চিত্র চান। redshift জুড়ে ছড়ানো একটি বড় TDE sample ঠিক সেই ধরনের dataset দেবে।

Johns Hopkins University graduate student Mitchell Karmen-এর নেতৃত্বে নতুন paperটি Roman এবং অন্যান্য observatories-এর event rates অনুমানের ওপর কেন্দ্রীভূত। গবেষকেরা যুক্তি দেন, redshift 1-এর বাইরে কম ভরবিশিষ্ট population-এর জন্য cosmic time জুড়ে supermassive black holes-এর mass distribution পরিমাপ করা বিশেষভাবে কঠিন। এটাই সেই regime, যেখানে ভিন্ন black hole seeding models সবচেয়ে স্পষ্টভাবে আলাদা হতে পারে।

ব্যবহারিকভাবে, Roman TDEs-কে কৌতূহলজনক এককালীন আবিষ্কার থেকে black hole demographics-এর একটি নিয়মতান্ত্রিক অনুসন্ধানে রূপান্তরিত করতে সাহায্য করতে পারে।

Black hole “seeding” মানে কী

Astrophysics-এর অন্যতম বড় অমীমাংসিত সমস্যা হলো supermassive black holes কীভাবে এত বড়, এত তাড়াতাড়ি হয়ে গেল। কিছু growth model তুলনামূলকভাবে ছোট “seed” black holes-এর কথা বলে, যা প্রথম তারকা প্রজন্মের পর অবশিষ্ট ছিল এবং পরে gas accrete করে ও অন্য black holes-এর সঙ্গে মিশে বেড়েছে। অন্য model-গুলি ভিন্ন collapse pathways-এর মাধ্যমে আরও বড় seeds গঠনের সুযোগ দেয়।

আজকের সবচেয়ে বড় black holes পর্যবেক্ষণ করলে সেই পরিস্থিতিগুলির মধ্যে সহজে পার্থক্য করা যায় না, কারণ বিলিয়ন বছরের growth তাদের শুরু সত্তার চিহ্ন মুছে দেয়। আগের cosmic সময়ে দেখা কম ভরবিশিষ্ট black holes বেশি কার্যকর। তারা এমন formative stage-এর কাছাকাছি, যেখানে model-গুলি ভিন্ন পূর্বাভাস দেয়।

এই কারণেই TDEs এত আকর্ষণীয়। তারা এমন dormanat বা ম্লান black holes প্রকাশ করতে পারে, যারা অন্য কোনো চ্যানেলে নিজেদের ঘোষণা করে না। যদি জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা cosmic time জুড়ে এমন ঘটনার বড় sample সংগ্রহ করতে পারেন, তবে তারা বিভিন্ন epoch-এ কত কম ভরবিশিষ্ট black hole ছিল এবং তারা কত দ্রুত বেড়েছে তা অনুমান করার নতুন উপায় পাবেন।

এটি শুধু spectacle নয়

Tidal disruption events ইতিমধ্যেই মনোযোগ আকর্ষণ করে, কারণ black holes যা করে তার মধ্যে এগুলো সবচেয়ে নাটকীয়। কিন্তু তাদের বৈজ্ঞানিক মূল্য ভিজ্যুয়াল নাটকীয়তার বাইরে। প্রতিটি ঘটনা black hole-এর mass range, আশপাশের পরিবেশ, এবং গ্যালাকটিক কেন্দ্রের সঙ্গে stars কত ঘন ঘন মিথস্ক্রিয়া করে তার তথ্য বহন করতে পারে।

যখন এসব ঘটনা বড় surveys-এ সংগ্রহ করা হয়, তখন চিত্র আরও শক্তিশালী হয়। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা flare count-কে population constraint-এ রূপান্তর করতে শুরু করতে পারেন। নতুন গবেষণা ঠিক সেই লাফের দিকেই ইঙ্গিত করছে: পৃথক transient astronomy থেকে black hole evolution-এর জন্য একটি census tool-এ অগ্রসর হওয়া।

এই paper Roman-কে LSST এবং JWST-সহ বৃহত্তর ecosystem-এ স্থাপন করেছে। প্রতিটি observatory wide-field discovery, time-domain coverage, বা deeper follow-up-এর মতো ভিন্ন শক্তি নিয়ে আসে। একসঙ্গে, তারা এই ঘটনাগুলি কোথায় এবং কখন ঘটে তার আরও সমৃদ্ধ মানচিত্র গড়ে তুলতে সাহায্য করতে পারে।

এই পূর্বাভাস কী বদলাতে পারে

Roman যদি পূর্বাভাসিত সংখ্যক TDE শনাক্ত করে, তবে telescope বর্তমানে কঠিনভাবে পৌঁছনো mass range-এ supermassive black hole mass function-এর পরিমাপ আরও নিখুঁত করতে পারে। এটি তাত্ত্বিকদের early black hole formation models মূল্যায়নের জন্য আরও দৃঢ় observational ভিত্তি দেবে।

এটি black holes তাদের host galaxies-এর তুলনায় কত দ্রুত একত্রিত হয়েছিল তাও পরিষ্কার করতে সাহায্য করতে পারে। Black hole growth galaxy evolution-এর সঙ্গে গভীরভাবে যুক্ত, কিন্তু সেই সম্পর্কের সময়কাল ও কারণগত দিক এখনও গবেষণাধীন। redshift জুড়ে আরও কম ভরবিশিষ্ট black holes খুঁজে পাওয়া সেই বিতর্কে আরও প্রমাণ যোগ করবে।

এই কাজের মধ্যে একটি পদ্ধতিগত পরিবর্তনও আছে। black holes অধ্যয়নের জন্য শুধুমাত্র ধারাবাহিকভাবে সক্রিয় galactic nuclei-এর ওপর নির্ভর করার বদলে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা ক্রমশ এমন transient events-এর ওপর নির্ভর করতে পারেন যা অল্প সময়ের জন্য অন্যথায় লুকানো ব্যবস্থাকে আলোকিত করে। Roman time-domain cosmology-র এই ধরনে বিশেষভাবে উপযুক্ত।

সতর্কতা, তবে বাস্তব সুযোগ

এখানে বর্ণিত ফলাফলগুলি forecasts, হাতে থাকা detections-এর তালিকা নয়। পূর্বাভাসিত event rates black hole populations, stellar dynamics, এবং observational sensitivity সম্পর্কে অনুমানের ওপর নির্ভর করে। Roman কাজ শুরু করলে প্রকৃত ফল ভিন্ন হতে পারে।

তবু forecasting studies গুরুত্বপূর্ণ, কারণ তথ্য আসা শুরু করার আগেই তারা survey strategy গঠন করে। cadence, prioritization, এবং raw detections-কে শক্তিশালী পদার্থগত সিদ্ধান্তে রূপ দিতে প্রয়োজনীয় follow-up-এর ধরন নির্ধারণে তারা সাহায্য করে। সেই অর্থে, এই কাজ telescope-এর বৈজ্ঞানিক ভিত্তির অংশ।

উৎস পাঠ Roman-কে এমন একটি mission হিসেবে উপস্থাপন করে, যা বর্তমানে উপলব্ধের তুলনায় অনেক বেশি tidal disruption events খুঁজে পেতে প্রস্তুত। যদি তা ঘটে, তবে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা শান্ত, কম ভরবিশিষ্ট black holes-কে গণনা করার ক্ষেত্রে তাদের এখন পর্যন্ত সবচেয়ে স্পষ্ট জানালাগুলির একটি পেতে পারেন।

Black holes কীভাবে বাড়ে তা পরোক্ষভাবে দেখার উপায়

Black holes নিজে আলো ছড়ায় না। ফলে black hole astronomy-র বড় অংশই পরোক্ষ প্রমাণের ওপর নির্ভর করে: কাছাকাছি তারার গতি, আশপাশের gas-এর আচরণ, অথবা পদার্থ ভেতরে পড়ার সময় সৃষ্ট radiation। Tidal disruption events আরেকটি পথ যোগ করে। তারা তারকা ধ্বংসের একটি ক্ষণস্থায়ী কাজকে পরিমাপের সুযোগে পরিণত করে।

Cosmic history অধ্যয়নের জন্য, সেটাই Roman-কে তার যুগের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ black hole missions-এর একটি করে তুলতে যথেষ্ট হতে পারে। দূরবর্তী গ্যালাক্সিতে তারাদের ছিঁড়ে যেতে দেখার মাধ্যমে telescope একটি অনেক বড় প্রশ্নের উত্তর দিতে সাহায্য করতে পারে: মহাবিশ্ব প্রথমে কীভাবে তার দৈত্যাকার black holes তৈরি করেছিল।

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