சூரியனின் ‘காணாமல் போன வெள்ளி’ புதிரை வானியலாளர்கள் தீர்த்துள்ளனர்

சூரிய இரசாயன மர்மத்திற்கு இறுதியாக ஒரு பதில் கிடைக்கலாம்

பல ஆண்டுகளாக, வானியலாளர்கள் ஒரு விசித்திரமான, ஆனால் தொடர்ந்து நீடித்த பிரச்சினையை எதிர்கொண்டுள்ளனர்: சூரியனில் எவ்வளவு வெள்ளி இருக்கிறது என்று அவர்கள் அளந்தபோது, முடிவு விண்கற்கள் கூறியிருக்க வேண்டிய அளவைக் காட்டிலும் மிகவும் குறைவாக வந்தது. சூரியனும் சூரியக் குடும்பத்தின் பழமையான விண்கற்களும் சுமார் 4.6 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் அதே வாயு மற்றும் தூசி மேகத்திலிருந்து உருவானதால், கனிம உறுப்புகளின் அளவுகள் பரவலாக ஒரே மாதிரியாக இருக்க வேண்டும் என்று விஞ்ஞானிகள் எதிர்பார்க்கிறார்கள். வெள்ளி அந்த ஒத்துபோகாத சில விதிவிலக்குகளில் ஒன்றாக இருந்தது.

இப்போது, உப்ப்சாலா பல்கலைக்கழகத்தின் செமா காலிஸ்கான் தலைமையிலான புதிய ஆய்வின்படி, அந்த முரண்பாடு தீர்ந்ததாகத் தெரிகிறது. இதன் பொருள், சூரியன் எப்படியோ கூடுதல் வெள்ளியை பெற்றது அல்லது விண்கற்கள் தவறான தகவலை அளித்தன என்பதல்ல. மாறாக, பிரச்சினை முறையியல் சார்ந்ததாகத் தெரிகிறது. உண்மையில் சூரியனில் வெள்ளி இல்லை என்பதல்ல; சூரிய வளிமண்டல மாதிரிகளும் அதனுடன் தொடர்புடைய அணு நடத்தையும் மிக எளிமைப்படுத்தப்பட்டிருந்ததால், வானியலாளர்கள் வெள்ளியை குறைவாகக் கணித்தனர்.

இவ்வகை முடிவு வரம்பானதாகத் தோன்றலாம், ஆனால் அதன் தாக்கம் ஒரு மூலக்கூற்றைத் தாண்டி செல்கிறது. சூரியனின் வேதியியல் அமைப்பு வானியலில் ஒரு குறிப்புப் புள்ளியாக செயல்படுகிறது. இது விஞ்ஞானிகள் நட்சத்திரங்களை ஒப்பிடவும், சூரியக் குடும்பத்தின் வரலாற்றை மீட்டெடுக்கவும், சூடான நட்சத்திர வளிமண்டலங்களில் பொருள் எப்படி நடக்கிறது என்பதைச் சோதிக்கவும் உதவுகிறது. நீண்டநாள் abundance mismatch ஒன்றைச் சரிசெய்வது, நட்சத்திரங்களின் spectrum-களை விளக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பரந்த கட்டமைப்பில் நம்பிக்கையை அதிகரிக்கிறது.

வெள்ளி ஏன் முதலில் ஒரு பிரச்சினையாக மாறியது

முதற்கட்ட புதிர், சூரியக் குடும்பத்தின் அமைப்பு குறித்த நம்பகமான இரண்டு பதிவுகளுக்கு இடையிலான வெளிப்படையான முரண்பாட்டிலிருந்து வந்தது. குறிப்பாக சூரியக் குடும்பம் உருவானதிலிருந்து மிகக் குறைவே மாறியுள்ள பழமையான விண்கல் மாதிரிகள், வேதியியல் காலப்பெட்டிகள்போல் செயல்படுகின்றன. கனிம உறுப்புகளின் abundance-க்கு அவை பொதுவாக அளவுகோல்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சூரியனும் அந்த விண்கற்களும் ஒரே தோற்றத்தைப் பகிர்ந்தால், வெள்ளியின் ஒப்பீட்டு அளவு இரண்டிலும் நன்றாகப் பொருந்த வேண்டும்.

ஆனால் சூரியனின் வெள்ளி அளவுக்கான மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்பட்ட அளவீடுகள் எதிர்பார்ப்பைவிட குறைவாகவே வந்தன, அதுவும் சிறிய அளவில் அல்ல. அந்த இடைவெளி, சூரிய அளவீடுகள் தவறாக இருந்திருக்கலாம், ஒப்பீட்டு முறையில் மறைந்த பலவீனங்கள் இருக்கலாம், அல்லது கவனிக்கப்படாத ஏதோ இயற்பியல் செயல்முறை அந்த வாசிப்பை மாற்றி இருக்கலாம் என்ற சாத்தியத்தை எழுப்பியது. இந்த முரண்பாடு நீண்ட காலம் நீடித்து, விஞ்ஞானிகள் எளிதாக புறக்கணிக்க முடியாத தொழில்நுட்பமான ஆனால் முக்கியமான அபூர்வங்களில் ஒன்றாக மாறியது.

புதிய ஆய்வு, இந்த பிரச்சினை சூரிய ஒளியிலிருந்து அளவீடுகள் எவ்வாறு பெறப்பட்டன என்பதில் இருந்ததாக வாதிடுகிறது. அணுக்களை எண்ணுவதற்காக வானியலாளர்கள் நேரடியாக சூரியனிலிருந்து பொருளை எடுக்கவில்லை. அவர்கள் ஒளியில் பதிந்துள்ள வேதியியல் கையொப்பத்தைப் படிக்கிறார்கள். சூரிய ஒளி அதன் வெளிப்புற அடுக்குகள் வழியாகச் செல்லும்போது, அணுக்கள் குறிப்பிட்ட அலைநீளங்களை உறிஞ்சுகின்றன, இதனால் spectrum-இல் இருண்ட கோடுகள் தோன்றுகின்றன. அந்த absorption features மூலக்கூறுகளுக்கான விரல் ரேகைகள்போல் செயல்படுகின்றன. சிக்கல் என்னவென்றால், spectrum-இல் உள்ள ஒரு கோட்டை abundance estimate-ஆக மாற்றுவது அந்த கோடு உருவான சூழலை ஆராய்ச்சியாளர்கள் எவ்வளவு துல்லியமாக மாதிரிபடுத்துகிறார்கள் என்பதையே சார்ந்துள்ளது.

மேம்பட்ட மாதிரி பதிலை மாற்றுகிறது

காலிஸ்கான் மற்றும் அவர்களது குழு, சூரியனின் வெளிப்புற அடுக்குகளுக்கான மேலும் நிஜமான மாதிரியை உருவாக்கினர்; இதில் வளிமண்டலத்தை பழைய எளிமைப்படுத்தப்பட்ட கருதுகோள்களால் அல்லாமல், கொந்தளிப்பும் இயக்கமும் கொண்டதாகப் பிடித்துள்ளனர். மேலும், வெள்ளி அணுக்கள் ஒளியுடனும் அவற்றின் சுற்றுப்புறத்துடனும் எப்படி தொடர்பு கொள்கின்றன என்பதற்கான மேலும் துல்லியமான அணு இயற்பியலையும் சேர்த்தனர். அந்த இணைப்பு, abundance calculation-ஐ மாற்றி, விண்கல் அளவீடுகளுடன் இருந்த இடைவெளியை நிரப்பியது.

ஒரு விவரம் குறிப்பாக முக்கியமாகத் தெரிகிறது: உறிஞ்சல் கோடுகளுக்குப் பொறுப்பான அணுக்களை ஒளி தானே எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதையும் இந்த மாதிரி கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கிறது. முன்பிருந்த எளிய கணக்கீடுகள் அந்த விளைவைக் கவனிக்கவில்லை. அந்த இல்லாத இயற்பியல் சேர்க்கப்பட்டதும், வெள்ளி மதிப்பீடு விண்கற்கள் நீண்ட காலமாகச் சுட்டிக்காட்டிய அளவுடன் ஒத்துப்போனது.

இது நவீன வானியலில் பரிச்சயமான ஒரு முறை. கண்காணிப்புகள் மேலும் துல்லியமாகும்போது, ஒருகாலத்தில் விசித்திரமான புதிய இயற்பியலின் சான்றுகளாகத் தோன்றிய முரண்பாடுகள், தரவு எவ்வளவு முக்கியமோ அதே அளவு மாதிரி அமைப்பும் முக்கியம் என்பதை நினைவூட்டுகின்றன. இங்கு தீர்வுக்கு புதிய கருவி வகையோ, ஆச்சரியமான சூரிய செயல்முறையோ தேவையில்லை. சூரிய வளிமண்டல நிலைகளின் மேலும் நம்பகமான பிரதிநிதித்துவமும், வெள்ளியின் அணு நடத்தைக்கான மேலும் துல்லியமான விளக்கமும் போதுமானதாக இருந்தது.

ஒரு மூலக்கூற்றைத் தாண்டி இந்த முடிவின் முக்கியத்துவம்

வெள்ளி திருத்தத்தை ஒரு சிறிய கணக்குப்பணி போலப் பார்க்குவது எளிதாக இருக்கும், ஆனால் abundance measurements அடிப்படைத் தன்மை கொண்டவை. சூரியன் அருகிலுள்ள நட்சத்திரம்; நட்சத்திர அறிவியலில் பயன்படுத்தப்படும் நுட்பங்களை சோதிக்க வானியலாளர்களுக்கு கிடைக்கக்கூடிய சிறந்த அளவுத்திருத்தப்பட்ட ஆய்வகம் அதுவே. ஒரு மூலக்கூற்றின் abundance, முழுமையற்ற வளிமண்டல மாதிரி காரணமாக தவறாக இருந்தால், பிற சிறிய முரண்பாடுகளும் மேம்பட்ட இயற்பியலால் சரியாகலாம் என்ற கேள்வி எழுகிறது.

இந்த முடிவு, ஒப்பீட்டு பதிவாக விண்கற்களின் மதிப்பையும் மீண்டும் உறுதிப்படுத்துகிறது. அந்த பண்டைய கற்களுக்கு benchmark என்ற அந்தஸ்தை குறைப்பதற்குப் பதிலாக, புதிய பகுப்பாய்வு அதை வலுப்படுத்துகிறது. விண்கற்கள் சரியான திசையைச் சுட்டிக்காட்டியிருக்கின்றன, ஆனால் அவர்களுடன் பொருந்தத் தேவையான துல்லியத்தை சூரிய மாதிரி அமைப்பு பின்னுக்குத் தள்ளிக் கொண்டிருந்தது.

மேலும் பரவலாகப் பார்த்தால், இந்த ஆய்வு வானியல் என்பது மிகப்பெரிய தொலைநோக்கிகள், கண்கவர் படங்கள், மற்றும் புதிய கண்டுபிடிப்புகள் மட்டுமல்ல; விளக்கத்தின் மறைந்த இயந்திரத்தைச் சீரமைப்பதாலும் முன்னேறுகிறது என்பதைக் நினைவூட்டுகிறது. spectrum கோடுகள் வரைபடத்தில் மெல்லிய இருண்ட குறிகள்போல் தோன்றினாலும், நட்சத்திர அமைப்பு, சூரிய வரலாறு, மற்றும் பிரபஞ்ச இரசாயனம் பற்றிய முழுக் கதைகளும் அவற்றைச் சரியாகப் படிப்பதில்தான் தங்கியுள்ளன.

அமைதியான வகை விஞ்ஞான முன்னேற்றம்

இந்த முடிவின் கவர்ச்சி என்னவென்றால், இது பல தசாப்தங்களாக நீடித்த புதிரை ஆடம்பரமின்றி தீர்க்கிறது. விஞ்ஞானிகள் சூரியக் குடும்ப வரலாற்றை மறுபடியும் எழுதவும் வேண்டியதில்லை, அல்லது சூரியன் எதிர்பார்த்ததைவிட வேதியியல் ரீதியாக விசித்திரமானது என்று கூறவும் வேண்டியதில்லை. அதற்கு பதிலாக, கவனமான மாதிரிபடுத்தல் பல ஆண்டுகள் நீடித்திருந்த முரண்பாட்டை நீக்க முடியும் என்பதை அவர்கள் காட்டினர்.

இதனால் கண்டுபிடிப்பு சிறியது என்று அர்த்தமில்லை. astrophysics-இல் துல்லியம் முக்கியம், மேலும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் solar abundances-ஐ meteorite records-உடன் மேலும் நெருக்கமாக ஒத்துப்போகச் செய்யும் அளவுக்கு, planetary science மற்றும் stellar evolution தொடர்பான பணிகளுக்கான அடித்தளம் மேலும் வலுவாகிறது. ஒவ்வொரு திருத்தப்பட்ட abundance-உம், பிற இடங்களில் பெரிய முடிவுகளைத் தாங்கும் scaffolding-ஐ மேலும் இறுக்குகிறது.

ஆகவே, சூரியனுக்கு உண்மையில் வெள்ளி குறைவாக இருந்ததே இல்லை. குறை மாதிரியில்தான் இருந்தது. அதன் வளிமண்டலத்திற்கு மேலும் நிஜமான அணுகுமுறையுடனும் மேம்பட்ட அணு இயற்பியலுடனும், அந்த முரண்பாடு கரைந்துபோவதுபோல் தெரிகிறது. அது தன்னிலேயே பயனுள்ள முடிவு, மேலும் ஒரு பரந்த பாடத்தையும் அளிக்கிறது: சில சமயங்களில் ஒரு பிரபஞ்ச மர்மத்தைத் தீர்ப்பதற்கான பாதை, மேலும் தொலைவில் பார்ப்பதல்ல; எப்போதும் நம் முன் இருந்ததை மேலும் கவனமாகப் பார்ப்பதுதான்.

• சூரியனும் விண்கற்களும் ஒரே முதன்மை மேகத்திலிருந்து உருவானதால், அவற்றில் கனிம உறுப்புகளின் விகிதம் ஒத்திருக்க வேண்டும்.
• சூரியனில் வெள்ளி அளவீடுகள், விண்கல் அடிப்படையிலான எதிர்பார்ப்புகளைவிட நீண்ட காலமாக குறைவாகத் தோன்றின.
• புதிய ஆய்வு, சூரிய வளிமண்டலத்தின் மேலும் நிஜமான மாதிரியையும், வெள்ளிக்கான மேம்பட்ட அணு இயற்பியலையும் பயன்படுத்தியது.
• திருத்தப்பட்ட கணக்கீடு, சூரியனின் வெள்ளி abundance-ஐ விண்கல் பதிவுகளுடன் ஒத்துப்போகச் செய்கிறது.

இந்த கண்டுபிடிப்பு நிலைநிறுத்தப்பட்டால், அது சூரிய இரசாயனவியலின் ஒரு விசித்திரமான அத்தியாயத்தை மட்டும் முடிவுக்குக் கொண்டு வராது. அது வானியலின் முக்கிய குறிப்புப் பயன்முறைகளில் ஒன்றையும் கூர்மையாக்கி, நட்சத்திரங்களின் அமைப்பையும் சூரியக் குடும்பத்தின் பொருள் வரலாறையும் விஞ்ஞானிகள் மேலும் துல்லியமாகப் படிக்க உதவும்.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today-யின் செய்திப்படிப்பின் அடிப்படையில் எழுதப்பட்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.