சூரியனைவிட 3000 கோடி மடங்கு பெரிய கருந்துளை!

வானியல் ஆராய்ச்சியாளர்கள் புதிய தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி, இதுவரை கண்டுபிடிக்கப்பட்ட கருந்துளைகளிலேயே மிகப் பெரிய ஒன்றைக் கண்டுபிடித்துள்ளதாகத் தெரிவித்துள்ளனர்.

டர்ஹாம் பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானிகள், இந்த அதி பிரம்மாண்ட கருந்துளையை, ஈர்ப்புவிசை லென்சிங் என்ற நுட்பத்தின் மூலம் கண்டுபிடித்துள்ளார்கள்.

இந்த ஆய்வுக்குத் தலைமை தாங்கிய முனைவர் ஜேம்ஸ் நைட்டிங்கேல், “இந்தக் கருந்துளை எவ்வளவு பெரியது என்பதைப் புரிந்துகொள்ளவே” சிரமப்பட்டதாகவும் அதன் பிரமாண்டத்தைப் புரிந்துகொள்ளவே சிரமப்படும் அளவுக்குப் பெரியது என்றும் அந்தக் கருந்துளை குறித்துக் கூறினார்.

அவர்களுடைய கண்டுபிடிப்புகள் ராயல் வானியல் சங்கத்தின் மாதாந்திர அறிவிப்புகளுக்கான இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.

கருந்துளை என்றால் என்ன?

ஒரு மரக்கட்டை எரியும் பொழுது வெப்பத்தையும், ஒளியையும் கொடுத்து, எரிந்து முடிந்த பிறகு கரித்துண்டுகளாக மாறுவது போல, நட்சத்திரங்கள் தன்னுள் எரிபொருள் இருக்கும்வரை அணுக்கரு இணைவு (Nuclear Fusion) செயல்முறையின் காரணமாக, வெப்பத்தையும், ஒளியையும், தொடர்ந்து கொடுத்து, எரிபொருள் முடிந்தபிறகு தன்னுடைய மொத்த தொகுதியும் சுருங்கி அடர்த்தி அதிகரித்து கருந்துளைகளாக மாறுகிறது. இந்நிலையில், கருந்துளைகள் அருகில் செல்லும் எந்த ஒன்றையும் அது இழுத்துக் கொள்ளும். ஒளியை கூட! ஒரு புதைகுழியில் காலை வைத்தால் என்னாகும்? அப்படியே நம்மை உள்ளே இழுத்துக்கொள்ளும்தானே. அதுபோலதான் கருந்துளைகளும். அதற்குக் காரணம், அபரிமிதமான ஈர்ப்பு விசை.

அப்பொழுது சூரியனும் ஒரு நட்சத்திரம் தானே, அதுவும் ஒருநாள் கருந்துளையாக மாறி பூமியையும், மற்றக்கோள்களையும் உள்ளே இழுத்துக்குக் கொள்ளுமா என்றால், அதுதான் இல்லை. சூரியனின் நிறையைக் காட்டிலும் 1.44 மடங்கு (Chandrasekhar Limit) பெரிதாக உள்ள நட்சத்திரங்களே கருந்துளையாக மாறும் என்று தமிழ்நாட்டில் பிறந்த வானியல் இயற்பியலாளர் சுப்பிரமணியன் சந்திரசேகர் நிரூபித்து, 1983ம் ஆண்டிற்கான இயற்பியல் நோபல் பரிசையும் பெற்றுள்ளார்.

பிரபஞ்சத்தில் உள்ள கருந்துளைகளுக்கு நிறை (Mass) மற்றும் சுழல் (Spin) என்று இரண்டு பண்புகள் உள்ளன என தனது தேற்றத்தின் (theorem) மூலமாக நிருபித்தவர் நியூஸிலாந்தை சேர்ந்த கணித மேதை ராய் பாட்ரிக் கெர் (Roy Patrick Kerr). இத்தகைய ஆய்வு முடிவை, உலக பிரசித்தி பெற்ற 'ஃபிஸிக்ஸ் ரிவியூ லெட்டர்ஸ்' (Phys. Rev. Lett. 11 (1963) 237-238) இதழில் 1963ம் ஆண்டு வெளியிட்டார்.

இதன் பிறகு, சுழலும் கருந்துளைகள் எல்லாம் "கெர் கருந்துளைகள்" (Kerr Black holes) என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

விஞ்ஞானிகளின் புரிதலுக்கு அப்பாற்பட்ட கருந்துளை:

“கருந்துளை நமது கண்களுக்குத் தெரியாது. ஆனால், நாம் பார்க்கும் பார்வைக்கோட்டிற்குள் அந்தக் கருந்துளை இருப்பதாக வைத்துக்கொள்வோம். அப்படி அமைந்திருக்கும்போது, அந்தக் கருந்துளைக்குப் பின்னால் வந்து ஏதேனும் ஒரு வான் பொருள் ஒளியை உமிழ்ந்தால், அதனை வளைத்து நம் பார்வைக் கோட்டுக்குள் அனுப்பும் வேலையை கருந்துளை செய்யும்.

அந்தக் கருந்துளையைச் சுற்றி அதன் ஒளிக்கற்றைகள் தெரியும். இரவு வானில் தெரியும் அந்த ஒளியின் தொலைவு, ஒளியின் வளைவுகள் ஆகியவற்றை வைத்து கருந்துளையின் அளவைக் கணக்கிட்டுள்ளார்கள். இதற்குப் பெயர்தான் ஈர்ப்புவிசை லென்சிங்,” என்று மத்திய அரசின் விஞ்ஞான் பிரசார் அமைப்பில் பணியாற்றும் முதுநிலை விஞ்ஞானி த.வி.வெங்கடேஸ்வரன் பிபிசி தமிழிடம் விளக்கினார்.

முனைவர் நைட்டிங்கேல் பிபிசி ரேடியோ நியூகேசலிடம், “ஒரு வானியலாளர் என்ற முறையிலேயேகூட, இந்தக் கருந்துளை எவ்வளவு பெரியது என்பதைப் புரிந்துகொள்வது எனக்குக் கடினமாக உள்ளது.

இரவுநேரத்தில் வானத்தைப் பார்த்து, நீங்கள் காணக்கூடிய அனைத்து நட்சத்திரங்களையும் கோள்களையும் கணக்கிட்டு, அவற்றை ஒரே புள்ளியில் கொண்டு வந்து வைத்தாலும்கூட, இந்தக் கருந்துளையின் மொத்த அளவில் அவை ஒரு சதவீதமே இருக்கும். பேரண்டத்தில் இருக்கும் பெரும்பான்மையான விண்மீன் திரள்களை விடவும் இந்தக் கருந்துளை மிகப் பெரியது,” என்று அவர் தெரிவித்தார்.

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, “வானியல் பற்றிய நம்முடைய புரிதலின் எல்லைக்கும் அப்பாற்பட்டுள்ளது. பேரண்டத்தின் வயது என்று நாம் கருதும் 13. 8 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு உள்ளாக இவ்வளவு பெரிய ஒரு கருந்துளை எப்படி உருவாகியிருக்க முடியும்?” என்று கேட்கிறார் நைட்டிங்கேல்.

பேரண்டம் குறித்த விவாதத்தில் இதன் பங்கு:

பேரண்டம் உருவான விதம் குறித்த விவாதத்தில் முனைவர் நைட்டிங்கேல் கூறுவதுபோல் இந்தக் கருந்துளை வெளிச்சத்தைப் பாய்ச்ச வழி உள்ளதா என்று கேட்டதற்கு, பேரண்டம் குறித்த விவாதத்தில் கூறப்படும் இரு கருதுகோள்களில் முதல் கருதுகோளுக்கு இந்தக் கண்டுபிடிப்பு வலு சேர்த்துள்ளது, ஆனால், இன்னும் முடிவாகிவிடவில்லை என்று கூறினார்.

மேற்கொண்டு பேசியவர், “இந்தப் பேரண்டத்தில் கோள், விண்மீன், உடுத்திரள் (கேலக்சி) என்று பல்வேறு வடிவங்கள் உள்ளன. இவையெல்லாம் எப்படி உருவாகின என்பதில் இரண்டு விதமான கருதுகோள்கள் உள்ளன. ஒரு சிற்பி பாறை ஒன்றைச் சிறிது சிறிதாகச் செதுக்கி சிலையை வடித்து, அதில் கண், மூக்கு என ஒவ்வொன்றாகச் செதுக்கிறார். அதேபோல, ஒரு பிரமாண்ட வாயுப்பந்து சிறுகச் சிறுக விண்மீன்கள், உடுத்திரள் என்று உருவாகின என்பது முதல் கருதுகோள்.

இதுவே, இருசக்கர வண்டியைத் தயாரிக்கும்போது அதற்கான பாகங்களைத் தனித்தனியாகத் தயாரித்து மொத்தமாகச் சேர்த்து ஒரு வண்டியை உருவாக்குகிறோம். அதுபோல பேரண்டத்தில் விண்மீன்கள் முதலில் உருவாகி, அவையனைத்தும் ஒன்றுசேர்ந்து உடுத்திரளாகவும், பிறகு அந்த உடுத் திரள்கள் ஒன்றிணைந்து அண்டத்திரள் உருவானது என்று கீழிருந்து மேலாக சிறு சிறு வடிவங்கள் ஒன்று சேர்ந்து பெரு வடிவங்கள் உருவாகின என்பது இரண்டாவது கருதுகோள்.

இந்த விவாதத்திற்கு இன்னும் முடிவு கிடைக்கவில்லை. எது சரி என்பதற்கு இருதரப்பிலும் ஆதாரங்கள் முன்வைக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும் முதல் கருதுகோள் உண்மையாக இருக்க வேண்டுமெனில், உடுத்திரள் உட்பட வான்பொருள்கள் ஆரம்பக்கால பேரண்டத்திலேயே தெரிய வேண்டும். இப்போது கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ள இந்த பிரமாண்ட கருந்துளை அந்தக் கருத்திற்குக் கொஞ்சம் வலு சேர்த்துள்ளது,” என்று கூறினார் த.வி.வெங்கடேஸ்வரன்.

2004ஆம் ஆண்டில் டர்ஹாம் பல்கலைக்கழக பேராசிரியர் அலேஸ்டர் எட்ஜ் ஒரு விண்மீன் கணக்கெடுப்பின் படங்களை மதிப்பாய்வு செய்யும்போது ஒரு பெரிய ஒளி வளைவைக் கவனித்தார். அப்போதிருந்து இந்தக் கருந்துளையைக் கண்டுபிடிப்பதற்கான முயற்சி தொடங்கியது.

ஜெர்மனியின் மேக்ஸ் பிளாங்க் நிறுவனத்தோடு இணைந்து இந்த ஆய்வு மேற்கொள்ளப்பட்டது. இந்தக் கருந்துளையின் இருப்பை மேலும் ஆராய்ந்து உறுதி செய்வதற்காக, நாசாவின் ஹபிள் தொலைநோக்கி மற்றும் பல்கலைக்கழகத்தின் டிராக் காஸ்மா 8 சூப்பர் கம்ப்யூட்டர் வசதிகளில் இருந்து மிக அதிக தெளிவுத்திறனுடைய படங்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன.

முனைவர் நைட்டிங்கேல், பேரண்டத்தில் ஒளி பயணிக்கும்போது அது “அருகிலுள்ள வான்பொருட்களின் நிறையை நோக்கி ஈர்க்கப்படுவதைப் போல் தோன்றியது. அப்போது இந்தக் கருந்துளைக்கு மிக அருகில் பயணித்த சிறப்பு ஒளிக்கற்றை ஒன்றை நாங்கள் கண்டுபிடித்தோம்,” என்கிறார். மேலும், “சூரியனுக்கும் பூமிக்கும் இடையிலான தூரத்தைவிட 4 ஆயிரம் கோடி மடங்கு தூரம் என்ற அளவில் அந்த ஒளிக்கற்றைக்கும் கருந்துளைக்கும் இடையிலான இடைவெளி இருந்தது. ஆனால், வானியல் அடிப்படையில் இது மிகச் சிறிய அளவுதான்,” என்கிறார் நைட்டிங்கேல்.

நாம் இதுவரை கண்டறிந்த பேரண்டப் பகுதிகளுக்கு அப்பால் இன்னும் பல கருந்துகளைக் கண்டறிவதற்கு, ஈர்ப்புவிசை லென்சிங் முறை பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்றும் பேரண்டத்தின் இந்தப் பிரமாண்ட வான் பொருட்கள் காலத்தில் எவ்வாறு வளர்ச்சியடைந்தன என்பதையும் அது வெளிப்படுத்தலாம் என்றும் நைட்டிங்கேல் கருதுகிறார்.

பூமியை நோக்கி திரும்பி நிற்கும் கருந்துளை:

இப்போது கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ள இந்தப் பிரமாண்ட கருந்துளையைப் போலவே, 2018ஆம் ஆண்டு ஒரு கருந்துளை கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. முன்பு பனைமரம் போன்ற வடிவில் உயரமாக நின்றிருந்த அந்தக் கருந்துளை, 90 டிகிரிக்கு சாய்ந்து பூமியை நோக்கித் திரும்பியுள்ளதாக ரேடியோ தொலைநோக்கி மூலம் மேற்கொள்ளப்பட்ட ஆய்வுகள் காட்டின.

657 மில்லியன் ஒளியாண்டுகள் தொலைவில் இருக்கும் PBC J2333.9-2343 என்ற உடுத்திரளில் அமைந்துள்ள இந்தக் கருந்துளையை கிளரொளி கருந்துளை (Blazar) என்று விஞ்ஞானிகள் வகைப்படுத்தியுள்ளார்கள். மேக்ஸ் பிளாங்க் நிறுவனத்தில் உள்ள ரேடியோ தொலைநோக்கியில் ஆராய்ந்தபோது இந்த மாற்றம் பதிவு செய்யப்பட்டுள்ளது.

“ஒரு பெரிய கருந்துளை தன்னைத்தானே சுற்றிக் கொண்டால், அதற்கும் அச்சாக துருவப் பகுதிகள் இருக்கவேண்டும். அனைத்து கருந்துளைகளுமே தன்னைத் தானே சுற்றிக் கொள்கின்றனவா என்று நமக்குத் தெரியாது. ஆனால், அப்படி சுழலக்கூடிய கருந்துகளைகள் இருக்கின்றன என்பது நமக்குத் தெரியும்.

அப்படி சுழலும் கருந்துகளைகளில் துருவப் பகுதி இருக்கும். அப்படி இருக்கும் இரு துருவப்பகுதிகளிலும் இருந்து ஒளி, எக்ஸ்ரே ஆகியவை அடங்கிய கதிர்வீச்சு, திமிங்கிலத்தின் மூக்கில் இருந்து தண்ணீர் பீய்ச்சியடிப்பதைப் போல் வெளியேறும். இதை ரேடியோ தொலைநோக்கியில் நம்மால் பார்க்க முடியும்.

இத்தகைய கதிர்வீச்சு பீய்ச்சியடிக்கும் முறையை கிளரொளி என்று குறிப்பிடலாம். இந்தச் செயல்முறையைக் கொண்டுள்ள கருந்துளைகளை கிளரொளி கருந்துகளை எனக் குறிப்பிடலாம். ஆனால், இந்தச் செயல்முறை அனைத்து கருந்துகளைகளிலும் உள்ளனவா என்பது நமக்குத் தெரியாத காரணத்தால், அனைத்தையுமே கிளரொளிக் கருந்துகளாக அடையாளப்படுத்திவிட முடியாது.

இப்போது பூமியை நோக்கி நிற்கும் கருந்துளையைப் பொறுத்தவரை 2018ஆம் ஆண்டில் பனைமரத்தைப் போல் மேலும் கீழுமாக துருவப் பகுதிகள் இருந்தன. ஆனால், சமீபத்திய ஆய்வில் அது 90 டிகிரி கீழே சாய்ந்து தட்டையாக, கருந்துளையுடைய ஒரு துருவப்பகுதியில் இருந்து வெளியே பீய்ச்சியடிக்கும் கதிர்வீச்சு பூமியை நோக்கி இருக்கிறது.

வேறொரு கருந்துளை இதன்மீது மோதியதால் இப்படி விழுந்திருக்கலாம் அல்லது பம்பரம் போல் ஒரு அச்சில் சுழலாமல் பல அச்சுகளில் சுற்றுவதாக இது இருக்கக்கூடும் என்றும் இந்த மாற்றத்திற்குக் காரணமாகப் பல கருதுகோள் சொல்லப்படுகின்றன. ஆனால், எதுவும் இன்னும் நிரூபனமாகவில்லை,” என்கிறார் த.வி.வெங்கடேஸ்வரன்.

2018ஆம் ஆண்டில் இந்தக் கருந்துளை இருந்த வடிவத்தில் இருந்து மாறி வருவதைக் கண்ட மில்லனியம் இன்ஸ்டிடியூட் ஆஃப் ஆஸ்டிரோஃபிசிக்ஸ் நிறுவனத்தைச் சேர்ந்த ஆய்வாளர்கள், அதைத் தொடர்ந்து ஆய்வு செய்தார்கள். அந்த ஆய்வில் அது ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட துருவங்களைக் கொண்ட கிளரொளி கருந்துளை என்பது தெரிய வந்தது.

PBC J2333.9-2343 உடுத்திரள் அதன் மையத்தில் இந்தக் கிளரொளி கருந்துளையைக் கொண்டுள்ளது. இந்த வகை கருந்துளைகள் பேரண்டத்தின் ஆற்றல்மிகு வான்பொருளாக அறியப்படுகின்றன. இந்தக் கிளரொளி செயல்முறையும் பேரண்டத்தின் மிகவும் சக்திவாய்ந்த செயல்முறை என்று கூறப்படுகிறது.

“இப்போது இந்தக் கருந்துளை பூமியை நோக்கி இருப்பதால், மற்ற உடுத்திரள்களில் இருந்து வெளியேறக்கூடிய கதிர்வீச்சுகளைவிட இதை இன்னும் பிரகாசமாகப் பார்க்க முடியும்” என்று இந்த ஆய்வு கூறுகிறது.

இந்தக் கதிர்வீச்சின் திசையில் புவி இருக்கிறதே தவிர, மற்றபடி இந்த மாற்றம் பூமியின் மீதோ அல்லது நமது சூரிய மண்டலத்தின் மீதோ தாக்கம் ஏற்படுத்தக்கூடியது இல்லை என்கிறார் த.வி.வெங்கடேஸ்வரன்.

இத்தகைய மாற்றம் சுழன்று கொண்டே இருக்கக்கூடிய கிளரொளி கருந்துளையில் நடப்பதுதான் என்றாலும், இவ்வளவு விரைவான திசை மாற்றம் ஏற்பட்டிருப்பது வியப்பானது என்று அவர் கூறுகிறார்.

மேற்கொண்டு நடக்கும் விரிவான ஆய்வுகளே இந்த மாற்றம் இவ்வளவு விரைவாக ஏன் நடந்தது என்ற மர்மத்திற்கான விடையைக் கொடுக்கும்.

நன்றி: பிபிசி