ചരിത്രമായി തമോദ്വാര ചിത്രീകരണം

58

First Anniversary

ചരിത്രമായി തമോദ്വാര ചിത്രീകരണം

(Sabu Jose)

ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റൈന്റെ പൊതു ആപേക്ഷികത സിദ്ധാന്തമാണ് തമോദ്വാരത്തിന്റെ സാധ്യത ആദ്യമായി പ്രവചിച്ചത്. ഐസക് ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ ബലത്തെ ഐൻസ്റ്റൈൻ പുനർനിർണയിച്ചപ്പോൾ മിൻകോവ്സ്കിയുടെ വളഞ്ഞ സ്ഥലകാലം ഉപയോഗിച്ചതാണ് തമോദ്വാരം എന്ന ആശയത്തിനു കാരണം. പിണ്ഡമുള്ള വസ്തു സ്ഥലകാലത്തിലുണ്ടാക്കുന്ന വളവാണ് ഗുരുത്വാകർഷണം എന്നാണ് ആപേക്ഷികത പറയുന്നത്. അങ്ങനെയാകുമ്പോൾ ചന്ദ്രശേഖർ സീമ മറികടന്ന് ഓപ്പൺ ഹൈമർ വോൾക്കോഫ് ടോൾമാൻ സീമയിലെത്തുന്ന ഒരു മൃത നക്ഷത്രം സൃഷ്ടിക്കുന്ന സ്ഥലകാല വക്രതയിൽ നിന്ന് പ്രകാശത്തിനു പോലും പുറത്തെത്താൻ കഴിയില്ല. ഐൻസ്റ്റൈന്റെ വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികത സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വേഗപരിധിയാണ് പ്രകാശവേഗത. അതിനാൽ തന്നെ തമോദ്വാര ചിത്രീകരണം ഐൻസ്റ്റെന്റെ വിദൂര സ്വപ്നങ്ങളിൽ പോലും ഉണ്ടായിരിക്കില്ല.
ആപേക്ഷികത വലിയ പിണ്ഡങ്ങളുടെ ഗരുത്വാകർഷണ ബലത്തേക്കുറിച്ചു പറയുമ്പോൾ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്ക്സ് സൂക്ഷ്മ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഭാഷയാണ് സംസാരിക്കുന്നത്. തമോദ്വാരങ്ങളേക്കുറിച്ച് പറയുമ്പോൾ ഈ രണ്ടു സിദ്ധാന്തങ്ങളേയും യോജിപ്പിച്ചു കൊണ്ടുള്ള ഒരു ക്വാണ്ടം ഫീൽഡ് തിയറി ആവശ്യമാണ്.

കാരണം നമുക്കറിയുന്നിടത്തോളം എറ്റവും ചെറുതും അതേ സമയം ഏറ്റവും പിണ്ഡമുള്ളതും ഗുരുത്വാകർഷണ ബലം തീവ്രമായതുമായ ഇടമാണ് തമോദ്വാര വൈചിത്ര്യം അഥവാ സിംഗുലാരിറ്റി. അവിടെ വച്ച് ആപേക്ഷികത തകർന്നു പോകും. സമയം നിശ്ചലമാകും. അതിനുള്ളിൽ സംഭവിക്കുന്നത് ദൃശ്യപ്രപഞ്ചത്തിൽ നിന്ന് മറയ്ക്കപ്പെട്ടിരിക്കുകയാണ്. റോജർ പെൻറോസിന്റെ നഗ്ന വൈചിത്ര്യങ്ങളും കൺജക്ടറുകളും ചൈൽഡിന്റെ കഷണ്ടിത്തല സിദ്ധാന്തവും തമോദ്വാരങ്ങളേക്കുറിച്ചുള്ള സൈദ്ധാന്തിക പ0നങ്ങളാണ്. അവയുടെ പിണ്ഡം, വൈദ്യുത ചാർജ്, കോണീയ സംവേഗം എന്നീ മൂന്ന് സവിശേഷതകൾ മാത്രമേ നമുക്കറിയൂ. തമോദ്വാരങ്ങളുടെ രാജകുമാരൻ എന്നറിയപ്പെട്ട സ്റ്റീഫൻ ഹോക്കിംഗ് ഇത്തരം സമീപനങ്ങളിലൂടെയാണ് തമോദ്വാരങ്ങളേക്കുറിച്ച് ഇന്നലെ വരെ നമുക്കറിയാവുന്ന വിവരങ്ങൾ നൽകിയത്. ചില കൂട്ടിച്ചേർക്കലുകൾ അദ്ദേഹം നടത്തിയിട്ടുണ്ട്. സൂപ്പർ ട്രാൻസിലേഷൻ, സൂപ്പർ റൊട്ടേഷൻ തുടങ്ങിയ നിർദേശങ്ങൾ അവയിൽ ചിലതാണ്. തമോദ്വാരങ്ങളിലെ വിവര നഷ്ട പ്രഹേളികയുടെ പരിഹാരമായി അദ്ദേഹം കൂട്ടിച്ചേർത്ത വീക്ഷണ ചക്രവാളവും ഹോക്കിംഗ് റേഡിയേഷനും ശാസ്ത്രലോകം ആവേശത്തോടെയാണ് നോക്കിക്കണ്ടത്. എന്നാൽ തമോദ്വാര ചിത്രീകരണം കാണാനുള്ള ഭാഗ്യം ഐൻസ്റ്റൈനും ഹോക്കിംഗിനും ഷാർസ്ചൈൽഡിനുമല്ല ലഭിച്ചത്, നമ്മൾക്കാണ്.

ഇനി എങ്ങനെയാണ് തമോദ്വാര ചിത്രീകരണം നടത്തിയത് എന്നു നോക്കാം.പൊതു ആപേക്ഷികത സിദ്ധാന്തം പ്രവചിക്കുന്നതനുസരിച്ച് തമോദ്വാരത്തിനു ചുറ്റും വൃത്താകാരമായ ഒരു നിഴൽ ഉണ്ടാകും. ഇത്തരമൊരു നിഴലുണ്ടെങ്കിൽ അതിന്റെ ചിത്രമെടുക്കാൻ കഴിയും. പക്ഷെ അതത്ര എളുപ്പമല്ല. ഇപ്പോൾ ചിത്രീകരിച്ച മെസിയർ 87 എന്ന സ്പൈറൽ ഗാലക്സിയുടെ കേന്ദ്രത്തിലുള്ള തമോദ്വാരം ഭുമിയിൽ നിന്ന് അഞ്ചര കോടി പ്രകാശവർഷം അകലെയാണ്. തമോദ്വാരത്തിന്റെ പിണ്ഡം സുര്യ പിണ്ഡത്തിന്റെ 650 കോടി മടങ്ങാണ്. സംഭവ ചക്രവാളത്തിന്റെ വ്യാസാർധം 2000 കോടി കിലോമീറ്ററാണ്. അതായത് സൗരയൂഥത്തിന്റെ മൂന്നിരട്ടി വലിപ്പം. സൂര്യൻ ഒരു തമോദ്വാരമായാൽ അതിന്റെ വ്യാസാർധം മൂന്ന് കിലോമീറ്റർ മാത്രമേ ഉണ്ടാകൂ. എന്നാൽ ഇത്ര വലിയ തമോദ്വാരമാണെങ്കിലും ഭൂമിയിൽ നിന്നുള്ള എത് ദൂരദർശിനി ഉപയോഗിച്ചു നോക്കിയാലും 13000 കിലോമീറ്റർ ദൂരെ നിന്ന് ഒരു മില്ലിമീറ്റർ വലുപ്പമുള്ള വസ്തുവിനെ നഗ്നനേത്രം കൊണ്ട് കാണുന്ന പ്രതീതിയാണുണ്ടാവുക.

ഇവിടെയാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ താരങ്ങളാകുന്നത്. ഭൂമിയെ മൊത്തമായി ഒരു ദൂരദർശിനിയായി പരിഗണിക്കുക. ഇവന്റ് ഹൊറൈസൺ ടെലസ്ക്കോപ്പിന്റെ പിറവി അങ്ങനെയാണുണ്ടായത്. ഭൂമിയിൽ പല ഭാഗത്തുള്ള വലിയ ദൂരദർശിനികൾ ഒരേ സമയം ഒരു ലക്ഷ്യത്തിൽ ടാർജറ്റ് ചെയ്താണ് അവർ തമോദ്വാരത്തിന്റെ നിഴൽ ചിത്രമെടുത്തത്. വെരി ലോംഗ് ബേസ് ലൈൻ ഇൻറർഫെറോമെട്രി എന്ന സങ്കേത മുപയോഗിച്ചാണ് ഇത് സാധ്യമാക്കുന്നത്. റേഡിയോ ആന്റിനകൾ ഉപയോഗിച്ച് ദൂരദർശിനികളെ തമ്മിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതു കൊണ്ട് ദൂരദർശിനി കളുടെ അപെർച്ചർ വർധിക്കുകയും കൂടുതൽ സെൻസിറ്റീവ് ആവുകയും ചെയ്യും.
5242880 ജിഗാബൈറ്റ് ഡാറ്റയാണ് തമോദ്വാര ചിത്രീകരണത്തിന് ഉപയോഗിച്ചത്. 200 ൽ പരം ശാസ്ത്രജ്ഞർ പങ്കെടുത്ത തമോദ്വാര ചിത്രീകരണത്തിൽ എം. ഐ. ടി യിലെ കംപ്യുട്ടർ സയന്റിസ്റ്റ് ആയ കാറ്റി ബൗമന്റെ പേര് എടുത്തു പറയേണ്ടതാണ്.

കോസ്മിക് കിരണങ്ങൾ വഹിച്ചുകൊണ്ടു വരുന്ന ഊർജം ധ്രുവീകരണം സംഭവിച്ച് രണ്ടു ധാര ആയാണ് പ്രവഹിക്കുന്നത്. ഒരു സാധാരണ റേഡിയോ ദൂരദർശിനിയിൽ ഇത്തരത്തിലുള്ള ഒരു പോളറൈസേഷൻ മാത്രമേ സ്വീകരിക്കാൻ കഴിയൂ. ആധുനിക ദൂരദർശിനികളിൽ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത റിസീവറുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് രണ്ട് പോളറൈസേഷനുകളും അളക്കുന്നത്. ഇത്തരം വികിരണങ്ങൾ തമോദ്വാരങ്ങളുടെ സന്ദേശ വാഹകർ കൂടിയാണ്. നിരവധി ആധുനിക ദൂരദർശിനികളുടെ സംഘാതമായതുകൊണ്ട് ഇ.എച്ച്.ടി ക്ക് വിദൂരങ്ങളിലുള്ള തമോദ്വാരങ്ങളുടെ വിവരം ശേഖരിക്കാൻ കഴിയും. മറ്റു തമോദ്വാരങ്ങളുടെ സിമുലേഷൻ നിർമിക്കുന്നതിനും തമോദ്വാരങ്ങളുടെ ചുറ്റുപാടുകളിലുള്ള പ്രക്ഷുബ്ധവും സങ്കീർണവുമായ പരിസ്ഥിതിയേക്കുറിച്ച് പഠനം നടത്തുന്നതിനും കഴിയും.
ഇ. എച്ച്. ടി യിൽ പങ്കെടുക്കുന്ന ദൂരദർശിനി കൾ എതെല്ലാമാണെന്ന് നോക്കാം.

.അരിസോണ റേഡിയോ ഒബ്സർവേറ്ററി
.അറ്റക്കാമ പാത്ത്ഫൈൻഡർ എക്സ്പെരിമെന്റ്
.അറ്റക്കാമ സബ്മില്ലിമീറ്റർ ടെലസ്കോപ്പ്
.കംബൈൻഡ് അറേ ഫോർ റിസർച്ച് ഇൻ മില്ലിമീറ്റർ വേവ് ആസ്ട്രോണമി
.കാൾടെക്ക് സബ്മില്ലിമീറ്റർ ഒബ്സർവേറ്ററി
.തേർട്ടി മീറ്റർ ടെലസ്കോപ്പ് ഐ.ആർ.എ.എം
.ജെ.സി.എം.ടി
.ലാർജ് മില്ലിമീറ്റർ ടെലസ്കോപ്പ്
.സബ് മില്ലിമീറ്റർ അറേ
.അൽമ
.എൻ.ഒ.ഇ.എം.എ ഇന്റർഫെറോമീറ്റർ
.സൗത്ത് പോൾ ടെലസ്കോപ്പ്
ഇവയ്ക്കു പുറമേ നാസയുടെ ബഹിരാകാശ ദൂരദർശിനികളായ ചന്ദ്ര, ന്യൂ സ്റ്റാർ, സ്വിഫ്റ്റ് എന്നിവയും ഈ ദൗത്യത്തിൽ സഹകരിക്കുന്നുണ്ട്. ഇവെന്റ് ഹൊറൈസൺ ടെലസ്കോപ്പിന്റെ അടുത്ത ലക്ഷ്യം ക്ഷീരപഥത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തിലുള്ള തമോദ്വാരമായ സജിറ്റാരിയസ് – എ യുടെ ചിത്രമെടുക്കുകയാണ്. സൂര്യന്റെ 40 ലക്ഷം മടങ്ങ് പിണ്ഡമുള്ള ഈ തമോദ്വാരം ഭൂമിയിൽ നിന്നും 26000 പ്രകാശവർഷം അകലെയാണ്. ഇതു വരെ വിവിധ ഗാലക്സികളിലുള്ള 130 തമോദ്വാരങ്ങളെ തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ടെങ്കിലും ഒരു തമോദ്വാര ചിത്രീകരണം ഇത് ആദ്യമായാണ് സംഭവിക്കുന്നത്.ശാസ്ത്രം മനുഷ്യനിർമിത അതിരുകൾക്കപ്പുറത്തേക്ക് ലോകത്തെ ഒന്നിപ്പിക്കുന്ന കാഴ്ചയാണ് ഒരു പക്ഷെ ഇവെന്റ് ഹൊറൈസൺ ടെലസ്കോപ്പ് നിർമിച്ച തമോദ്വാര ചിത്രത്തേക്കാൾ മനോഹരം.