கருந்துளை பிறப்பின் அழுகுரல்

த.வி. வெங்கடேஸ்வரன்

கருந்துளையின் முதல் அழுகுரலை விஞ்ஞானிகள் முதன் முறையாக இனம் கண்டுள்ளனர். கடந்த 2015 செப்டம்பர் 14 அன்று முதல் முதலில் இனம் காணப்பட்ட ஈர்ப்பு அலை (gravitational waves) தடயங்களை மறுபடி கூர்ந்து ஆராய்ந்து மக்ஸ்சிமிலானோ இஸி (Maximiliano Isi) எனும் ஆய்வாளர் புத்தம் புது கருந்துளை உருவாக்கத்தில் ஏற்பட்ட ஈர்ப்பு அலைகளை தனியே பிரித்து இனம் காட்டியுள்ளார்.

அதிலிருந்து புதிதாகப் பிறந்த கருந்துளையின் நிறை, மின் சுமை மற்றும் சுழல் உந்தம் ஆகிய மூன்று குணங்களையும் கண்டுபிடித்துள்ளனர். கருந்துளைக்குள் சென்ற பின்னர் இந்த மூன்று குணங்களை தவிர மற்ற எல்லா தகவல்களும் அழிந்துவிடும் என்ற இயற்பியல் கோட்பாட்டுக்கு இந்த ஆய்வு வலுசேர்த்து ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் தத்துவத்துக்குக் கூடுதல் சான்று பகர்கிறது.

காலவெளி அதிர்வில் ஈர்ப்பு அலைகள் பிறக்கும்

சலனமற்று இருக்கும் ஏரி நீரில் சிறு கல்லைப் போட்டால் சிற்றலைகள் எழுவது போலவும், காதின் அருகே பேப்பரை வேகவேகமாக ஆட்டினால் காற்றில் அதிர்வு ஏற்பட்டு சப்தம் எழுவது போலவும் கால-வெளி (space-time) பரப்பில் நிறை கொண்ட பொருட்கள் நகரும்போது அந்த அதிர்வில் காலவெளி பரப்பு அதிர்ந்து ஈர்ப்பு அலைகள் எழும் என்பது ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் தத்துவம்.

சுமார் நூறு ஆண்டுகளுக்கு முன்பு 1915-ல் ஐன்ஸ்டீன் முன்வைத்த இந்தக் கொள்கையை லிகோ எனப்படும் ஆய்வுக் கருவி கொண்டு முதன் முதலில் 2015 செப்டம்பர் 14 அன்று இனம் கண்டு உலகை அசத்தினார்கள். விண்வெளியில் ஏதோ ஓர் இடத்தில் சூரியனைப் போன்று 29 மற்றும் 36 மடங்குகள் அதிகமான நிறை கொண்ட இரண்டு ராட்சசக் கருந்துளைகள் அல்லது விண்மீன்கள் ஒன்றை ஒன்று சுற்றிக்கொண்டே மோதிப் பிணைந்த போது வெளிப்பட்ட ஈர்ப்பு அலைகளே இவை. இந்த நூற்றாண்டின் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த கண்டுபிடிப்புகளில் தலையாயதாக இந்தக் கண்டுபிடிப்பு போற்றப்படுகிறது.

கருந்துளை பிறப்பு

கடந்த 2015 செப்டம்பர் 14 அன்று இனம் காணப்பட்டதால் GW150914 என்று பெயரிடப்பட்ட இந்த பிரளய நிகழ்வில் சூரியனைப் போன்று 29 மற்றும் 36 மடங்குகள் அதிகமான நிறை கொண்ட வான் பொருள்கள் பிணைந்து சூரியனைப் போன்று 62 நிறை கொண்ட புத்தம் புதிய கருந்துளை உருவாகியது. மீதம் இருந்த மூன்று சூரிய நிறை தான் பேராற்றலாகவும் பொருட்களாகவும் விண்வெளியில் வீசி எறியப்பட்டது. எனவேதான் இந்த ஈர்ப்பு அலைகள் ஆற்றல் மிக்கதாக அமைந்து லிகோ கருவியால் இனம் காண முடிந்தது.

இந்த நிகழ்வில் வெளிப்பட்ட ஈர்ப்பு அலைகள் பறவைகளின் "கிறீச்" ஒலிபோல இருக்கும். அதா வது ஈர்ப்பு அலைகளின் ஸ்தாயி மெல்ல மெல்ல உயர்ந்து ஒரு கட்டத்தில் ஓங்கிய குரலாக ஒலித்துப் பின்னர் மெல்ல மெல்ல தேய்ந்து போகும்.

GW150914 நிகழ்வில் இரண்டு ராட்சத வான்பொருட்கள் ஒன்றை ஒன்று நெருங்கி மோதிக்கொள்ளும் முன்னர் இரண்டும் தலை தெறிக்கும் வேகத்தில் ஒன்றை ஒன்று சுற்றி தாண்டவ நடனம் ஆடும். இந்த சமயத்தில் சுற்றல் வேகம் கூடக்கூட ஸ்தாயி கூடிக்கொண்டே போகும். இரண்டும் பிணையும்போது ஸ்தாயி உச்சகட்டத்தை அடையும்.

இரண்டும் பிணைந்த பின்னர் உடனேயே கருந்துளை பிறந்து விடாது. மோதலின் அதிர்வுகள் நீங்கிக் கருந்துளையாகச் சம நிலையை அடைவதற்கு முன்னர் நீட்டிய நெட்டுருளை வடிவத்துக்கும் தட்டையான நெட்டுருளை வடிவத்துக்கும் மாறிமாறி ஊசல் செய்யும். அந்தச் சமயத்தில்தான் உள்ளபடியே கிறீச் என்ற பறவையின் கீச்சு குரல்போல ஈர்ப்பு அலைகள் வெளிப்படும். பின்னர் புதிய கருந்துளை உருவாகி அதன் அதிர்வு மட்டுப்படும்போது ஈர்ப்பு அலைகளின் ஸ்தாயி தேய்ந்து போகும்.மோதலில் ஏற்பட்ட அதிர்வு ஏற்படுத்தும் ஈர்ப்பு அலைகள் மற்றும் மோதிப் புதிதாகப் பிறப்பெடுத்த கருந்துளையின் அதிர்ப்பொலி இரண்டும் கலந்துதான் இந்தக் கட்டத்தில் ஈர்ப்பு அலைகள் இருக்கும்.

கல்லை பிழிந்து எண்ணெய் எடுக்கலாம்

பெரும் கூச்சலில் சன்னமாகப் பேசும் நபரை விளங்கிக்கொள்வது கடினம் என்பதுபோல மோதலின் அதிர்வில் ஏற்படும் ஈர்ப்பு அலைகளின் பெரும்கூச்சலில் புதிதாகப் பிறந்த கருந்துளையின் அதிர்வால் ஏற்படும் ஈர்ப்பு அலைகளைப் பிரித்தறிய முடியாது என்றுதான் இதுவரை அனைவரும் கருதியிருந்தனர். கல்லைப் பிழிந்து எண்ணெய் எடுப்பது போல எம்ஐடி ஆய்வு நிறுவனத்தில் பணியாற்றும் மக்ஸ்சிமிலானோ இஸி (Maximiliano Isi) GW150914 நிகழ்வின் உச்ச கட்ட அதிர்வுகளைக் கூர்ந்து பகுத்து ஆராய்ந்து மேல்தொனிகளை பிரித்துப் பார்த்து இந்தப் பிரளய நிகழ்வில் உருவான புதிய கருந்துளையின் முதல் குரலை இனம் கண்டுள்ளார்.

உச்சகட்ட சுருதியில் ஒலித்த ஈர்ப்பு அலைகளுக்குச் சற்றே சில மில்லிசெகண்ட் காலஇடைவெளிக்கு பிறகு மற்ற அதிர்வுகளுக்குள் பல மேல்தொனி அதிர்வுகள் கலந்திருந்தன. இவைத் தான் புதிதாகப் பிறந்த கருந்துளை ஏற்படுத்திய ஈர்ப்பு அலைகள். இவைகளை தனியே வடிகட்டி ஆராய்ந்துபார்த்தார் இஸி. இதன் தொடர்ச்சியாக அதன் நிறை சுமார் சூரியனை போல 62 மடங்கு என்றும் அதன் சுழல் எண் 0.67 என்றும் கண்டுபிடித்துள்ளனர்.

கைபேசி கேமரா கொண்டு எடுக்கப்பட்ட இயற்கை காட்சி காணொளி, புகைப்படத்தைவிட கூடுதல் மெமரி எடுத்துக்கொள்ளும். ஏன்? புகைப்படத்தைவிட காணொளியில் கூடுதல் தகவல்கள் பதியப்படுகிறது. எடுத்துகாட்டாக மெல்லிய காற்றில் அசையும் ஒரு இலை புகைப்படத்தில் அசையாமல் ஒரே இடத்தில் மட்டுமே இருக்கும்; காணொளியில் அங்கும் இங்கும் அசையும். சாதாரண வான் பொருளைவிட பிரளய நிகழ்வைச் சந்திக்கும் பொருளின் 'தகவல்கள்' கூடுதலாக இருக்கும் என்பதில் சந்தேகமில்லை. அந்த பிரளய நிகழ்வுக்கு பிறகு கருந்துளையாக மாறிய பின்னர் அந்த தகவல்கள் எல்லாம் என்னவாகும்?

இதுகுறித்து கருந்துளை ஆய்வு இயற்பியலாளர்களிடையே இரண்டு கோஷ்டிகள் உள்ளன. பிறந்த கருந்துளையின் நிறை, சுழல் மற்றும் மின் சுமை ஆகிய மூன்று தகவல்கள் தவிர மற்றவை மாயமாக மறைந்துவிடும் என ஓர் அணியினரும், அப்படி எல்லாம் மறைந்து போகாது; ஏதோ விதத்தில் கருந்துளையின் மேற்பரப்பில் தகவல்கள் எல்லாம் பதிந்து இருக்கும் என ஒரு குழுவும் கூறுகின்றனர்.

புதிதாகப் பிறந்த இந்தக் கருந்துளையின் அழுகுரலில் வெறும் நிறை, மின்சுமை மற்றும் சுழல் ஆகிய மூன்று குணங்களை மட்டுமே இனம் காண முடிகிறது என இந்த ஆய்வு எடுத்துக்காட்டுகிறது. எதையும் ஆக்கவும் முடியாது அழிக்கவும் முடியாது- ஒன்று வேறொன்றாகத் தான் மாறும் என்பது இயற்பியலின் அடிப்படை தத்துவம். இந்த அழியாமை விதி சரி என்றால் மற்ற தகவல்கள், உதாரணமாகக் கருந்துளையாக மாறும் முன்னர் ஒவ்வொரு அணுவின் வெப்ப நிலை, எப்படி மாயமாக மறைகிறது என்பது ஒரு புதிர். இதைத்தான் இதுவே ஹாக்கிங் கருந்துளை தகவல் புதிர்முரண் (Hawking’s Black Hole Information Paradox) என்கிறார்கள். வாலு போயி கத்தி வந்தது என்பது போல இந்த அறிவியலில் இந்த கேள்வி முக்கியத்துவம் பெறுகிறது.

சார்பியலும் குவாண்டம் தத்துவமும்

பெரும் நிறை கொண்ட பிரபஞ்ச இயக்கங்களில் சார்பியல் தத்துவம் மிகச் சரியாகப் பொருந்தி வருகிறது. அதே போல நுணுக்கத் துகள்கள் உலகில் குவாண்டம் தத்துவம் சரியாக இருக்கிறது. ஆயினும் இரண்டும் தனித்தனியாக தான் இன்று அமலில் உள்ளது. இரண்டையும் பிணைத்து ஒருங்கிணைத்த இயற்பியல் தத்துவத்தை அறிவியலாளர்கள் தேடி வருகின்றனர். கருந்துளை போன்ற நிகழ்வுகளில் ஒரே சமயத்தில் பொது சார்பியல் தத்துவ போக்கும் குவாண்டம் போக்கும் நடைபெறுகிறது. எனவேதான் கருந்துளை ஆய்வுகள் குவாண்டம் மற்றும் சார்பியல் தத்துவங்களுக்கு முடிச்சு போட்டு இயற்பியலை முன்னெடுத்து செல்ல உதவும் என விஞ்ஞானிகள் கருதுகின்றனர்.

த.வி. வெங்கடேஸ்வரன்
‘விஞ்ஞான் பிரசார்’ என்ற மத்திய அரசின் தன்னாட்சி அமைப்பில் முதுநிலை விஞ்ஞானி.
தொடர்புக்கு: tvv123@gmail.com