ബ്ലാക്‌ഹോൾ – ഫാ.നെൽസൺ വെലാന്റിയ എസ്‌.ജെ
ആകാശത്തിലേക്കു നോക്കിനില്ക്കുകയെന്നത് അദ്ഭുതമുളവാക്കുന്ന ഒരനുഭവമാണ്. പ്രത്യേകിച്ച് ഓരോ ദിവസവും പ്രകൃതി നമുക്ക് സമ്മാനിക്കുന്നവയിൽ വിസ്മയം കൊള്ളാൻ നാം ഒരുക്കമാണെങ്കിൽ. ദിവ്യമായ അനേകം പദാർഥങ്ങളാണ് ആകാശത്ത് നാം കാണുന്നത്. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ചരിത്രം എന്തായിരുന്നുവെന്നാണ് അവ നമ്മോടു പറയുന്നത്. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പരിണാമത്തെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ സൗരയൂഥം ഉണ്ടായത് 500 കോടി വർഷം മുമ്പാണെന്നു പറയാം. ഭൂമി ഉണ്ടായത് 4500 ദശലക്ഷം വർഷങ്ങൾക്കുമുമ്പും. മറ്റു സൗരയൂഥങ്ങളെക്കുറിച്ചറിയാനുള്ള അവസരമാണ് ഈ സൗരപ്രക്രിയ നമുക്കു സമ്മാനിച്ചത്. ദശലക്ഷക്കണക്കിന് സൗരപിണ്ഡ(Solar Mass)മുള്ള സിസ്റ്റങ്ങൾ ഉണ്ടെന്ന് നാം കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. അവയുടെ ഉത്ഭവവും വികാസവും നമ്മുടെ സൗരയൂഥത്തിൽ നാം അനുഭവിച്ചതിൽനിന്ന് അല്പം ഭിന്നമാണ്.
ഓരോ നക്ഷത്രവും കടന്നുപോകേണ്ട ഒരു അടിസ്ഥാനഘടന സൗരയൂഥത്തിലുണ്ട്. ഈ പരിണാമം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നത് നക്ഷത്രത്തിന്റെ പിണ്ഡത്തിന്റെ അളവിനെയും ഹൈഡ്രജൻ ഹീലിയമാക്കി മാറുമ്പോൾ അനുഭവപ്പെടുന്ന നക്ഷത്രത്തിനുള്ളിലെതന്നെ ജ്വലനത്തിന്റെ ബലതന്ത്രത്തെയുമാണ്.
സാധാരണനക്ഷത്രങ്ങൾക്ക് 3 മുതൽ 5 വരെ സൗരപിണ്ഡം ഉണ്ടാവും. അവയുടെ ജീവിതകാലം 80 മുതൽ 370 ദശലക്ഷം വർഷമാണ്. ഒന്നര (1.5) സൗരപിണ്ഡമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾക്ക് ഏകദേശം 300 കോടി (3 ബില്യൺ) വർഷം ആയുസ്സുണ്ടാകും. സൂര്യനെപ്പോലുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾക്ക് ഏകദേശം 1000 കോടി വർഷം ആയുസ്സുണ്ടാകും.
പൊതുവേ, നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ജീവിതം ഒരു സാമാന്യമായ ശ്രേണിയിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നതായി കാണാം. ഈ അവസ്ഥയിൽ, സ്ഥിരമായ ഒരു ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ പ്രക്രിയ നടക്കുന്നു. അപ്പോഴാണ്, ഹൈഡ്രജൻ ഹീലിയമായും എക്‌സ് റേകളായും പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നത്. ഈ പ്രക്രിയകളെല്ലാം നടക്കുന്നത് ഉയർന്ന ഊർജത്തിലും ഊഷ്മാവിലുമാണ്. അതിനാലാണ് നക്ഷത്രങ്ങൾ ശോഭയോടെ മിന്നിത്തെളിയുന്നത്.അതേസമയം, ഈ നക്ഷത്രങ്ങൾ നിലനില്ക്കുന്നത് വർധിതമായ ടെൻഷനിലുമാണ്. ഹൈഡ്രജൻ ഹീലിയമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ നക്ഷത്രകേന്ദ്രത്തിലുണ്ടാകുന്ന ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബല (Gravitational Force) വുമാണ് സമ്മർദത്തിനു കാരണം. ഉയർന്ന തോതിലുള്ള ഊർജം ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതോടെ, ഹീലിയം മൂലകത്തിന് കൂടുതൽ ഭാരം കൈവരുന്നു. തന്മൂലം അതിന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ മണ്ഡലവും വർധിക്കുന്നു. ഇത്തരം അവസ്ഥയിൽ നക്ഷത്രം ശൂന്യാകാശത്തിലെ ഹീലിയം അന്വേഷിക്കാൻ ആരംഭിക്കും.
നക്ഷത്രകേന്ദ്രത്തിന്റെ ആകർഷണം വർധിച്ച് അത് ഒരു ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ തകർച്ചയ്ക്കുതന്നെ കാരണമാകും. ഒരു വസ്തുവിന്റെ സ്വന്തം ഗുരുത്വാകർഷണത്തെ ചെറുക്കാൻ അതിന്റെ ആന്തരികമർദം അപര്യാപ്തമാകുമ്പോഴാണ് ഗുരുത്വാകർഷണ തകർച്ച സംഭവിക്കുന്നത്. ഭീമാകാരമായ ഈ ബോഡി കേന്ദ്രത്തിലേക്കു ചുരുങ്ങുകയും ഒറ്റ സഞ്ചയമായിത്തീരുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു നക്ഷത്രത്തിന്റെ ആരംഭത്തിലുള്ള പിണ്ഡമനുസരിച്ച് അതിന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണമര്‍ദത്തിനു മാറ്റം ഉണ്ടാവും. പിണ്ഡം അത്ര വലുതല്ലെങ്കിൽ അതൊരു വെളുത്ത കുള്ളൻ ആയിത്തീരും. ഇതിന് ഭൂമിയുടെ അത്ര വലുപ്പമുണ്ടാകും. എന്നാൽ, ശക്തികുറഞ്ഞ ഒരു ഗുരുത്വാകര്‍ഷണമണ്ഡലമായിരിക്കും അതിനുണ്ടാവുക.
വലിയ അളവിൽ പിണ്ഡമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾ അവരുടെ ജീവിതാവസാനം ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രമായോ തമോഗർത്തമായോ മാറുന്നു. എന്നാൽ, ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ തകർച്ചയിൽ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണമണ്ഡലം വലുതായതിനാൽ അവിടെനിന്ന് പ്രകാശത്തിനുപോലും പുറത്തു കടക്കാനാവില്ല. അതുകൊണ്ടാണ് അത് ബ്ലാക്ക്ഹോള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്നത്.
ഒരു നിരീക്ഷകന് ബ്ലാക്‌ഹോളിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽനിന്നുകൊണ്ട് വളരെ ശക്തിയുള്ള ഒരു ഫ്ലാഷ്‌ലൈറ്റ് കാണിക്കാനാകും. എന്നാൽ, തമോദ്വാരത്തിന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണമണ്ഡലം അത്രമേൽ ശക്തമായതിനാൽ, ഈ ഫ്ലാഷ് ലൈറ്റിൽനിന്നുള്ള പ്രകാശധാരയ്ക്ക് പുറത്തുകടക്കാനാവില്ല. അത് തമോദ്വാരത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തിലേക്കുതന്നെ മടങ്ങുന്നതാണ്. ഫിസിക്‌സിലും മാതമാറ്റിക്‌സിലും ഈ കേന്ദ്രത്തെ വിളിക്കുന്നത് സിംഗുലാരിറ്റി എന്നത്രേ. ഇവിടത്തെ ഭൗതികനിയമങ്ങൾ അത്ര കൃത്യതയുള്ളവയല്ല. കൂടുതൽ ഗവേഷണവും കൃത്യമായ കണക്കുകൂട്ടലുകളും വേണ്ട ഒരു മേഖലയാണിത്.
ഏകദേശം 30 വർഷം മുൻപ്, തമോദ്വാരങ്ങൾ വിചിത്രവസ്തുക്കളായിരുന്നു. നമുക്ക് എത്തിപ്പിടിക്കാനാവാത്തവിധം അകലത്തിലായിരുന്നു അവ. അവയെ കണ്ടെത്തുകതന്നെ ബുദ്ധിമുട്ടായിരുന്നു. എന്നാൽ, 2019-ൽ തമോദ്വാരത്തിന്റെ ഫോട്ടോ എടുക്കാൻ സാധിച്ചു. ഭീമാകാരമായ ഈ വസ്തുത 55 ദശലക്ഷം ദീപ്തിവർഷം അകലെയാണ്. മെസ്സിയർ 87 എന്ന ഗാലക്‌സിയിലാണ് അതിനെ കണ്ടെത്തിയത്. തമോദ്വാരത്തിന്റെ ഫോട്ടോഗ്രാഫ് എടുക്കുകയെന്ന സാങ്കേതികവിദ്യ കരഗതമായതിനെത്തുടർന്നു നടത്തിയ അന്വേഷണങ്ങളുടെ ഫലമായി അത്തരം നിരവധി ഖഗോളവസ്തുക്കളുടെ, സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്താനായി. മിക്കവാറും എല്ലാ ഗാലക്‌സികളുടെയും മധ്യഭാഗത്ത് ഒരു തമോദ്വാരം ഉണ്ട്.
തമോദ്വാരങ്ങളെക്കുറിച്ച് ഏറെ പഠനം നടത്തിയ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് സ്റ്റീഫൻ ഹോക്കിങ്. തെർമോഡൈനാമിക്‌സ് നിയമങ്ങളെ തമോദ്വാരങ്ങൾക്കു ചുറ്റും നടക്കുന്ന പ്രക്രിയകളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുകവഴി വലിയൊരു സംഭാവനയാണ് അദ്ദേഹം ശാസ്ത്രത്തിനു സമ്മാനിച്ചത്.
തമോദ്വാരങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിന് മൂന്ന്‍ അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങളുണ്ട്. പിണ്ഡം (Mass), ഭ്രമണം അഥവാ ആംഗുലർ മൊമെന്റം, ചാർജ് എന്നിവയാണത്. ഈ ഓരോ ഘടകവും പ്രത്യക്ഷമാകുന്നതനുസരിച്ച്, തമോദ്വാരത്തിന് പ്രത്യേകം പേരുകളുണ്ട്. അതിനു പിണ്ഡം ഇല്ലെങ്കിൽ, അതിനെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്നത് ഷ്വാസ്‌ചൈൽഡ് (Schwarzschild) എന്ന മെട്രിക്ക് ഉപയോഗിച്ചാണ്. തമോദ്വാരത്തിനു പിണ്ഡവും ഭ്രമണവുമുണ്ടെങ്കിൽ, അതിനെ വിളിക്കുക കെർഹോൾ (Kerr hole) എന്നത്രേ. മൂന്നാമത്തെ വിഭാഗത്തിന് പിണ്ഡവും ഇലക്ട്രിക്ക് ചാർജും ഉണ്ട്; എന്നാൽ ഭ്രമണം ഇല്ലതാനും. അതിന്റെ പേരാണ്, റെയ്‌സ്‌നർ-നോർഡ് സ്‌ട്രോം (Reissner-Nordstrom).
ആസ്‌ട്രോഫിസിക്‌സിൽ ഗവേഷകർ തമോദ്വാരത്തിന്റെ പിണ്ഡത്തിൽ ടെസ്റ്റ് പാർട്ടിക്കിൾസ് വച്ച് അവയുടെ അകലം നോക്കി തമോദ്വാരങ്ങളെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ സൈദ്ധാന്തിക പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്താറുണ്ട്. കൊളമ്പിയയിലെ പൊന്തിഫിക്കൽ സേവ്യേറിയൻ യൂനിവേഴ്‌സിറ്റിയിൽ തമോദ്വാരങ്ങളെക്കുറിച്ച് ഞങ്ങൾ ഒരു സൈദ്ധാന്തിക പരീക്ഷണം നടത്തുകയുണ്ടായി. തമോദ്വാരത്തിന്റെ അതേ ദിശയിൽ കറങ്ങുന്ന ഭീമാകാരമായ തമോദ്വാരത്തിന് ചുറ്റും ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന ഒരു പരീക്ഷണകണിക ഞങ്ങൾ പരിക്രമണപഥത്തിൽ സ്ഥാപിച്ചു. അതേസമയം, ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന മറ്റൊരു പരീക്ഷണകണിക കാണാൻ കഴിഞ്ഞു. എന്നാൽ ഇത്തവണ അത് കറങ്ങുന്ന തമോദ്വാരത്തിന്റെ എതിർദിശയിലാണ് ഭ്രമണം ചെയ്തുകൊണ്ടിരുന്നത്. കമ്പ്യൂട്ടിംഗിന്റെ സഹായത്തോടെ ഞങ്ങൾക്കു മനസ്സിലായത് ഒരു ആകാശഗോളത്തിന്റെ നിശ്ചിത പോയിന്റിൽനിന്ന് ഈ രണ്ടുപാർട്ടിക്കിൾസും ആരംഭിക്കുകയാണെങ്കിൽ ഒരു പൂർണ ആവൃതി പൂർത്തിയാക്കുന്നതോടെ സമയത്തെ മറികടക്കുന്ന ഒരു ഘട്ടത്തിലാണ് എത്തിച്ചേരുക. ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ പേരാണ് ക്ലോക്ക് ഇഫക്ട് (Clock Effect).
ഈ കാലവിളംബം നിരീക്ഷകനെ ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്. നിരീക്ഷകൻ തമോദ്വാരത്തിൽനിന്ന് ഏറെ അകലെയാണെങ്കിലും, അല്ലെങ്കിൽ, തമോദ്വാരത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലാണെങ്കിലും, അഥവാ, പാർട്ടിക്കിളിന്റെ അതേ ഓർബിറ്റിൽ നിരീക്ഷകനു യാത്ര ചെയ്യാനാവുമെങ്കിലും, ഒരേ അളവായിരിക്കുകയല്ല കാണിക്കുക. ഇത്തരം പ്രതിഭാസങ്ങളെ വിളിക്കുക ആപേക്ഷികം എന്നത്രേ. കാരണം അതാശ്രയിക്കുന്ന ആധാരസംവിധാനം വ്യത്യസ്തമാകയാൽ വ്യത്യസ്തമായ കാലവിളംബമാണ് അളവിലും പ്രകടമാകുക.
തമോദ്വാരങ്ങൾ ആരെയും വിസ്മയിപ്പിക്കുന്ന പദാർഥങ്ങളാണ്. ഏറെ ഗവേഷണം അർഹിക്കുന്ന ഒരു രഹസ്യസങ്കേതമാണത്. അതുവഴി, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ചരിത്രത്തെയും പരിണാമത്തെയും കുറിച്ച് കൂടുതൽ അറിവ് ലഭിക്കുമെന്ന് പ്രത്യാശിക്കാം.
(കൊളമ്പിയയിലെ പൊന്തിഫിക്കൽ സേവ്യേറിയൻ യൂനിവേഴ്‌സിറ്റിയിൽ ഫിസിക്സ് പ്രഫസറാണ് ലേഖകൻ)
(മൊഴിമാറ്റം: മാത്യു കുരിശുംമൂട്ടിൽ)
