கருந்துளை இருக்கிறது என்பதற்கு
கண்ணால் பார்த்த சாட்சி!
------------------------------------------------------------------
பி இளங்கோ சுப்பிரமணியன்
நியூட்டன் அறிவியல் மன்றம்
-------------------------------------------------------------
கொலை வழக்குகளில் குற்றத்தை நிரூபிக்க
கண்ணால் பார்த்த சாட்சி (eye witness) அவசியம்.
ஆனாலும் சில வழக்குகளில் கண்ணால் பார்த்த
சாட்சி கிடைக்காது. அப்போது நீதியரசர்கள் சந்தர்ப்ப சாட்சியம்
(circumstantial evidence) என்பதன் அடிப்படையில்
தீர்ப்புக் கூறுவார்கள்.
இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் கருந்துளைகள் இருக்கின்றன
என்று கூறினார் ஐன்ஸ்டின். எனினும் இதற்கு நிரூபணமாக
இதுவரையிலும் சந்தர்ப்ப சாட்சியங்களே
அறிவியலாளர்களால் முன்வைக்கப் பட்டிருந்தன.
கருந்துளையைப் பார்க்க இயலாது (invisible). எனினும்
பிரபஞ்சப் பெருவெளியில் ஓரிடத்தில் ஒரு கருந்துளை
இருக்கிறது என்றால் அதன் இருப்பிடத்தை அனுமானிக்க இயலும்
(can be inferred). கருந்துளைக்கு அருகில் உள்ள
வான் பொருட்களின் நடவடிக்கைகளின் மூலம், பெரும் ஈர்ப்புச் சக்தி
கொண்ட ஒரு பொருள் அங்கிருக்க வேண்டும் என்று உணரலாம்.
ஒரு கருந்துளையை ஒரு நட்சத்திரம் சுற்றி வருமானால், அதன்
சுற்றுப்பாதையின் விவரங்களைக் கொண்டு அங்கு இருப்பது
ஒரு கருந்துளைதான் என்று அனுமானிக்கலாம். இவைதான்
சந்தர்ப்ப சாட்சியங்கள். தற்போதைய அறிவிப்பைத் தொடர்ந்து,
கருந்துளைகளின் இருப்புக்கு முதன் முறையாக கண்ணால் பார்த்த சாட்சி
(eye witness) கிடைத்துள்ளது.
இதுவரை ஹாலிவுட் திரைப்படங்களில் மட்டுமே ஒரு கருந்துளை
எப்படி இருக்கும் என்று காட்டப்பட்டு இருந்தது. உலகப்புகழ் பெற்ற
ஹாலிவுட் இயக்குனர் கிறிஸ்டோபர் நோலனின் இயக்கத்தில் வெளியான
இன்டெர்ஸ்டெல்லார் (Interstellar) திரைப்படத்தில் கருந்துளையைப் பார்த்தோம்.
இக்காட்சி ஒரு கற்பனையே. இதற்கு மாறாக இன்று கருந்துளையின்
புகைப்படம் கிடைத்துள்ளது. இதன் மூலம்
கருந்துளைகளின் இருப்பு சந்தேகத்துக்கு இடமின்றி நிரூபிக்கப் பட்டுள்ளது.
அறிவியலின் வரலாற்றில் முதன் முதலாக ஒரு கருந்துளையைப்
புகைப்படம் எடுத்திருப்பதாக ஏப்ரல் 10, 2019 அன்று
அறிவியலாளர்கள் அறிவித்தனர். அறிவியலின் நீண்ட பயணத்தில்
இது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க மைல் கல் ஆகும்.
நிகழ்வெல்லைத் தொலைநோக்கி (Event Horizon Telescope) என்ற பெயரிலான
விஞ்ஞானிகளின் உலகளாவிய அமைப்பு பல ஆண்டுகள் முயன்று
ஒரு கருத்துளையைப் புகைப்படம் எடுத்துள்ளது. வாஷிங்டனில் உள்ள
தேசிய பத்திரிகையாளர் சங்கத்தில் (National Press Club) ஏப்ரல் 10, 2019 அன்று
நடைபெற்ற செய்தியாளர் சந்திப்பில் இச்செய்திஅறிவிக்கப்பட்டது.
கருந்துளையின் ஒரு புகைப்படம் நான்கு வெவ்வேறு வடிவங்களில் (format)
வெளியிடப்பட்டது. எதைப் பார்க்க முடியாது என்று நினைத்துக்
கொண்டிருந்தோமோ அதைப் பார்த்து விட்டோம் என்றார் EHT திட்ட
இயக்குனரும் ஹார்வர்ட் பல்கலையின் பேராசிரியருமான
ஷெப்பர்டு டோலிமேன்(Sheperd Doeleman). மேலும் The Astrophysical Journal Letters
என்ற அறிவியல் ஏட்டின் சிறப்பிதழில் கருந்துளையின்புகைப்படம் குறித்து
ஆறு கட்டுரைகள் வெளியிடப்பட்டு உள்ளன.
வானியலில் வளர்ச்சிப் போக்கில் மானுடம் நட்சத்திரங்களுக்குப்
பெயர் சூட்டியது. அஸ்வினி, பரணி, கார்த்திகை என்று
தொடங்கி உத்திரட்டாதி ரேவதி என்று 27 நட்சத்திரங்களுக்குப்
பெயர் சூட்டப்பட்டது. அது அந்தக் காலம். இன்று
கருந்துளைகளுக்குப் பெயர் சூட்டும் காலம். ஆம், புகைப்படம்
எடுக்கப்பட்ட கருந்துளைக்கு " பொவேஹி" (Powehi) என்று
பெயர் சூட்டப் பட்டுள்ளது. இது ஒரு ஹவாய் மொழிச்சொல்.
பொவேஹி என்றால் "முடிவற்ற படைப்பாக்கத்தின்
அலங்கரிக்கப்பட்ட இருள் ஊற்று" (embellished dark source of unending creation)
என்று பொருள். கருத்துளையைப் படம் எடுத்ததில்
ஹவாய்க்கு முக்கியமான பங்கு உண்டு. படம் எடுத்த
தொலைநோக்கிகளில் இரண்டு ஹவாய்த் தீவுகளில்தான்
நிறுவப்பட்டிருந்தன.
உண்மையில் இந்தப் புகைப்படங்களை அதாவது புகைப்படங்களை
உருவாக்க வல்ல தரவுகளை இரண்டு ஆண்டுகளுக்கு
முன்பே, ஏப்ரல் 2017ல் தொலைநோக்கிகள் படம் எடுத்து விட்டன.
இவ்வாறு படமெடுத்த குவியல் குவியலான தரவுகளைப் பகுத்தாய்ந்து,
பரிசீலித்து ஒரு திட்டவட்டமான உருவத்தை (image)
உருவாக்க இரண்டாண்டுகள் பிடித்தன.
கருந்துளையின் புகைப்படம் என்ற சொல்லும்
அன்றாட வாழ்க்கையில் நாம் பயன்படுத்தும் புகைப்படம் என்ற
சொல்லும் ஒன்றல்ல. இரண்டுக்கும் பொருள் வேறுபாடு உண்டு.
ஒருவர் தம் மனைவியை காமிரா மூலம் புகைப்படம்
எடுப்பது போல ஒரு கருந்துளையை நேரடியாகப் புகைப்படம்
எடுத்து விட முடியாது.
ஒரு புகைப்படம் எடுக்க இரண்டு நிபந்தனைகள் பூர்த்தியாக வேண்டும்..
ஒன்று, பொருளின் மீது வெளிச்சம் பட வேண்டும்; இரண்டு,
அந்த வெளிச்சம் பிரதிபலிக்கப் பட்டு காமிராவுக்கு வர
வேண்டும்.உலகெங்கும் இப்படித்தான் புகைப்படங்கள்
எடுக்கப் படுகின்றன. ஆனால் கருத்துளையை இந்த முறையில்
புகைப்படம் எடுக்க முடியாது. கருந்துளையின் மீது வெளிச்சத்தைப்
பாய்ச்சுகிறோம் என்று வைத்துக் கொண்டால், அந்த வெளிச்சத்தை
கருந்துளை விழுங்கி விடும். கருந்துளைக்கு உள்ளே போன
வெளிச்சம் மீண்டு வராது. எனவே பிரதிபலிப்பு நடைபெறாது.
அது கருந்துளை அல்ல; கருஞ்சிறை. இந்தப் பெயர்தான்
அதற்கு மிகவும் பொருத்தம். இப்படி இருக்கையில் ஒரு
கருந்துளையைப் படம் எடுப்பது என்பதன் பொருள் என்ன?
உண்மையில் கருந்துளையை அல்ல, அதன் நிழலையே
படம் எடுத்துள்ளோம்.(We have obtained the image of the shadow of a lack hole).
இதைப் புரிந்து கொள்ள ஒரு கருந்துளையின் நிகழ்வெல்லை
(event horizon நிகழ்வு எல்லை) பற்றிப் புரிந்து கொள்ள வேண்டும்.
ஒரு கருந்துளையையும் அது தவிர்த்த புறவுலகையும்
பிரிப்பது நிகழ்வெல்லை ஆகும். கருந்துளைக்கு அருகில்
ஒரு விண்கலம் இருப்பதாக வைத்துக் கொள்வோம்.
நிகழ்வெல்லைக்கு அப்பால் வெளிப்புறமாக இருக்கும் வரை
அந்த விண்கலத்திற்கு கருந்துளையால் பாதிப்பில்லை.
நிகழ்வெல்லைக்கு உட்புறமாக அந்த விண்கலம் இருக்கும்
என்றால் அது கருந்துளைக்கு உள்ளே இழுக்கப்பட்டு விடும்.
ஆக நிகழ்வெல்லை என்பது ஒரு லட்சுமணக் கோடு போன்றது.
கருந்துளையின் நிழல் நிகழ்வெல்லையில் விழும்போது,
அதைப் படம் பிடித்துள்ளோம். ஒரு கருந்துளை என்பது
பிரம்மாண்டமான நிறை கொண்ட ஒரு மையத்தைக் கொண்டிருக்கும்.
இந்த மையப் பகுதியில் இருந்து ஒளியோ துகளோ எதுவும்
வெளிவராது எனினும் இந்த மையத்தைச் சுற்றி வாயுக்களும்
விண் தூசுகளும் சற்றேறக்குறைய ஒளியின் வேகத்தில்
(நொடிக்கு 3 லட்சம் கிமீ) பறந்து கொண்டிருக்கும். கருந்துளை
பெரும் வெப்பம் உடையது என்பதால், இந்த வெப்பத்தின்
காரணமாக சுழலும் துகள்கள் கண்ணைப் பறிக்கும்
பிரகாசத்துடன் ஒளிரும். கோடி சூரியன்களின் பிரகாசத்துடன்
இது காட்சி அளிக்கும். இந்த ஒளிவெள்ளத்தில் கருந்துளையின்
உருவம் நிழல் வடிவத்தில் நிகழ்வெல்லையின் மீது விழும்.
இதைத்தான் தற்போது படம் எடுத்துள்ளோம். ஆக ஏதோ ஒன்றின்
நிழலை அல்ல, கருந்துளையின் நிழலையே தொலைநோக்கிகள்
படம் எடுத்துள்ளன.
உலகின் பல்வேறு நாடுகளில் நிறுவப்பட்டுள்ள மொத்தம் எட்டு
தொலைநோக்கிகள் ஒன்றிணைந்து இந்தப் புகைப்படத்தை
எடுத்துள்ளன. இவை அனைத்தும் நல்ல உயரத்தில் மலை உச்சிகளின்
மீது நிறுவப்பட்டவை. எனினும் இந்த எட்டும் நேரடியாக இணைக்கப்
பட்டவை அல்ல (not connected physically). இவற்றின் தரவுகள்
ஒன்றுக்கொன்று பொருந்துபவை (synchronized data).
ஒரே நிகழ்வை இந்த எட்டு தொலைநோக்கிகளும் வெவ்வேறு
இடத்தில் இருந்து படம் எடுக்கின்றன. அவை ஒரே நிகழ்வைத்தான்
படம் எடுத்தன என்று அறிந்து கொள்வது எப்படி? அவை படம் எடுத்த
நேரம் அணுக்கடிகாரங்களால் அதி துல்லியமாக அளக்கப்
படுகிறது. இந்த நேரத்தைக் கொண்டு அவை எட்டும் ஒரே
நிகழ்வையே படம் எடுத்துள்ளன என்று உறுதி செய்யப் படுகிறது.
ஒவ்வொரு தொலைநோக்கியும் நாளொன்றுக்கு 350 டெரா பைட்
(terabytes) என்ற அளவில் தரவுகளைத் தருகின்றன. இவ்வாறு
கிடைக்கப்பெற்ற தரவுகள் ஹார்ட் டிரைவ்களில் சேமிக்கப் படுகின்றன. இவை அதி திறன்
வாய்ந்த சூப்பர் கணினிகளில் தொடர்ந்து பரிசீலிக்கப்பட்டு (processed)
வந்தன. இந்தப் பரிசீலனையில் இறுதியில் கருந்துளையின்
திட்டவட்டமான வடிவம் கிடைத்தது. அதுதான் தற்போது வெளியிடப் பட்டுள்ளது.
கருந்துளையின் மேற்கூறிய உருவத்தை (image) இறுதி செய்து
உருவாக்கியவர் ஒரு பெண்மணி. 29 வயதே ஆன கணிப்பொறி
வல்லுனரான டாக்டர் கட்டீ பௌமன் (Ms Dr Katie Bouman) என்ற
பெண்மணி இதற்கான கட்டளைத் தொகுப்பை (algorithm)
உருவாக்கி இருந்தார். இதன் மூலமே கருந்துளையின் உருவத்தை
இறுதி செய்ய முடிந்தது. உலகப்புகழ் பெற்ற இச்சாதனையில்
ஒரு பெண்ணும் இடம் பெற்றிருப்பது மானுடத்தின் மேன்மையைக் குறிக்கும்.
ஒரு கருத்துளையைப் படம் எடுப்பதில் பெரும் சவாலாக இருப்பது
அதன் அளவு (size). கருந்துளைகள் ஒருமை (singularity) எனப்படும்
ஒரு தனிச்சிறப்பான அம்சத்தைக் கொண்டவை. வரம்பற்ற நிறையானது
பூஜ்யம் அளவிலான கொள்ளளவுக்குள் அடங்கி இருப்பதே ஒருமை
ஆகும் (infinite mass with a zero volume). எனவே கருந்துளைகள்
நிறையைப் பொறுத்து மிகவும் பிரம்மாண்டானதாக இருக்கும்.
அதே நேரத்தில் அண்ட வெளியில் இவை மிக மிகச் சிறியவை.
ஒரு காகிதத்தில் குண்டூசியால் ஒரு துளையிட்டால். அந்தத்துளை
எவ்வளவு சிறியதாக இருக்குமோ, அதைப்போன்றுதான் கருந்துளை
இருக்கும். எனவேதான் கருந்துளை (black hole) என்ற பெயர். எனினும்
ஒரு கருந்துளையானது அண்ட வெளியில் தான் இருக்கும் இடத்தில்
வெளி காலத்தை பேய்த்தனமாக வளைத்து விடும்.
தற்போது படம் எடுக்கப்பட்ட கருந்துளை இந்தப் பிரபஞ்சத்தில்
எங்கு இருக்கிறது? அருகிலுள்ள கன்னி ராசி விண்மீன் திரளடையில்
(virgo galaxy cluster) பெரும் நிறை கொண்ட ஒரு திரள் உள்ளது.
அதற்கு M-87 என்று பெயர். இந்தத் திரளின் நடுவில்தான்
கதாநாயகனான கருந்துளை இருக்கிறது. கருந்துளைகளின்
வகைமையில் இது பெருநிறைக் கருந்துளை (super massive) ஆகும்.
பெருநிறைக் கருந்துளைகள் வழக்கமாக ஒரு விண்மீன் திரளின்
(galaxy) நடுவில் அமைந்திருக்கும். ஆக இப்பிரபஞ்சத்தில் M-87 திரளின்
நடுவில் இக்கருந்துளையின் இருப்பிடம் உள்ளது.
நமது பூமிக்கும் இக்கருந்துளைக்கும் இடையிலான தூரம்
அதிகமில்லை, வெறும் 55 மில்லியன் ஒளியாண்டு மட்டுமே.
55 மில்லியன் கிலோமீட்டர் அல்ல, 55 மில்லியன் ஒளியாண்டு
என்பதை மனதில் இருத்த வேண்டும். ஒரு ஒளியாண்டு என்பது
9.46 டிரில்லியன் கிமீ ஆகும் ( 9.46 x 10^12 km). இருப்பினும் பூமியில்
இருந்து பார்க்கத்தக்கதும் (viewable), நிழல் பெரிதாக விழுவதுமான
கருந்துளை இதுதான். இதனால்தான் EHT திட்டத்தின் இலக்காக இது
கண்டறியப் பட்டது.
ஒரு கருந்துளை எவ்வளவு அதிக நிறை கொண்டதாக
இருக்கிறதோ, அந்த அளவு அதன் நிழலும் பெரிதாக
இருக்கும். தற்போது நாம் படம் எடுத்துள்ள கருந்துளையின்
நிறை சூரியனின் நிறையைப் போல் 6.5 பில்லியன் மடங்கு அதிகம்.
நமது சூரியனின் நிறை சற்றுத் தோராயமாக 2 x 10^30 கிலோகிராம் ஆகும்.
சூரியனின் நிறையே 10^30 என்ற அளவில் இருக்கும்போது,
இதைப்போல 6.5 பில்லியன் மடங்கு நிறை கொண்டது இந்தக்
கருந்துளை என்றால், அதன் பிரம்மாண்டம் விவரிப்புக்கு
அப்பாற்பட்டது.
கருந்துளையைப் புகைப்படம் எடுப்பதில், அதன் நிறை நமக்கு
மிகவும் சாதகமாக இருந்தது. எனினும் அதன் தூரம் நமக்கு மிகவும்
சவாலாக இருந்தது. நிறையின் சாதகத்தை தூரத்தின் பாதகம்
விழுங்கி விடுகிறது. 55 மில்லியன் ஒளியாண்டு தூரத்தில் உள்ள
ஒரு பொருளைப் புகைப்படம் எடுப்பது என்பது மனித குல வரலாறு
முன்கண்டிராத சவாலும் சாதனையும் ஆகும்.
வானத்தில் நிலாவைப் பார்க்கிறோம். இது ஒரு வட்டமான
தோசை போல் நமக்குத் தெரிகிறது. 385,000 கிமீ தூரத்தில்
உள்ள நிலா 3 அங்குல விட்டமுள்ள தோசை போலத்தான்
தெரிகிறது. தூரம் அதிகமாக ஆக பொருளின் அளவு மிகவும்
சிறுத்ததாக நமக்குத் தோன்றுகிறது. அப்படியானால்
55 மில்லியன் ஒளியாண்டு தொலைவில் உள்ள ஒரு
கருந்துளை எவ்வளவு சிறியதாக பூமியில் இருக்கும்
நமக்குத் தோன்றும் என்பதைக் கற்பனை செய்து பார்க்கலாம்.
இவ்வளவு தொலைவில் உள்ள கருந்துளையைப் படம் எடுக்க
வேண்டுமெனில், கருந்துளை இருக்கும் இடம் வரை பயணம்
செய்ய வல்ல ஒளியை முதலில் கண்டறிய வேண்டும். மின்காந்த
நிறமாலையில் காணத்தக்க ஒளி (visible light) என்பது மிகச் சிறிய
ஒரு பகுதிதான். இதன் அலைநீளம் 400 நானோ மீட்டர் முதல்
800 நானோ மீட்டர் வரைதான் (தோராயமாக). இவ்வளவு குறைந்த
அலைநீளம் உடைய ஒளியைக் கொண்டு 55 மில்லியன் ஒளியாண்டு
தூரத்தை அடைய முடியாது. எனவே அதிகமான அலைநீளம்
உள்ள ரேடியோ அலைகள் இதில் பயன்படுத்தப்பட்டன. ரேடியோ
அலைகள் அதிகபட்சமாக 100 கிமீ மற்றும் அதற்குச் சற்று
அதிகமாகவும் உள்ள அலைநீளம் உடையவை. இவ்வளவு நீளமாக
இருப்பதாலேயே இவற்றால் கருந்துளையின் இருப்பிடத்தை
அடைய முடிந்தது.
ஒரு ஒற்றைத் தொலைநோக்கியை வைத்துக் கொண்டு
கருந்துளையைப் படம் எடுக்க இயலாது. பிரமாண்ட அளவிலான
தொலைநோக்கி இதற்குத் தேவைப்படும். பூமியின் அளவுக்குச் சமமான
தொலைநோக்கி இருந்தால் மட்டுமே இச்செயலில் இறங்க முடியும்.
பூமியின் விட்டம் 12,742 கிமீ ஆகும். ஆனால் அவ்வளவு
பெரிதான ஒற்றைத் தொலைநோக்கி இன்றைய தொழில்நுட்பத்தில்
சாத்தியம் இல்லை. எனவே பூமியின் பல்வேறு இடங்களில் நிறுவப்பட்டிருந்த
எட்டு தொலைநோக்கிகளின் ஒருங்கிணைப்பின் மூலம்
புகைப்படம் எடுக்கப் பட்டது.
நமது பால்வீதி விண்மீன்திரளிலும் ஒரு கருந்துளை இருக்கிறது.
இது சகிட்டாரியஸ் ஏ (Sagittarius A) என்று பெயரிடப் பட்டுள்ளது.
இது தனுஷ் ராசி மற்றும் விருச்சிக ராசி மண்டலங்களின்
எல்லையை ஒட்டி அமைந்துள்ளது. EHT திட்டத்தின்கீழ் இந்தக்
கருந்துளையும் கூர்நோக்கி .அறியப் பட்டது. எனினும் இதன் நிழல்
சிறிதாக இருந்தமையால் இது புகைப்படம் எடுக்கப்படவில்லை.
ஆக இயற்பியல் ஆர்வலர்கள் அனைவரும் பெருமிதம்
கொள்ளத்தக்க ஒரு மகத்தான சாதனையை மானுடம்
நிகழ்த்தி உள்ளது. இது மானுடத்தின் வீறார்ந்த மேன்மையைக்
காட்டுகிறது.
***********************
