கருந்துளை – ஒரு நோபல் பரிசு பார்சல்?

 

இது வானியலின் பொற்காலம் என்று தான் சொல்ல வேண்டும். காஸ்மிக் நுண்ணலை கதிர்வீச்சுக்கு (cosmic microwave background radiation) ஆதாரம் கண்டிருக்கிறோம். பல்லாயிரக்கணக்கான புதிய கோள்களைக் கண்டுபிடித்து இருக்கிறோம். சமீபத்தில் 2016-இல் இரண்டு கருந்துளைகள் மோதிக் கொள்வதை பார்த்திருக்கிறோம். அவற்றில் இருந்து ஈர்ப்பு அலைகளை அளந்திருக்கிறோம். இவற்றை எல்லாம் மிஞ்சும் அளவுக்கு இப்போது ஒரு கருந்துளையைப் படம் பிடித்திருக்கிறோம். இது இயற்பிலுக்கு மட்டுமின்றி, தரவுப் பகுப்பாய்வுக்கும் (data analysis) ஒரு மாபெரும் சாதனை மைல் கல். ஆம், 2017-ஆம் ஆண்டு ஏப்ரல் மாதத்தில் நான்கு நாட்கள் வானியல் வல்லுநர்கள் திரட்டிய தரவுகளைப் பகுக்க இரண்டு ஆண்டுகளும் 5 பெடா பைட் நினைவாற்றலும் தேவைப் பட்டது [1 பெடா பைட் என்பது 10 லட்சம் கிகா பைட் (GB)].

அண்ட வெளியில் தன் அருகில் வரும் அனைத்தையும் அபகரித்துக் கொள்ளும் தாதாவாக இருந்து வந்த கருந்துளைகளில் ஒன்றை விண் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது ‘பார்த்து’ இருக்கிறார்கள். பார்த்ததோடு மட்டுமல்லாமல் நம் உலகமே பார்க்க அதைப் ‘புகைப்படமும்’ எடுத்திருக்கிறார்கள். 

இந்தப் புகைப்படங்களில் அப்படி என்ன சாதனை?

Black Hole எனப்படும் கருந்துளை அடர்த்தியும் ஈர்ப்பு விசையும் மிகுந்த ஒரு பகுதி. எவ்வளவு ஈர்ப்பு விசை என்றால் இதைப் புகைப்படம் எடுக்க ஒளியைப் பாய்ச்சினால் அந்த ஒளியைக் கூட பிரிதிபலிக்காமல் தன்னுள்ளே ஈர்த்துக் கொள்ளும் அளவுக்கு ஈர்ப்பு விசை கொண்டது. எனவே, கருந்துளைகளைப் பார்ப்பது என்பது இதுவரை முடியாத ஒன்றாகவே இருந்தது.

அப்படியானால் இது இருக்கிறது என்பது எப்படி நமக்குத் தெரியும்?

அண்டத்தின் ஒரு பகுதியில் கருந்துளை இருந்தால் அதன் அருகில் உள்ள விண்மீன்கள் போன்றவை அதனுள் ஈர்க்கப்பட்டு கருந்துளை இன்னும் அடர்த்தி ஆகும். சில சமயங்களில் இரண்டு வெவ்வேறு கருந்துளைகள் ஒன்றுடன் ஒன்று மோதிக் கொண்டு இரண்டறக் கலந்து விடுகின்றன.

Event Horizon Telescope (EHT) என்ற தொலைநோக்கியின் உதவி கொண்டு முதன் முதலாகக் கருந்துளை ஒன்றினை ‘நேரடியாக’ படம் பிடித்திருக்கின்றனர் ஆய்வாளர்கள். சூரியனைக் காட்டிலும் 650 கோடி மடங்கு அதிக நிறை கொண்ட இந்தக் கருந்துளை மெஸ்ஸியர் 87 என்கிற விண்திறலின் (glalaxy) மத்தியில் அமைந்துள்ளது. பூமியில் இருந்து சுமார் 55 மில்லியன் ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவில் இது உள்ளது.

பெயரே தவறு!

கருந்துளை என்ற பெயரே இதற்குப் பொருந்தாது என்று தான் சொல்ல வேண்டும். கருந்துளை முற்றிலும் கருமையாக (இருண்டதாக) இருப்பதில்லை. அதனைச் சுற்றி உள்ள வாயுக்களும் விண் துகள்களும் பல நூறு கோடி டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலைக்கு உட்பட்டு மிகப் பிரகாசமாக ஒளி வீசுகின்றன. அதே போல் கருந்துளை ஒரு வெறும் துளை கிடையாது. அதனுள் பெரும் அடர்த்தியில் நிறை திணிக்கப் பட்டிருக்கிறது.

எப்படி செய்தார்கள்?

இவ்வளவு பெரிய கருத்துளையை ஒளி அடிப்படையிலான தொலைநோக்கி உதவி கொண்டு பார்க்க வேண்டுமானால் நமது பூமி அளவுக்கு விட்டமுள்ள dish (அலை உணரும் ஆன்டெனா) தேவை. இதற்குப் பதிலாக very-long-baseline interferometry (VLBI) என்ற தொழில்நுட்பத்தின் மூலம் உலகின் பல இடங்களில் இருக்கும் 8 ரேடியோ தொலை நோக்கிகளின் வலையமைப்பைப் பயன்படுத்தி உள்ளார்கள். சிலி நாட்டின் அடகாமா பகுதியில் அமைந்திருக்கும் ALMA என்ற தொலைநோக்கி, அண்டார்டிகாவில் உள்ள தென் துருவ தொலைநோக்கி, ஸ்பெயினில் உள்ள IRAM தொலைநோக்கி ஆகியன இவற்றில் அடங்கும்.

இந்த வலையமைப்பில் உள்ள ஒவ்வொரு தொலைநோக்கியையும் அடையும் சமிக்ஞைகள் (signals) ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒரு தனிப்பட்ட கால முத்திரை (time stamp) கொடுக்கப் பட்டு ஹார்ட் டிரைவ் எனப்படும் நினைவக வட்டுக்களில் சேமிக்கப் படுகிறது. ஒரு நாளில் ஒவ்வொரு தொலைநோக்கியும் சுமார் 350 டெரா பைட் (terabytes) அளவுக்கு தகவல்களைத் திரட்டித்த தருகிறது. இந்தத் தகவல்களை உருக்குலையாமல் சேகரிக்கவும் பின்பு அவற்றைத் தரம் பிரிக்கவும் புகைப்படங்களாக மாற்றவும் ஜெர்மனியில் உள்ள மேக்ஸ் பிளாங்க் ஆய்வு நிலையத்திலும் அமெரிக்காவின் எம்.ஐ.டி. வானியல் ஆய்வகத்தில் உள்ள சூப்பர் கம்ப்யூட்டர்கள் எனப்படும் மீக்கணினிகள் உதவுகின்றன.

இவ்வளவு அதிகமான தரவுகளை எளிதில் இணையத்தில் பதிவேற்றி பின்பு தரவிறக்கம் செய்து கொள்ள முடியாது. எனவே இந்த நினைவு வட்டுக்களை விமானம் மூலம் மீக்கணினிகள் இருக்கும் ஆய்வகங்களுக்கு அனுப்பி பின்னர் பகுப்பாய்வு நடைபெறுகிறது. இதனால் இந்த ஆராய்ச்சிக்கு அதிக காலம் தேவைப் படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, அண்டார்டிகாவில் உள்ள தொலைநோக்கி சேகரித்த தரவுகளை எடுத்து வர அங்கு தட்ப வெப்பம் போக்குவரத்துக்கு உகந்ததாக மாறும் வரை காத்திருக்க வேண்டி இருந்தது.

என்ன பயன்?

கருத்துளையைப் புகைப்படம் எடுத்ததனால் இந்த ஆண்டு கரும்பு சாகுபடி அதிகமாகவோ கத்திரிக்காய் விலை குறையவோ பெரிய வாய்ப்பு இருப்பதாகத் தெரியவில்லை. ஆனால் நாம் இருக்கும் அண்டத்தில் இன்னுமொரு அதிசயத்தைப் பற்றி நாம் இன்னும் கொஞ்சம் தெரிந்து கொள்ள வாய்ப்பாக இருக்கும். வெகு மக்களை அறிவியல் சென்றடைய சொற்களையும் ஆய்வுக்கு கட்டுரைகளையும் விட புகைப்படங்கள் பெரிதும் உதவும். எல்லாவற்றுக்கும் மேலாக, ஐன்ஸ்டீன் நிர்மாணித்த சார்பியல் கொள்கைக்கு மேலும் வலு சேர்க்கிறது. அறிவியல் வட்டாரத்தில் சொல்வது போல, கருதியற்பியலாளர் (theoretical physicist) ஒரு அஞ்சல் உரையின் பின்பக்கத்தில் கிறுக்கும் சில சமன்பாடுகளை மெய்ப்பிக்கவோ மறுத்துரைக்கவோ சோதனை முறை இயற்பியலாளர்களும் பொறியாளர்க்ளும் ஆண்டுக் கணக்கில் உழைக்க வேண்டி இருக்கும். அதுவும் பல கோடிக்கணக்கான டாலர்களை இரைத்து!

இந்தப் புகைப்படத்தின் மூலமாக, இதுவரை நிரூபிக்கப் படாமல் கணிதவியல் கருத்தாக்கமாக மட்டுமே இருந்து வந்த கருந்துளை இப்போது இயற்பியல் உருப்பொருளாக மாறி இருக்கிறது.

இந்த ஆண்டோ அல்லது எதிர்வரும் ஓரிரு ஆண்டுகளிலோ இந்த ஆய்வுகளுக்கு அடித்தளமிட்ட, செயல்படுத்திய சிலருக்கேனும் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு கிடைக்கக் கூடும். இது என் தனிப்பட்ட மதிப்பீடு.

இன்னும் ஆழமாகப் படிக்க நினைப்பவர்கள், இந்த ஆராய்ச்சியில் ஈடுபட்டவர்களே எழுதியுள்ள ஆய்வுக் கட்டுரைகளைக் கீழே உள்ள இணைப்பில் இலவசமாகப் படிக்கலாம்:

https://iopscience.iop.org/journal/2041-8205/page/Focus_on_EHT