রবিবারের পড়া: ব্ল্যাক হোল-এর কত কথা

0
black hole
কৃষ্ণ গহ্বর। ছবি সৌজন্যে নিউ সায়েন্টিস্ট।

দীপঙ্কর ঘোষ

“মহাকাশ হে উদার মহাকাশ”।

মহাকাশ এক আশ্চর্য অসীম প্রান্তর, যার বহু রহস‍্য আজও অনাবিষ্কৃত। এর মধ্যেই একটা বিরাট রহস্য হল ব্ল‍্যাক হোল বা কৃষ্ণ গহ্বর। সাধারণত নক্ষত্রের মৃত্যু হলে বা দুই নক্ষত্রের মুখোমুখি সংঘর্ষ হলে তৈরি হয় ব্ল‍্যাক হোল। বিস্তারিত আলোচনার আগে মহাকাশ সম্পর্কে একটু উপক্রমণিকা করা যাক।

মহাকাশ সম্পর্কে না জেনে হঠাৎ করে কৃষ্ণ গহ্বরে ঢুকে পড়াটা একটু বিপজ্জনক হবে। মহাকাশ বড্ড বেশি বেশি বড়ো। কতটা বড়ো সে সম্পর্কে ধারণা না করতে পারলে নক্ষত্র বা কৃষ্ণ গহ্বরের ধারণা তৈরি হবে না।

আরও পড়ুন রবিবারের পড়া: মাটির পাঁচ কিলোমিটারেরও নীচে এক অমর জীবজগৎ

প্রথমে আমরা দূরত্ব সম্পর্কে ভেবে দেখি, এটা মহাকাশের বিশালত্বের ব‍্যাপারে একটা ধারণা দেবে। সূর্য আমাদের নিকটতম নক্ষত্র। সেখান থেকে সেকেন্ডে প্রায় এক লক্ষ ছিয়াশি হাজার কিলোমিটার গতিবেগে আলো আমাদের কাছে এসে পৌঁছোতে সময় লাগে আট মিনিট। এর পরই সব থেকে কাছের নক্ষত্র আলফা সেন্টুরি, সেখান থেকে আলো আসতে সময় লাগে চার দশমিক তিন সাত বছর, অর্থাৎ প্রায় সাড়ে চার আলোকবর্ষ দূরে রয়েছে আমাদের দ্বিতীয় কাছের নক্ষত্রটি। আলোকবর্ষ হল এক বছরে আলো যতটা পথ অতিক্রম করবে সেই দূরত্ব। এক আলোকবর্ষে আলো কতটা পথ অতিক্রম করে? ছয় ট্রিলিয়ন মাইল অর্থাৎ ছয়ের পরে বারোটা শূন্য।

এই সেই বিশাল বিস্তৃত অন্তহীন মহাকাশ যার একটা কাল্পনিক ব‍্যাসার্ধের মাপ হলো ৯৩ বিলিয়ন (অর্থাৎ ৯৩-এর পরে নটা শূন্য) আলোকবর্ষ। যার মধ্যে লুকিয়ে রয়েছে এক আকাশ তারা, শত সহস্র ছায়াপথ (milky way) – যার এক একটারর ভেতরে রয়েছে সূর্যের সম মাপের বা সহস্র গুণ বড়ো বড়ো কয়েক লক্ষ কোটি নক্ষত্র। রয়েছে অসংখ্য নেবুলা যারা রাত্রিদিন কোটি কোটি বছর ধরে তৈরি করে চলেছে নতুন নতুন নক্ষত্র। রয়েছে কৃষ্ণ গহ্বরের দল যারা একের পরে এক গ্রাস করে চলেছে আশেপাশের সমস্ত নক্ষত্র গ্রহ।

“জন্ম হবে নক্ষত্রের তাই মেঘে জমে থাকে হাইড্রোজেন।”

নেবুলা (nebulae) শব্দটা গ্রিক – বাংলায় যাকে বলে নীহারিকা। আদতে এটা হাইড্রোজেন আর অন‍্যান‍্য গ‍্যাসে ভর্তি বিশাল এক মেঘের মতো দেখতে। এখানে বিশাল শব্দটা বার বার ফিরে আসবে। বিশালত্বের ব্যাপ্তি এখানে আমাদের কল্পনার সীমা ছাড়িয়ে বহু দূর বিস্তৃত। নেবুলার মধ্যে হাইড্রোজেন পরমাণুগুলো এক জায়গায় জমা হতে হতেই নিজেদের মধ্যে এক মাধ‍্যাকর্ষণের টান তৈরি করে। সেই টান এতটাই প্রবল যে, হাইড্রোজেন পরমাণুরা ফিউশন প্রক্রিয়ায় পরস্পরের সঙ্গে জুড়ে যায় – তৈরি হয় অপরিমেয় তাপ – প্রায় পঁচিশ হাজার কেলভিন। তাপ থেকে উৎপন্ন আলো ছড়িয়ে পড়ে চার পাশে। অর্থাৎ ওখানে কেবলমাত্র মাধ‍্যাকর্ষণের টানে পারমাণবিক বিস্ফোরণ ঘটতেই থাকে। তখন বলা যায় নক্ষত্র তৈরি হচ্ছে।

nebula carina
নেবুলা ক্যারিনা। ছবি সৌজন্যে ইউরোপিয়ান স্পেস অর্গানাইজেশন।

নক্ষত্র তৈরির এটা একটা স্টেলার স্টেজ বা সৌর ধাপ। এর পরে চারটে হাইড্রোজেন মিলে তৈরি হয় হিলিয়াম। হাইড্রোজেনের থেকে একটু ভারী হিলিয়াম পরমাণু কিন্তু আদতে ভীষণ হালকা। (মনে রাখবেন কোনো না কোনো নক্ষত্রের তৈরি করা হিলিয়াম মহাবিশ্বে ভাসতে ভাসতে এসে পৌঁছেছে আমাদের সবুজ পৃথিবীর বাতাসে।)

এ বার ওই পরমাণু বিস্ফোরণের ফলে তৈরি এই হিলিয়াম বলয় সদ্যোজাত নক্ষত্রের হাইড্রোজেন পরমাণুর চার পাশ ঘিরে রাখে। নক্ষত্রের ভর যত বেশি হয় হিলিয়াম নক্ষত্রের মাধ‍্যাকর্ষণের টানে কেন্দ্রের ততই কাছে থাকে। এটাই কিন্তু নক্ষত্রের আয়ু স্থির করে। সংক্ষেপে বলতে গেলে এটাই নক্ষত্রের জন্মকাহিনি।

“কোন্ তারা কবে ঝরে যায়।”

নক্ষত্রের মৃত্যু। এ-ও এক মর্মন্তুদ ঘটনা। হিলিয়াম বলয়ের ভেতরে হাইড্রোজেনের ফিউশন প্রক্রিয়ায় প্রবল তাপ সৃষ্টির কাজ চলতে চলতে একদিন জমে থাকা সব হাইড্রোজেন শেষ হয়ে যায় – সে-ও প্রায় ট্রিলিয়ন ( লক্ষের লক্ষ অর্থাৎ একের পর বারোটা শূন্য বসাতে হবে ) বছরের পরে। তত দিনে হিলিয়াম বলয় বিরাট বড়ো হয়ে উঠেছে। ফলে সেই নক্ষত্রের হিলিয়াম বলয়ের ভেতরে থাকা জ্বালানি তখন নিঃশেষ। যে নক্ষত্র যত ভারী তার প্রবল মাধ‍্যাকর্ষণের টানে হিলিয়াম বলয় তার তত কাছে অর্থাৎ বলয়ের ভেতরে হাইড্রোজেন জ্বালানি তার তত কম। তাই তার মৃত্যু তত‌ই আগে। 

মৃত্যুর পরে নক্ষত্রের পরিণতি মূলত এই কয়েক ধরনের হয়ে থাকে:

ব্ল্যাক হোল। ছবি সৌজন্যে সায়েন্স নিউজ।

(১) ব্ল‍্যাকহোল

খুব ভারী নক্ষত্রের বলয়ের ভেতরের হাইড্রোজেন যখন পুড়ে যায়, নক্ষত্র তখন চার পাশের হিলিয়াম পুড়িয়ে নিজের প্রাণ বাঁচানোর চেষ্টা করে। তিনটে হিলিয়াম পারমাণবিক বিক্রিয়ায় ফিউশনের পরে প্রচণ্ড তাপ আর কার্বন কণায় পরিণত হয়। নক্ষত্রের তাপমাত্রা বাড়তে থাকে – প্রায় লক্ষ কেলভিনের আশেপাশে চলে যায় তাপমাত্রা। তখন হিলিয়াম আর কার্বন মিলে অক্সিজেন তৈরি করে। এই ভাবে ক্রমশ ভারী থেকে ভারী ধাতু তৈরি হতে থাকে। শেষ কালে আয়রন (লোহার) পরমাণু তৈরি হলে ফিউশন বন্ধ হয়ে যায়। তখন নক্ষত্রের তাপমাত্রা কমতে থাকে আর সমগ্র নক্ষত্রটা তার অসম্ভব ভরজনিত প্রবল মাধ‍্যাকর্ষণের টানে সঙ্কুচিত হতে হতে নিউট্রন স্টার বা ব্ল‍্যাক হোলে পরিণত হয়।

(২) শ্বেত বামন (মাঝারি মাপের নক্ষত্র)

নক্ষত্রের চার পাশে ভয়ানক মাধ‍্যাকর্ষণের জন্যে জমে থাকা অন‍্যান‍্য পদার্থ  নক্ষত্রের মধ‍্যের বাড়তি তাপমাত্রায় প্রসারিত হয়। ফলে নক্ষত্র আয়তনে ক্রমশ বড়ো হতে থাকে। পরিণত হয় ‘দানব নক্ষত্রে’। রেড জায়ান্ট বা লাল দানব আসলে মৃত্যুপথযাত্রী এক নক্ষত্র। আমাদের সূর্য‌ও একদিন লাল দানবে পরিণত হবে, গিলে ফেলবে আমাদের প্রাণবন্ত পৃথিবীকে। তবে এখনও তার কয়েক শত কোটি বছর বাকি আছে। তার পর সব পুড়িয়ে ঠান্ডা শীতল শ্বেত বামনে (white dwarf) পরিণত হয়ে যাবে।

(৩) সুপারনোভা

কোনো কোনো নক্ষত্র হয়ে ওঠে সুপারনোভা। তাদের ভেতরে হিলিয়াম আর যখন পড়ে থাকে না তখন চার পাশে যা আছে সেই সব জিনিস পুড়িয়ে ছাই করে। সেই ভয়ংকর তাপে সেই নক্ষত্র নিজেই বিস্ফোরিত হয়ে যায়। তার ছাই আর অবশিষ্টাংশ ছড়িয়ে পড়ে মহাকাশে। উড়নতুবড়ির মতো একটা সুপারনোভা ফেটে যায়। সুপারনোভা থেকে আবার তৈরি হয় নেবুলা। ভেসে আসে হিলিয়াম আর অন‍্যান‍্য গ‍্যাস। নেবুলা আবার জন্ম দেয় নতুন নক্ষত্রের।

বিস্ফোরিত সুপারনোভা। ছবি সৌজন্যে ম্যাশেবল্‌ ইন্ডিয়া।

এ বার আসা যাক কৃষ্ণ গহ্বরের বিষয়ে।

‘কৃষ্ণ গহ্বর’ (black hole) – কেন এই রকম নাম হল? আসলে এই গহ্বর একটা অনন্ত শূন্যতা, যেখান থেকে আলো‌ও বেরোতে পারে না। আইনস্টাইন আবিষ্কার করলেন, পদার্থ আর শক্তি এক থেকে অন‍্যে পরিবর্তিত হতে পারে। শুধু তা-ই নয়, আলোর মধ্যে ফোটন নামের একটা কণা আছে। দেখা যায় কৃষ্ণ গহ্বরের ভয়ানক মাধ‍্যাকর্ষণ বলের প্রভাবে আলো নিজের পথ ছেড়ে বেঁকে ব্ল‍্যাক হোলের ভেতরে ঢুকে যায়। আইনস্টাইনের মত‌ অনুযায়ী, ব্ল‍্যাক হোলের সব থেকে বেশি তিনটি মাত্র বৈশিষ্ট্য থাকতে পারে ভর, ঘূর্ণন আর মাধ‍্যাকর্ষণ। শুধু আলো নয়, সমস্ত বস্তুকেই ব্ল‍্যাক হোল তার অমিত শক্তিশালী মাধ‍্যাকর্ষণের টানে নিজের ভেতরে আটকে ফেলে। এমনকি আলোও আর ব্ল‍্যাক হোলের বাইরে বেরিয়ে আসতে পারে না। যখন কোনো বস্তুতে আলো পড়ে প্রতিফলিত হয়ে আমাদের চোখে ফিরে আসে, তখন‌ই আমরা সেই বস্তুটাকে দেখতে পাই। কিন্তু ব্ল‍্যাক হোল? সে আলোকেও বেরিয়ে আসতে দেয় না। তাই ব্ল‍্যাক হোল অদৃশ্য। অদৃশ্য এক অপরিমেয় ভর।

এর পরে চলে আসে মাধ‍্যাকর্ষণের কথা। মহাকাশে মাধ‍্যাকর্ষণ যে ভাবে কাজ করে সেটা অনেকটা এই রকম – ধরা যাক চার জন মানুষ মিলে একটা চাদরকে চার কোণায় টানটান করে ধরে রেখেছে। আমরা বোঝার জন্য ভাবতে পারি চারটে নক্ষত্র নিজেদের মধ্যে যে মাধ‍্যাকর্ষণের টানে নিজেদের ধরে রেখেছে সেটা ওই চাদরটা। একটা ভারী বাটখারা যদি ওই চাদরের ওপরে ফেলে দেওয়া হয় তা হলে কী হবে? ধরা যাক ব্ল‍্যাক হোল হল ওই ভারী বাটখারাটা। চাদরটা ওই বাটখারার দিকে ঝুলে পড়বে। এ ক্ষেত্রে কাপড় মানে মাধ‍্যাকর্ষণ বেঁকে যাচ্ছে ভারী বস্তুটার দিকে। এমনকি বাটখারাটা বেজায় ভারী হলে যে চারটে নক্ষত্র চাদরটা ধরে আছে তারাও হুমড়ি খেয়ে পড়ে যাবে ওই বাটখারার ওপরে। তা হলে দেখলাম শুধুমাত্র চাদরটা বা মাধ‍্যাকর্ষণ বেঁকে গেল তা নয়, এমনকি অন‍্য নক্ষত্রদের‌ও ওই ভারী বাটখারা নিজের দিকে টেনে নিল। উদাহরণটা খুব ভালো হল না, তবে মাধ‍্যাকর্ষণ বেঁকে যাওয়াটা মোটামুটি বোঝানো গেল। দেখা যাচ্ছে আলো, মাধ‍্যাকর্ষণ সব‌ই ব্ল‍্যাক হোলের তীব্র মাধ‍্যাকর্ষণের টানে ওর নিজের কাছে টেনে নিচ্ছে। তা হলে আমাদের কী হবে? সবার মৃত্যু কি ব্ল‍্যাক হোলের ভেতরেই হবে? এটাই কি শেষের সে দিন ভয়ংকর?

ইভেন্ট হোরাইজন টেলিস্কোপ। ছবি সৌজন্যে ডিসকভার ম্যাগাজিন ব্লগস।

২০১৫ সালে দু’টো ব্ল‍্যাক হোলের সংঘর্ষের ছবিতে গ্র‍্যাভিটেশনাল‌ ওয়েভ‌ অ্যাস্ট্রোনমি, ফ্লাটিরাস নিউ ইয়র্ক‌ ইউনিভার্সিটিতে ‘কারেন্ট জেনেরাশন গ্র‍্যাভিটেশনাল‌ ওয়েভ ডিটেক্টর লিগো আর ভির্গোর’ সাহায্যে দেখা যায় যে দু’টো ব্ল‍্যাক হোল বা কৃষ্ণ গহ্বরের সংঘর্ষে মাধ‍্যাকর্ষণের তরঙ্গ ঘুরতে ঘুরতে ওদের কেন্দ্র থেকে বেরিয়ে আসে। মাধ‍্যাকর্ষণ কিন্তু আসলে সময় আর স্থানের রূপ পরিবর্তন মাত্র। কাজেই বাস্তবিক কোনো তরঙ্গই বেরিয়ে আসে না। এক‌ এক করে গ্রহ, নক্ষত্র ব্ল‍্যাক হোলের ভেতরে ঢুকে তার শক্তি বাড়িয়ে চলে। তা হলে কি এর ক্ষয় নেই?

জন্ম থেকেই হুইলচেয়ারের সাহায্যে চলাফেরা করা একজন ক্ষণজন্মা বৈজ্ঞানিক অঙ্ক কষে জানালেন, “না ব্ল‍্যাক হোল থেকেও একটা বিচ্ছুরণ ঘটে। আর সেই বিচ্ছুরণের ফলে ব্ল‍্যাক হোল তার ওজন হারায়।” কিন্তু সেটা বাস্তবে প্রমাণ করা গেল না। কিছু দিন আগে ইভেন্ট হোরাইজন টেলিস্কোপের সাহায্যে দেখা গিয়েছে কৃষ্ণ গহ্বর থেকেও বিচ্ছুরণ হয়। এবং তাতে ব্ল‍্যাকহোলের‌ ওজন‌ অতি অল্প‌ অল্প করে কমে আসছে। এই বিচ্ছুরণের নাম হকিং রেডিয়েশন। হ্যাঁ, স্টিফেন হকিং এই ঘটনার কথা অঙ্ক কষে বলে গিয়েছিলেন। মাত্র কিছু দিন আগে এটা বাস্তবে প্রমাণিত হল। কিন্তু স্টিফেন হকিং তখন সেটা দেখার জন্যে বেঁচে নেই। বাস্তব প্রমাণ ছাড়া নোবেল পুরস্কার দেওয়া হয় না, আবার মরণোত্তর নোবেল পুরস্কার‌ও হয় না। না হলে এই অসাধারণ সূক্ষ্মতম আবিষ্কারের জন্য স্টিফেন হকিং নোবেল পুরস্কার পেতেন।

স্টিফেন হকিং। ছবি সৌজন্যে দ্য ডেইলি বিস্ট।

তাই ব্ল‍্যাক হোল‌ও থাকবে তার হকিং রেডিয়েশন নিয়ে, আবার অন‍্য কোথাও নেবুলা থেকে তৈরি হবে, নতুন নক্ষত্র, নতুন পৃথিবী। শেষে সেই ফিরে আসতে হয় আমাদের প্রাণের কবির কথায়। মহাবিশ্বে মহাকাশে মহাকাল মাঝে আমি মানব একাকী ভ্রমি বিস্ময়ে, ভ্রমি বিস্ময়ে। আমরা অনন্ত বিস্ময়ে শুধু চেয়েই থাকব মাথার‌ ওপরের নীল আকাশের দিকে।

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.