ஒவ்வொரு கருந்துளைக் குள்ளே ஒரு பிரபஞ்சம் ஒளிந்திருக்கலாம்

[கட்டுரை: 72]

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா

கண்ணுக்குத் தெரியாத
கருந்துளை
கருவிக்குத் தெரிகிறது !
காலவெளிக் கருங்கடலில்
பாலம் கட்டுபவை
கோலம் வரையா தவை
கருந்துளைகள் !
கதிர்கள் வீசுபவை
பிரபஞ்சக்
கலைச் சிற்பியின்
களிமண் களஞ்சியம் !
கருந்துளைக் குள்ளே
ஒளிந்திருக்கும்
ஒரு புதிய பிரபஞ்சம் !
ஒளி உறிஞ்சும் உடும்புகள் !
விண்மீன் விழுங்கிகள் !
காலாக்ஸிகள் நெய்யலாம் !
எண்ணற்ற
விண்மீன்கள் உருவாகலாம் !
பிரபஞ்சத்தை வயிற்றில் சுமக்கும்
ஒரு கருந்துளை !
கருந்துளைகளை வளர்க்கும்
ஒரு பிரபஞ்சம் !
கோழிக்குள் முட்டைகள்
முட்டைக்குள் குஞ்சு !

++++++++++++

“நமது பிரபஞ்சமே அடுத்தோர் பிரபஞ்சத்தில் தோன்றியுள்ள கருந்துளைக் குள்ளே இருக்கலாம்.  ஈர்ப்பியல் நியதியில் செய்யும் சிறிது மாற்றம் நமது பிரபஞ்சம் ஒரு கருந்துளையிலிருந்து தோன்றும் போது அதன் காலத் திசைப்போக்கை (Arrow of Time) வாரிசாகப் பெற்றது என்பதை மறைமுகமாய்க் காட்டும்.”

நிக்கோடெம் போப்லாக்ஸி ( பௌதிக விஞ்ஞானி, இண்டியானா பல்கலைக் கழகம்)

பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, வாழ்வுச் சுற்று ஆயுள் முடிந்த பின் பெருநிறை விண்மீன்கள் (Massive Stars) ஒருவேளை சிதைந்து, ஒற்றைப் பூதநிறை வடிவுக் (Super Massive Object) கருந்துளைகள் நிலை பெறத் தோன்றியிருக்கலாம்.

ஆன்ரியா கீஸ், வானியல் பௌதிகப் பேராசிரியை (Andrea Ghez, UCLA)

“சமீபத்திய ஹப்பிள் தொலைநோக்கியின் கண்டுபிடிப்புகள் வானியல் விஞ்ஞானிகளுக்கு மாபெரும் பிரபஞ்சச் சவாலாகி விட்டன !  காரணம் அது ஒவ்வொரு காலாக்ஸியின் மையத்திலும் பூதகரமான கருந்துளை ஒன்று இருப்பைத் திறந்து காட்டி விட்டது !”

ஸ்டீவ் நாடிஸ், (Astronomy Science Editor)

“புதிய பொறிநுணுக்க முறை “விளைவுத் தொடுவானைத்” (Event Horizon) தெளிவாகக் காட்டுகிறது.  அதுவே கருந்துளை இருப்பை நேரிடைச் சான்றாக நிரூபிக்கிறது.”

ஸ்டீவ் நாடிஸ், (Astronomy Science Editor)

“கருந்துளைகள் மெய்யாகக் கருமை நிறம் கொண்டவை அல்ல !  அவை ஒளித்துகள் மினுக்கும் கனல் கதிர்களை (Quantum Glow of Thermal Radiation) வீசுபவை.

ஸ்டீஃபென் ஹாக்கிங் (1970)

விண்மீன் முந்திரிக் கொத்தில் (Star Cluster) இடைத்தரக் (Medium Size) கருந்துளை ஒன்று இருக்குமானால், அது சிறிய கருந்துளையை விழுங்கும் அல்லது கொத்திலிருந்து விரட்டி அடிக்கும்.

டேனியல் ஸ்டெர்ன் [Jet Propulsion Lab (JPL), California]

பிரபஞ்சத்திலே கண்ணில் புலப்படாத கருந்துளைகள் அகிலத்தின் மர்மமான விசித்திரங்கள் !  அந்தக் கருந்துளைகள்தான் பிரபஞ்சத்தின் உப்பிய வடிவில் 90% பொருளாக நிரம்பியுள்ளன !  எளிதாகச் சொன்னால், ஒரு சுயவொளி விண்மீன் எரிசக்தி முழுவதும் தீர்ந்து போய் எஞ்சிய திணிவுப் பெருக்கால் எழும் பேரளவு ஈர்ப்பாற்றலில் அடர்த்தியாகி “ஒற்றை முடத்துவ” (Singularity) நிலை அடைவதுதான் கருந்துளை.  அந்தச் சமயத்தில் கருந்துளையின் அழுத்தம், திணிவு கணக்கற்று முடிவில்லாமல் மிகுந்து விடுகிறது. (At the point of Singularity, the Pressure & Density of a Black Hole are Infinite) !

விண்வெளி விடைக் கைநூல் (Ths Handy Space Answer Book)

இந்த பௌதீக உலகத்திலே மர்மத்தைத் தாண்டிச் சென்று குறிப்பிடாத ஒரு மர்மம் இல்லை ! அனைத்து அறிவு வீதிகளும், நியதிகளின் தனி வழிகளும், சிந்தனை யூகிப்புகளும் முடிவிலே, மனித மகத்துவம் தொட முடியாத ஒரு பிரதமக் கொந்தளிப்பை (Primal Chaos) நோக்கிச் செல்கின்றன.”

லிங்கன் பார்னெட் (பிரபஞ்சம் & டாக்டர் ஐன்ஸ்டைன்)

கருந்துளை பிரபஞ்சத்தைப் பெற்ற தாய் !

இண்டியானா பல்கலைக் கழகத்தின் பௌதிக விஞ்ஞானி நிக்கோடெம் போப்லாக்ஸி (Nikodem Poplawski) பிரபஞ்சத் தோற்றத்தைப் பற்றி ஒரு புதிரான கருத்தை வெளியிட்டுள்ளார். “நமது பிரபஞ்சமே அடுத்தொரு பிரபஞ்சத்தில் தோன்றியுள்ள கருந்துளைக் குள்ளே இருக்கலாம்.  ஈர்ப்பியல் நியதியில் செய்யும் சிறிது மாற்றம் கருந்துளையிலிருந்து தோன்றும் போது நமது பிரபஞ்சம் அதன் காலத் திசைப்போக்கை (Arrow of Time) வாரிசாகப் பெற்றது என்பதை மறைமுகமாய்க் காட்டுகிறது.  அதாவது நமது பூமியைக் கொண்டுள்ள பரிதி மண்டலப் பிரபஞ்சம் வேறொரு பிரபஞ்சத்தில் உள்ள ஒரு கருந்துளை அல்லது புழுத்துளைக்குள் (Black Hole or Worm Hole) இருக்கலாம்.  சுருக்கமாய்ச் சொன்னால் ஒவ்வொரு கருந்துளைக்குள்ளும் ஒரு பிரபஞ்சம் இருக்கிறது.”

ஐன்ஸ்டைனின் பொது ஒப்புமை நியதியைத் தழுவி நிக்கோடெம் போப்லாக்ஸி ஒரு கருந்துளையின் உள்ளே நடப்பதாய் ஊகிக்கும் ஒரு தத்துவ நகர்ச்சியை (Theoretical Motion) ஆராய்ந்தார். அதனால் கிடைத்த முடிவு :  பூரணப் பிரபஞ்சம் ஒன்று ஒவ்வொரு கருந்துளைக் குள்ளும் இருக்கிறது என்பதே.  அதன் ஒரு முக்கிய விளைவு: நமது பால்வீதி உலவும் பிரபஞ்சமே ஒரு கருந்துளைக்குள் உள்ளது என்பதே.

போப்லாக்ஸி நியூ சையன்டிஸ்ட் வார இதழுக்குக் (New Scientist) கொடுத்த நேர்காணலில், நமது பால்மய வீதி நடுவில் இருக்கும் பூதக் கருந்துளைகளுக்கும் மற்ற காலாஸிகளில் உள்ள கருந்துளைகளுக்கும் உள்ளே ஒளிந்துள்ள பற்பல பிரபஞ்சங் களுக்குள் ஒன்றை ஒன்று இணைக்கும் பாலங்கள் இருக்கலாம் என்று கூறியிருக்கிறார்.

பௌதிக வெளியீட்டு (Journal of Physics) அறிக்கையில் போப்லாக்ஸி தன் ஆராய்ச்சியில் (Einstein-Cartan-Kibble-Scima “ECKS” Theory of Gravity) “ஈசிகேயெஸ்” ஈர்ப்பியல்பு நியதியைப் பயன்படுத்திக் கருந்துளையில் உள்ள துகள்களின் நெம்பு கோண நிறைப் பெருக்கலை (Angular Momentum of Particles) கணிப்புக்கு எடுத்துக் கொண்டதாகக் கூறியிருக்கிறார்.  இவ்விதம் செய்வது ஈர்ப்பியல்பை எதிர்த்து விலக்கும் “சுழல் முறிவு” எனப்படும் காலவெளிப் பண்பாட்டைக் (Space-Time Property : Torsion) கணக்கிட ஏதுவாய் இருக்கும்.

போப்லாக்ஸி விளக்குவது என்ன வென்றால் ஐன்ஸ்டைன் ஒப்புமை நியதிப்படி ‘ஒற்றை முடத்துவ நிலை’ (Singularity) எனப்படும் கருந்துளையில் முடிவற்ற திணிவை எட்டும் பிண்டத்துக்குப் (Matter Reaching Infinite Density) பதிலாகக் கால வெளிப் பிண்டம் அழுத்தப்பட்டு ஒரு தவ்வுச் சுருள்கம்பி போல் (Spring) இயங்குகிறது.  பிறகு அதனால் பிரபஞ்சம் தொடர்ந்து விரியவும் செய்கிறது.  காலவெளிப் பிண்டத் தவ்வுதல் கருந்துளையின் ஈர்ப்பியல்பு வலுவுக்கு எதிராக ஓர் விலக்கு விசையை (Repulsive Force) எழுப்புகிறது.  போப்லாக்ஸியின் கோட்பாடு மெய்யானதா, இல்லையா என்று சோதிப்பது கடினம்.  காரணம் கருந்துளையின் தீவிர ஈர்ப்பு சக்தி, நெருங்கும் எதனையும் தப்ப விடாது விழுங்கி விடுவதால், அதன் மர்மக் குழிக்குள்ளே என்ன நிகழ்கிறது என்று அறிவது மிகக் கடின முயற்சி.

போப்லாக்ஸி மேலும் கூறுகிறார் : வேகமாய்ச் சுழலும் கருந்துளைக் குள்ளே (Spinning Black Hole) நாம் வசித்து வந்தோமானால் அந்த சுழற்சி உள்ளிருக்கும் கால வெளிக்குக் கடத்தப் படும்.  அதாவது அந்தப் பிரபஞ்சத்திக்குத் தேவைப்பட்ட ஒரு காலத் திசைப் போக்கிருக்கும் (Arrow of Time of Universe).  நாமதை அளக்க முடியும்.  அந்த தேவையான திசைப்போக்கு பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் பிண்டம், எதிர்ப்பிண்டத்தின் ஏற்ற இறக்க நிலைப்பு முரணோடு (Imbalance of Matter & Anti-Matter) சார்ந்திருக்கும்.  அது நியூடிரினோக்களின் அசைவுகளை (Oscillation of Neutrinos) விளக்கும்.

போப்லாக்ஸி முடிவில் கூறுவது என்ன வென்றால் புதிய பிரபஞ்சங்களின் அகிலத் தாய்கள் (Cosmic Mothers) கருந்துளைகள் என்னும் கோட்பாடு காலவெளிப் பண்பாட்டின் ஓர் இயற்கை விளைவே !  அவ்விதம் தோன்றும் புதிய பிரபஞ்சம் ஒரு தனிப்பட கால வெளியில் விரிந்து விருத்தி அடைவது என்றும் மொழிகிறார்.  காலத்தின் திசைப்போக்கு மூலமானது (Origin of Arrow of Time) தாய்ப் பிரபஞ்சத்தின் கருந்துளை நோக்கி ஓடும் பிண்டத்தின் சீர்மையற்ற போக்கால் (Asymmetry of Flow of Matter) தோன்றுகிறது.

மேலும் கருந்துளைக்குள் இருக்கும் ஒரு பிரபஞ்சத்தின் அகிலக் காலத் திசைப்போக்கு (Arrow of Cosmic Time) நிலையானது.  அவ்விதம் நிகழ்வதற்குக் காரணம் : கருதுளையின் ‘நிகழ்ச்சித் தொடுவான்’ (Event Horizon of Black Hole) இடையே காலச் சீர்மையின்மையால் நேரும் பிண்டச் சிதைவே (Time Asymmetric Collapse of Matter).

பிரபஞ்சக் கருந்துளைகள் என்பவை எவை ?

1916 ஆம் ஆண்டில் ஐன்ஸ்டைனின் ஒப்பியல் நியதியின் அடிப்படையில் ஜெர்மன் வானியல் விஞ்ஞானி கார்ல் சுவார்ஸ்சைல்டு (Karl Schwarzschild), பிரபஞ்சத்தில் முதன்முதல் கருந்துளைகள் இருப்பதாக ஓரரிய விளக்கவுரையை அறிவித்தார்.  ஆனால் கருந்துளைகளைப் பற்றிய கொள்கை, அவருக்கும் முன்னால் 1780 ஆண்டுகளில் ஜான் மிச்செல், பியர் சைமன் லாப்பிளாஸ் (John Michell & Pierre Simon Laplace) ஆகியோர் இருவரும் அசுர ஈர்ப்பாற்றல் கொண்ட “கரும் விண்மீன்கள்” (Dark Stars) இருப்பதை எடுத்துரைத்தார்கள்.  அவற்றின் கவர்ச்சிப் பேராற்றலிலிருந்து ஒளி கூடத் தப்பிச் செல்ல முடியாது என்றும் கண்டறிந்தார்கள் !  ஆயினும் கண்ணுக்குப் புலப்படாத கருந்துளைகள் மெய்யாக உள்ளன என்பதை விஞ்ஞானிகள் ஏற்றுக் கொள்ள நூற்றி முப்பது ஆண்டுகள் கடந்தன !

1970-1980 ஆண்டுகளில் பேராற்றல் படைத்த தொலைநோக்கிகள் மூலமாக வானியல் விஞ்ஞானிகள் நூற்றுக் கணக்கான காலாக்ஸிகளை நோக்கியதில், கருந்துளைகள் நிச்சயம் இருக்க வேண்டும் என்னும் கருத்து உறுதியானது.  கருந்துளை என்பது ஒரு காலவெளி அரங்கில் திரண்ட ஓர் திணிவான ஈர்ப்பாற்றல் தளம் (A Black Hole is a Region of Space-time affected by such a Dense Gravitational Field that nothing, not even Light, can escape it).  பூமியின் விடுதலை வேகம் விநாடிக்கு 7 மைல் (11 கி.மீ./விநாடி).  அதாவது ஓர் ஏவுகணை விநாடிக்கு 7 மைல் வீதத்தில் கிளம்பினால், அது புவியீர்ப்பை மீறி விண்வெளியில் ஏறிவிடும்..  அதுபோல் கருந்துளைக்கு விடுதலை வேகம் : ஒளிவேகம் (186000 மைல்/விநாடி).  ஆனால் ஒளிவேகத்துக்கு மிஞ்சிய வேகம் அகிலவெளியில் இல்லை யென்று ஐன்ஸ்டைனின் நியதி எடுத்துக் கூறுகிறது.  அதாவது அருகில்  ஒளிக்கு ஒட்டிய வேகத்திலும் வரும் அண்டங்களையோ, விண்மீன்களையோ கருந்துளைகள் கவ்வி இழுத்துக் கொண்டுபோய் விழுங்கிவிடும்.

கண்ணுக்குத் தெரியாத அந்த அசுரக் கருந்துளைகளை விஞ்ஞானிகள் எவ்விதம் கண்டுபிடித்தார்கள் ?  நேரடியாகக் காணப்படாது, கருந்துளைகள் தனக்கு அருகில் உள்ள விண்மீன்கள், வாயுக்கள், தூசிகள் ஆகியவற்றின் மீது விளைவிக்கும் பாதிப்புகளை விஞ்ஞானிகள் கண்டு ஆராயும் போது அவற்றின் மறைவான இருப்பை அனுமானித்து மெய்ப்பிக்கிறார்கள். நமது சூரிய மண்டலம் சுற்றும் பால்மய வீதியில் பல விண்மீன் கருந்துளைகள் (Stellar Black Holes) குடியேறி உள்ளன !  அவற்றின் திணிவு நிறை (Mass) சூரியனைப் போன்று சுமார் 10 மடங்கு !  பெருத்த நிறை யுடைய அவ்வித விண்மீன் ஒன்று வெடிக்கும் போது அது ஓர் சூப்பர்நோவாக (Supernova) மாறுகிறது !  ஆனால் வெடித்த விண்மீனின் உட்கரு ஒரு நியூட்ரான் விண்மீனாகவோ (Neutron Star) அல்லது திணிவு நிறை பெருத்திருந்தால் கருந்துளையாகவோ மாறிப் பின்தங்கி விடுகிறது.

பிரபஞ்சத்திலே கண்ணில் புலப்படாத கருந்துளைகள் அகிலத்தின் மர்மமான விசித்திரங்கள் !  அந்தக் கருந்துளைகள்தான் பிரபஞ்சத்தின் உப்பிய வடிவில் 90% பொருளாக நிரம்பியுள்ளன !  எளிதாகச் சொன்னால், ஒரு சுயவொளி விண்மீன் எரிசக்தி முழுவதும் தீர்ந்து போய் எஞ்சிய திணிவுப் பெருக்கால் எழும் பேரளவு ஈர்ப்பாற்றலில் அடர்த்தியாகி “ஒற்றை முடத்துவ” (Singularity) நிலை அடைவதுதான் கருந்துளை.  அந்தச் சமயத்தில் கருந்துளையின் அழுத்தம், திணிவு கணக்கற்று முடிவில்லாமல் மிகுந்து விடுகிறது. (At the point of Singularity, the Pressure & Density of a Black Hole are Infinite) !

அண்டவெளிக் கருந்துளைகள் பற்றி ஸ்டீஃபன் ஹாக்கிங் ஆராய்ச்சிகள்

1965-1970 இவற்றுக்கு இடைப்பட்ட ஆண்டுகளில், பிரபஞ்சவியலைப் [Cosmology] பற்றி அறியப் புதியக் கணித முறைகளைக் கையாண்டு, ஸ்டீஃபன் ஹாக்கிங் பொது ஒப்பியல் நியதியில் [General Theory of Relativity] “ஒற்றை முடத்துவத்தை” [Singularities] ஆராய்ந்து வந்தார்.  அப்பணியில் அவருக்கு விஞ்ஞானி ராஜர் பென்ரோஸ் [Roger Penrose] கூட்டாளியாக வேலை செய்தார்.  1970 முதல் ஸ்டீஃபன் அண்டவெளிக் கருந்துளைகளைப் [Black Holes] பற்றி ஆய்வுகள் செய்ய ஆரம்பித்தார்.  அப்போது அவர் கருந்துளைகளின் ஓர் மகத்தான ஒழுக்கப்பாடைக் [Property] கண்டுபிடித்தார்!  ஒளி கருந்துளைக் கருகே செல்ல முடியாது!  ஒளியலைகளை அவை விழுங்கி விடும்!  ஆதலால் அங்கே காலம் முடிவடைகிறது !  கருந்துளையின் வெப்பத்தால் கதிர்வீச்சு எழுகிறது !  ஜெர்மன் விஞ்ஞானி வெர்னர் ஹைஸன்பர்க் ஆக்கிய குவாண்டம் நியதி [Quantum Theory], ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் படைத்த பொது ஒப்பியல் நியதி இரண்டையும் பயன்படுத்திக் கருந்துளைகள் கதிர்வீச்சை [Radiation] வெளியேற்றுகின்றன என்று ஹாக்கிங் நிரூபித்துக் காட்டினார்!

********************

தகவல்:

Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Discovery, Scientific American & Astronomy Magazines.

1. Our Universe – National Geographic Picture Atlas By: Roy A. Gallant (1986)
2. 50 Greatest Mysteries of the Universe – How Comman are Black Holes ? & Can Light Escape from Black Holes ? (Aug 21, 2007)
3 Astronomy Magazine – What Secrets Lurk in the Brightest Galaxies ? By Bruce Dorminey (March 2007)
4 National Geographic Magazine – Dicovering the First Galaxies By : Ron Cowen (Feb 2003)
5 Astronomy Magazine Cosmos – The First Planet By : Ray Villard & Adolf Schaller & Searching for Other Earths By : Ray Jayawardhana [Jan 2007]
6 Discover Magazine – Unseen Universe Solar System Confidential [Jan 2007]
7 A Discover Special – Unseen Universe – Comets Captured By : Jack McClintock (Jan 31, 2007)
8 http://www.thinnai.com/?module=displaystory&story_id=40711221&format=html (கருமைப் பிண்டம்) (Dark Matter)
9 http://www.thinnai.com/?module=displaystory&story_id=40711291&format=html (கருமைச் சக்தி) (Dark Energy)
10 http://www.thinnai.com/?module=displaystory&story_id=40712061&format=html (கருந்துளை) (Black Hole)
11. https://jayabarathan.wordpress.com/2008/08/29/katturai40/ (கருந்துளைகள் விடுக்கும் மர்மங்கள்)
12. https://jayabarathan.wordpress.com/2007/12/07/black-holes/ (பேராற்றல் படைத்த கருந்துளைகள்)
13.  https://jayabarathan.wordpress.com/2009/01/16/katturai50-1/ (பால்வீதி மையத்தில் பூதக் கருந்துளை)
14 Astronomy Magazine – Peering into Black Holes By : Steve Nadis (Feb 2001)
15 Scientific American – Echoes of Black Holes By : Theodore Jacobson (Dec 2005)
16 Astronomy Magazine – Black Holes Seeing Unseeable ! New Technology will Prove Black Holes Exit By : Seteve Nadis (April 2007)
17 BBC News : Black Holes Reveal More Secrets [Aug 24, 2008]
18 BBC News : Black Holes Dodge Middle ground [Aug 24, 2008]
19 Milky Way’s Core Black Hole Beamed out Massive Flares 300 Years Ago [Aug 26, 2008]
20 BBC News : Huge Black Hole Tips the Scale By : Paul Rincon, Austin Texas.
21 BBC News : Rapid Spin for Giant Black Holes By : Paul Rincon, Austin Texas
22 Daily Galaxy – 18 Billion Suns – Biggest Black Hole in the Universe Discovered Posted By Rebecca Sato [Dec 30, 2008]
23 Daily Galaxy :  Massive Mystery Objects Millions of Years Old Discovered at Milky Way Center
24 Daily Galaxy : First Supermassive Black Hole Found in Dwarf Galaxy (Jan 10, 2011)
25. Daily Galaxy : A Hidden Universe Could Exist Inside Every Black Hole By : Casey Kazan (Jan 10, 2011) http://www.newscientist.com
26. Space Daily : Taking the Pulse of a Black Hole System (Jan 14, 2011)

******************
S. Jayabarathan (jayabarat@tnt21.com) January 15, 2011
[https://jayabarathan.wordpress.com]