Friday, February 12, 2016

ബ്ലാക്ക് ഹോൾ സംയോജനത്തിന്റെ ആദ്യ മാറ്റൊലികൾ

doolnews ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ലേഖനം

ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്ര പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് പുതു പ്രതീക്ഷയേകി ലിഗോയുടെ കണ്ടെത്തൽ. കോടി കണക്കിന് കൊല്ലം മുമ്പ് രണ്ട് ബ്ലാക്ക് ഹോളുകൾ (തമോ ദ്വാരങ്ങൾ) കൂടിച്ചേർന്നപ്പോൾ ഉണ്ടായ ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ തരംഗങ്ങളെ  (ഗുരുത്വ തരംഗം എന്നൊക്കെ പറയുന്നതിനേക്കാൾ ആളുകള്ക്ക് ദഹിക്കുക ഗ്രാവിറ്റി തന്നെയാണെന്ന് വിശ്വസിക്കുന്നു) ശാസ്ത്ര ലോകം കണ്ടെത്തി. 1916 ൽ ഐൻസ്റ്റീൻ പ്രവചിച്ചതാണ് ഈ തരംഗങ്ങൾ. കൃത്യം നൂരു കൊല്ലങ്ങൾക്ക് ശേഷം അവ തെളിയിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
ദശാബ്ദങ്ങളായി ശാസ്ത്രജ്ഞർ പ്രപഞ്ചത്തിലങ്ങോളം ഉണ്ടാകുന്ന ഇത്തരം ഉഗ്രമായ  സംഭവങ്ങലെ "കേൾകാനായി" കാതോര്ത്തിരിക്കുന്നു. ഈ കാതുകൾ എന്തെന്നല്ലേ? അതാണ്‌ ലിഗോ എന്ന ലേസര് ഇന്റർഫെരോമീറ്റർ ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ വേവ് ഒബ്സർവേറ്ററി .

ചിത്രം 1: ബ്ലാക്ക് ഹോളുകൾ ചിത്രകാരന്റെ ഭാവനയിൽ


എന്താണു ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ തരംഗങ്ങൾ? തരംഗങ്ങൾ എങ്ങിനെയുണ്ടാകുന്നെന്ന് നമുക്കറിയാം. ഒരു നിശ്ചലമായ കുളത്തിലേക്ക് ചെറിയ ഒരു കല്ലെടുത്തെരിഞ്ഞാൽ കാണാം കുളം നിറയെ തരംഗങ്ങൾ. നമ്മൾ കേൾക്കുന്ന ശബ്ദങ്ങൾ എല്ലാം തന്നെ തരംഗങ്ങളാണ്. ഇനി കുളത്തിൽ മീനുകൾ ഉണ്ടെന്ന് വിചാരിക്കുക. മീനുകൾ നിശ്ചലമാണെങ്കിൽ ഒരു തരംഗവും ഉണ്ടാവില്ല. എന്നാൽ ചലിക്കുന്ന മീനുകൾ തരംഗങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കും. ഐൻസ്റ്റീന്റെ ആപേക്ഷിക സിന്ധാന്തമാനുസരിച്ച് ഇതുപോലെ അത്യന്തം പിണ്ഡം ഉള്ള വസ്തുക്കൾ ചലിക്കുമ്പോൾ തരംഗങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നു. ഇത്തരം തരംഗങ്ങൾ പ്രപഞ്ചം മുഴുവൻ പറക്കുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും പിണ്ഡം കൂടിയ വസ്തുക്കള ബ്ലാക്ക് ഹോളുകളാണ്. രണ്ട് ബ്ലാക്ക് ഹോളുകൾ തമ്മിൽ വട്ടമിട്ട് കറങ്ങുമ്പോൾ ഇത്തരം ഗ്രാവിറ്റി തരംഗങ്ങൾ ഉണ്ടാകും. കറങ്ങുന്ന ബ്ല്ലാക്ക് ഹോളുകൾ കൂടിച്ചേരുന്നത് ഒരു വലിയ വിസ്ഫോടാത്മകമായ സംഭവമാണ്. അപ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന ഗ്രാവിറ്റി തരംഗങ്ങൾ കൂടുതൽ ശക്തിയുള്ളതാകും.  



അല്ല, ഈ ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ വേവുകൾ എന്താണു ചെയ്യുക? സത്യത്തിൽ ഈ തരംഗങ്ങൾ നമ്മുടെ സ്ഥല കാല മാനങ്ങളെ ബാധിക്കുന്നവയാണ്. അതിനാല ഈ തരംഗം വരുമ്പോൾ നമ്മുടെ സ്ഥലം (സ്പേസ്) ചുരുങ്ങുകയോ വികസിക്കുകയോ ചെയ്യും. പേടിക്കണ്ട! ഇതത്ര വലുതൊന്നുമല്ല. ഈ തരംഗം വന്നടിച്ചാൽ നമ്മുടെ ഭൂമി ഒരു നാനോമീറ്ററിന്റെ ലക്ഷത്തിൽ ഒരു ഭാഗം മാത്രമേ ചുരുങ്ങുകയോ വികസിക്കുകയോ ചെയ്യുള്ളൂ ! (ഒരു നാനോമീറ്റർ എന്നാൽ ഒരു സെന്റീമീറ്ററിനെ ഒരു കോടി കഷ്ണങ്ങളാക്കിയാൽ കിട്ടുന്ന ഒരു കഷ്ണമാണു !). ഒരുകാലത്തും ഇത് നിരീക്ഷിക്കാൻ പറ്റില്ലെന്നായിരുന്നു പലരുടേയും വിശ്വാസം. 1970 കളിന്റെ  അവസാനത്തിലാണ് ലിഗോ തത്വത്തിൽ ശാസ്ത്രലോകം അംഗീകരിച്ചത്. 1994 ൽ ലിഗോയുടെ നിർമാണം ആരംഭിക്കുകയും 2002 മുതൽ പ്രാരംഭ പരീക്ഷണങ്ങൾ തുടങ്ങുകയും ചെയ്തു. 14 കൊല്ലങ്ങൾക്ക് ശേഷം ഇതാ ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ തരംഗങ്ങളുടെ അസ്ഥിത്വം തെളിയിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ആദ്യ വീഡിയോവിൽ ലിഗോ യുടെ പത്ര സമ്മേളനത്തിന്റെ ഭാഗങ്ങൾ കാണാം. 

അതൊക്കെ അവടെ നിക്കട്ടെ, ഇത് എങ്ങനെ ഈ പഹയന്മാർ കണ്ടെത്തി? പ്രകാശത്തിന്റെ (ഏതൊരു തരംഗത്തിനും ഇത് ബാധകമാണ്) ഇന്റർഫരൻസ് (കൂടിച്ചേരൽ ) എന്ന പ്രതിഭാസമാണ് ഇതിനു പിന്നിൽ. രണ്ട് തരംഗം കൂടി ചേരുന്നത് സങ്കല്പിക്കുക. ഓരോ തരംഗത്തിനും ഒരു ശൃംഗങ്ങളും ഗർത്തങ്ങളും ഉണ്ടല്ലോ. രണ്ട് തരംഗങ്ങളും ഒരേ പോലെ ( Constructive interference ശൃംഗം + ശൃംഗം & ഗര്ത്തം +ഗര്ത്തം ) കൂടിച്ചേർന്നാൽ കൂടുതൽ ശക്തിയാര്ന്ന തരംഗം ഉണ്ടാവുന്നു. മറിച്ച് ശൃംഗം + ഗര്ത്തം & ഗര്ത്തം + ശൃംഗം എന്ന രീതിയിൽ കൂടിച്ചേർന്നാൽ (Destructive interference )  തരംഗം ഇല്ലാതാകും (ചിത്രം 2  ൽ കാണാം) 

ചിത്രം 2 
 ലിഗോയിൽ L ആകൃതിയിലുള്ള ഒരു ലേസർ ഇന്റർഫറോമീറ്റർ ആണുള്ളത്. ഒരു ലേസറിനെ രണ്ടായി തിരിച്ച് 4 കിലോമീറ്റർ നീളമുള്ള രണ്ട് കുഴലിലൂടെ വിടുന്നു. 4 കി മി ക്ക് അപ്പുറം ഒരു കണ്ണാടി വച്ച് ഇതിവയെ തിരിച്ചയക്കും. രണ്ട് കുഴലിലൂടെയും സഞ്ചരിച്ച് വരുന്ന ലേസറിനെ Destructive interference നടത്തിപ്പിക്കുന്നു. അപ്പോൾ പ്രകാശ ഡിക്റ്ററ്റരിൽ പൂജ്യം പ്രകാശം രേഖപ്പെടുത്തും. ഓരോ ബീമുകളും സഞ്ചരിക്കുന്ന ദൂരത്തിൽ ഇത്തിരിയെങ്കിലും വെത്യാസം വന്നാൽ ഡിറ്റകറ്റർ പ്രകാശം രേഖപ്പെടുത്തും. ഇവിടെയാണ് ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ തരംഗം കളിക്കുന്നത്. ഇത് ഒരു കുഴലിനെ ചുരുക്കുകയും മറ്റേ കുഴലിനെ നീട്ടുകയും ചെയ്യുന്നു. അങ്ങനെ Destructive interference ൽ  നിന്ന് ചെറിയ വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുകയും ഡിറ്റകറ്റർ പ്രകാശം രേഖപ്പെടുത്തുകായും ചെയ്യും. താഴെ കൊടുത്ത വീഡിയോയിൽ ഇത് കാണാം. 


 ഇതിന്റെ കണ്ടെത്തലിനു ഒരുപാട് ശല്യങ്ങളുമായി (Noises ) മല്ലിടേണ്ടി വന്നിട്ടുണ്ട്.  ഭൌമ തരംഗങ്ങൾ, ട്രാഫിക്, എന്തിന് ചെറിയ താപം മൂലമുള്ള വികാസം പോലും ശല്യമായി കേറി വരാം. മാത്രമല്ല പ്രകാശ കണങ്ങളായ ഫോടോണുകളെ ഡിറ്റക്റ്റ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന നോയ്സുകളും ഉണ്ട്. ഇതിനെയെല്ലാം മറികടന്ന് ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ആയിരത്തോളം ശസ്ത്രജ്ഞരുടെ സംഘമാണ് ഈ സുപ്രധാന കണ്ടെത്തലിനു പിന്നിൽ. ശാസ്ത്രം ഒറ്റയാൾ പോരാട്ടമല്ല എന്ന ചുരുക്കം ! 

അടുത്ത ചോദ്യം, ഈ കണ്ടെത്തിയ തരംഗത്തിൽ നിന്ന് എന്തെല്ലാം മനസ്സിലാക്കാം എന്നതാണു. കണക്കു കൂട്ടലുകൾ അനുസരിച്ച് ഈ ബ്ലാക്ക് ഹോലുകൾ 13 കോടി പ്രകാശ വര്ഷം അകലെയാണ് (അതായത് നാം കണ്ടെത്തിയ തരംഗങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കപ്പെട്ടത് 13 കോടി കൊല്ലങ്ങൾക്ക് മുമ്പാണ് ). സൂര്യന്റെ 62 ഇരട്ടി പിണ്ഡമുണ്ട് ഇവക്ക് എന്നാണു നിഗമനം. അതി 4.6 ശതമാനം ഊർജ്ജമാണു ഇത്തരം തരംഗമായി പുറത്തേക്ക് വന്നത് എന്നും കണ്ടെത്തി. കൌതുകമാർന്ന മറ്റൊരു കാര്യം ഈ തരംഗങ്ങളുടെ ആവൃത്തി കിലോ ഹെർട്സിൽ ആണെന്നതാണ്. അതായത് നമുക്ക് ഗ്രാവിറ്റി വേവുകളെ കേള്ക്കാം ! ആദ്യവീഡിയോയുടെ അവസാന ഭാഗത്ത് അവയുടെ ശബ്ദം കൊടുത്തിട്ടുണ്ട് (ഇവിടെ കിട്ടിയ സിഗ്നലുകളെ ശബ്ദ രൂപത്തിൽ ആക്കിയതാണ്, അല്ലാതെ റക്കോഡ് ചെയ്ത ശബ്ദമല്ല കേട്ടോ). അതായത് നമ്മൾ ഇപ്പോൾ കേട്ടത് 13 കോടി കൊല്ലം മുൻപ് ഉണ്ടായ പൊട്ടിത്തെറിയുടെ ശബ്ദമാണ്.
ഇതു വരെ നാം നിരീക്ഷിച്ചിരുന്നത് നിശ്ചലമായ ഒരു സമുദ്രത്തെയായിരുന്നു. കഴിഞ്ഞ സെപ്റ്റംബര്‍ 14 നു അത് തകിടം മറിഞ്ഞു. രണ്ട് തമോഗര്‍ത്തങ്ങള്‍ കൂടിച്ചേര്‍ന്നത് ഒരു ഉഗ്രമായ കൊടുങ്കാറ്റുണ്ടാക്കി. അത് തുടരെ തുടരെയടിച്ചു. അതാണ് നമ്മള്‍ തിരിച്ചറിഞ്ഞത്. - കിപ് ത്രോൺ 
ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സ്ഥിരീകരണം മാത്രമല്ല, ബ്ലാക്ക് ഹോളുകളുടേയും കൂടി സ്ഥിരീകരണമായി ഇത് കണക്കാക്കാവുന്നതാണ്. ഇന്ത്യയിലും ഇത്തരം ഒരു ലിഗോ ഉണ്ടാക്കിക്കാനുള്ള ശ്രമം ഉണ്ട്. ടാറ്റാ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട് ഓഫ് ഫണ്ടമെന്റൽ റിസര്ച്ച് TIFR - മുംബൈ , ഇന്റർ യൂണിവെർസിറ്റി സെന്റെര് ഫോര് ആസ്ട്രോണമി  ആൻഡ്‌ ആസ്ട്രോ ഫിസിക്സ്  IUCAA - പൂനെ  , ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട് ഓഫ് പ്ലാസ്മ റിസര്ച്ച് IPR - ഗാന്ധിനഗർ എന്നീ സ്ഥാപനങ്ങളാണു പ്രധാന സംരംഭകർ. ഗലീലിയോ ദൂര ദര്‍ശിനി കണ്ടുപിടിച്ച പോലെത്തന്നെയുള്ള ഒരു പ്രധാന കണ്ടുപിടിത്തമാണ് ഗ്രാവിറ്റേഷണല്‍ തരംഗം നിരീക്ഷിക്കുന്ന ഇത്തരം ഇന്റര്‍ഫെറോമീറ്ററുകള്‍. ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും കൃത്യതയാര്‍ന്ന ഉപകരണമാകും ഇവ.  ഇത്തരം കൂടുതൽ കൃത്യതയാർന്ന പരീക്ഷണങ്ങൾ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അപ്രാപ്യമായ ഇടങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവുകൾ പ്രദാനം ചെയ്യും. ലിഗോ ഡയറക്റ്റര്‍ പറഞ്ഞപോലെ ഇതുവരെ നമ്മള്‍ ബധിരരായിരുന്നു. ഇനി നമുക്ക് പ്രപഞ്ചം പറയുന്നത് കേള്‍ക്കാനാകും നമുക്ക് അതിനായി ചെവിയോർത്തിരിക്കാം. 
   
അവലംബം : 

1. The First Sounds of Merging Black Holes : Physical Review Letters 

2. Video 1 : The Guardian , Video 2: Caltech/MIT/LIGO Laboratory

3. Pictures: Google

8 comments:

  1. Well done bhanu..all d best.
    Firos.

    ReplyDelete
  2. This comment has been removed by a blog administrator.

    ReplyDelete
  3. This comment has been removed by a blog administrator.

    ReplyDelete
  4. This comment has been removed by a blog administrator.

    ReplyDelete
  5. കംപ്രസ് വേവായിട്ടാണ് ഗ്രാവിറ്റി വേവ് സഞ്ചരിക്കുന്നത് എന്ന് ആധുനിക ശാസ്ത്രം, അതായത് പുഷ് പുൾ വേവ് ഇതിനെ ഗ്രാവിറ്റി വേവ് എന്ന് പറയാമോ എൻെറ സിദ്ധാന്തത്തിൽ ഈ ഫ്രീക്വസിലുള്ള തരംഗം കുറഞ്ഞ ഫ്രീക്വന്‍സിലുളള ന്യൂട്രൽ തരംഗമാണ്. ഇതൊരു കംപ്രസ് വേവാണ് എന്ന് 2001ൽ തന്നെ മനസിലാക്കിയിരുന്നു.

    അതായത് ഗ്രാവിറ്റി തരംഗമല്ല  ഗ്രാവിറ്റി തരംഗം അങ്ങനെ ഒന്ന് ഇല്ല. ബ്ലാക്ക് ഹോളിൽ നിന്നാണ് ന്യൂട്രൽ തരംഗം ഉണ്ടാവുന്നത് പക്ഷെ ബ്ലാക്ക് ഹോളിൽ നിന്നും ഇടതടവില്ലാതെ വരുന്നതാണ്, രണ്ട് ബ്ലാക്ക് ഹോളിൻെറ കറക്കം മൂലം ഉണ്ടാകുന്നതല്ല, ആ തെറ്റ് മനസിലാക്കുക, ഇതിനെ കുറിച്ച് എൻെറ സിദ്ധാന്തത്തിൽ വ്യക്തമായി പറയുന്നുണ്ട്. 3×10^26   10^-18 കുറഞ്ഞ ഫ്രീക്വസിലുള്ള ന്യൂട്രൽ തരംഗവും മീറ്ററിൽ തരംഗദൈർഘ്യവും.

    കൂടുതൽ വിവരങ്ങള്‍ക്ക് kishorens.com 

    ReplyDelete
  6. ക്രുത്യമായ റഫറന്‍സും ശാസ്ത്രീയ അടിത്തറയുമില്ലാത്ത കമന്റുകള്‍ക്ക് മറുപടിയില്ല. വ്യക്തമായി പറയുന "എന്റെ" സിദ്ധാന്തം ഏതെങ്കിലും ലീഡിങ് ജേണലില്‍ പബ്ലിഷ് ചെയ്തിട്ട് വന്ന് പറ. അപ്പൊ നോക്കാം

    ReplyDelete