কৃষ্ণবিবরঃ এক মহাজাগতিক রহস্যের বেড়াজাল

ঘটনার শুরু ইংল্যান্ডে। ১৬৬৫ সালের এক পড়ন্ত বিকেল। গাছের ডাল থেকে হঠাৎ মাটিতে টুপ করে ঝরে পড়লো একটা আপেল। উলসথর্প ম্যানরের বাগানে বসে ব্যাপারটা অবলোকন করলেন আইজাক নিউটন। ভাবতে লাগলেন আপেলটার নিম্নগামী আচরনের কারণ। যে ভাবনার উপসংহার টানলেন দুই দশক পরে - নিশ্চই কোন এক মহাজাগতিক শক্তি আছে যার বলে আপেল, কামানের গোলা ফিরে আসছে ধরণীতে, এমনকি গ্রহ-নক্ষত্রকেও অদৃশ্য কোন আমোঘ শক্তিতে বেঁধে রেখেছে আপন কক্ষপথে। তিনি এর নাম দিলেন মহাকর্ষীয় শক্তি। নিউটন বুঝতে পেরেছিলেন কোন বস্তুর যদি ভর থাকে তাহলে তার মহাকর্ষিয় আকর্ষন শক্তিও থাকবে। ভর যত বৃদ্ধি পাবে, মহাকর্ষন শক্তিও তত বাড়তে থাকবে। বস্তুর মহাকর্ষন থেকে মুক্তি পেতে হলে অর্জন করতে হবে পলায়ন বেগ। যেমন - পৃথিবীর অভিকর্ষীয় বলের নাগাল থেকে বের হতে হলে তা হতে হবে সেকেন্ডে ১১ কিমি । নিউটনের অভিকর্ষন এবং গতি সূত্রের আবিস্কারের ফলেই এক শতাব্দী পর ব্রিটিশ বিজ্ঞানী জন মিচেল সিদ্ধান্তে আসেন - যদি কোন নক্ষত্র সূর্যের চেয়ে বহুগুণে বড় হয় এবং কোন পর্যায় যদি তা বহুগুনে সংকুচিত হয়, তাহলে তার পলায়ন বেগ আলোর গতিবেগের চাইতেও বেশী হতে পারে। তিনি এদের নাম দিলেন "আঁধার নক্ষত্র"। ঠিক এক যুগ পরে, ফরাসী বিজ্ঞানী এবং গণিতবিদ পিয়েরে সাইমন দ্য লাপ্লাস একি সিদ্ধান্তে আসেন । গাণিতিকভাবে তিনি প্রমাণ করে দেখান তাদের অস্তিত্ব।

ছবিঃ শিল্পীর কল্পনায় আইজাক নিউটন ।

এবার ১৯১৫ সাল। আলবার্ট আইনেস্টাইন তার বৈপ্লবিক ধারণা সাধারণ আপক্ষিক তত্ত্ব প্রকাশ করলেন। যেখানে স্থান আর কালকে দেখা হয়েছে চতুর্মাত্রিক বস্তু হিসেবে। মধ্যাকর্ষনকে শক্তি হিসেবে না দেখে, আইনেস্টান সেটাকে দেখেছেন স্থান-কালের বক্রতা হিসেবে। সূর্যের মতো কোন বৃহদাকার মহাজাগতিক বস্তু তার অবস্থানের কারণে স্থান-কালে টোল সৃষ্টি করে। এক অভিকর্ষীয় কূপ। যার কারণে কাছেপিঠের গতিশীল বস্তুগুলো, যেমন সৌরজগতের গ্রহসমূহ, বঙ্কিম অক্ষপথে তাকে প্রদক্ষিন করে। আইনস্টাইনের তত্ত্ব প্রকাশের ঠিক এক মাস পর জার্মানীর পদার্থবিজ্ঞানী কার্ল শোয়ার্জচাইল্ড আইনস্টাইনের সমীকরণগুলোর মধ্যে এক বিস্ময়কর জিনিস আবিস্কার করে বসলেন। শোয়ার্জচাইল্ড এমন একটা সমাধান বের করলেন, যা থেকে বিজ্ঞানীরা সিদ্ধান্তে আসলেন - স্থান কোন কোন ক্ষেত্রে এতটাই কুঞ্চিত হতে পারে যে সেটা এমন এক অভিকর্ষীয় কূপ তৈরী করবে যা থেকে কোন বস্তুই বেরিয়ে আস্তে পারবে না। ১৯৬৭ সাল পর্যন্ত স্থান-কালের এই রহস্যময় ক্ষেত্রের কোন নাম ছিলো না। এই সীমা অলঙ্ঘনীয় অন্ধকার অঞ্চল নিয়ে আলোচনা বসলে বিজ্ঞানীদের কেউ একে বলতেন "কোলাপ্সার" অথবা কেউ বলতেন "হিমায়িত নক্ষত্র"। নিউ ইয়র্কের এক সম্মেলনে, পদার্থবিদ জন হুইলার প্রথম "কৃষ্ণবিবর" নামটা জনপ্রিয় করে তোলেন।

ছবিঃ আলবার্ট আইনেস্টাইন এবং অভিকর্ষীয় তরঙ্গ।

কল্পনা করুন এই ছায়াপথের কোন এক জায়গায় এক মৃত নক্ষত্রের মরদেহ অবস্থান করছে। সেই নক্ষত্রের লাশ এতটাই অসীম পরিমান ঘনীভূত অবস্থায় বিরাজমান যে তা স্থান-কালের পর্দা ছিঁড়ে ফুটো করে ফেলতে পারে। আশেপাশের যেকোন পদার্থ যদি এর খুব কাছে চলে আসে তাহলে তারা এক অভিকর্ষীয় আকর্ষণের মরণফাদে আটকা পড়ে যায়। কেউই এর এই ফাদ থেকে মুক্তি পেতে পারে না। এমনকি আলোও না। আর সেই পদার্থ ঘটনা-দিগন্ত অতিক্রম করে না ফেরার দেশে পৌছানোর পর অসহায় ভাবে পাক খেতে খেতে এক অসীম ক্ষুদ্র এক বিন্দুতে নিপতিত হতে থাকে। যে বিন্দুতে স্থান-কাল এতটাই কুঞ্চিত অবস্থায় থাকে যে আমাদের সব তত্ত্ব সেখানে ভেঙ্গে পড়ে। সিংগুলারিটি। কোন কিছুই তার স্বীয় অস্তিত্ব নিয়ে ফিরে আসতে পারেনা সেখান থেকে।

নক্ষত্র গঠনের সময়, অভিকর্ষীয় বল পদার্থকে সংকুচিত করতে থাকে যতক্ষন পর্যন্ত না নক্ষত্রের আভন্তরীণ চাপ তাতে বাধা না দেয়। অভ্যন্তরীন চাপ যদি সংকোচনকে না থামায়, তাহলে কৃষ্ণবিবর সৃষ্টি হতে পারে। কোন কোন কৃষ্ণবিবরের সৃষ্টি হয়েছে অতি-বৃহদাকার নক্ষত্রের নিজের অভ্যন্তরে গুটিয়ে যাবার প্রক্রিয়া থেকে। অন্যান্য বিজ্ঞানীরা মনে করেন, এদের সৃষ্টি মহবিশ্বের উৎপত্তির কাছাকাছি সময়ে। বৃহৎ-বিস্ফোরণের এক বিলিয়ন বছর পরে। কৃষ্ণবিবর কত বড় হতে পারে তার কোন নির্দিষ্ট সীমা নেই। কোন কোন ক্ষেত্রে তা সূর্যের থেকে বিলিয়নগুন বেশী ভরবিশিষ্ট হতে পারে। আবার সাধারন আপেক্ষিক তত্ত্ব অনুসারে, এরা কত ছোট হতে পারে তারও কোন সীমা নেই। যদিও কোয়ান্টাম মেকানিক্স অন্য কথা বলে। আশেপাশের পদার্থ গিলতে গিলতে কৃষ্ণবিবরেরা ভর বৃদ্ধি করতে থাকে। অপেক্ষাকৃত ছোট কৃষ্ণবিবরেরা প্রতিবেশী নক্ষত্র থেকে পদার্থ আহরিত করতে থাকে। আর বড়গুলো যেকোন পদার্থ কাছে আসলে তা নিজের মধ্যে টেনে নেয়।

প্রতিটা কৃষ্ণবিবরের একটা ঘটনা-দিগন্ত থাকে। যেটার অতিক্রম করার পর আলো পর্যন্ত ফিরে আসতে পারে না। যেহেতু আলো ফিরে আসতে পারে না, কৃষ্ণবিবরের এই উপরিভাগ অতিক্রম করে ভেতরে কিছু দেখা অসম্ভব। কিন্তু কৃষ্ণবিবর দেখা না যাওয়া মানে এই না যে তাদেরকে সনাক্ত করা যাবে না। নক্ষত্রের গতিপ্রকৃতি আর আশেপাশের গ্যাস এবং পদার্থের উপস্থিতির বৃদ্ধি থেকে বিজ্ঞানীরা কৃষ্ণবিবর চিহ্নিত করতে পারেন। এই পদার্থসমূহ কৃষ্ণবিবরের চারপাশে প্রদক্ষিন করতে থাকে। যার ফলে এক সমতল বলয়ের সৃষ্টি হয় চারপাশে। একে বলা হয় উপলেপ বলয়। এই ঘুর্ণায়মান পদার্থরা শক্তি হারানোর সময় রঞ্জন রশ্মি এবং অন্যান্য তড়িতচুম্বকিয় বিকিরণ প্রদান করতে করতে অবশেষে ঘটনা-দিগন্ত অতিক্রম করে। উপলেপ বলয় ছাড়াও কৃষ্ণবিবরদের ঘূর্ণায়মান অক্ষ থেকে উদগিরিত হয় অতিউজ্জ্বল এক ফোয়ারা, প্রায় আলোর গতিতে নিক্ষিপ্ত করে পদার্থ আর বিকিরণ । বিজ্ঞানীরা এখনো গবেষণা করে যাছেন এই ফোয়ারাগুলো কিভাবে উৎপন্ন হয় তা নির্ণয় করার জন্য।

জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা সিগনাস এক্স-১ সনাক্ত করেন ১৯৭১ সালে। একটা যুগ্ম-নক্ষত্রপুঞ্জের অংশ হিসেবে সিগনাস এক্স-১ কে খুঁজে পাওয়া যায়। দেখা গেলো একটা অতি উত্তপ্ত এবং অতি উজ্জ্বল নক্ষত্র, যাকে নীল অতিদানব বলা হয়, সেই নক্ষত্র কোন এক অদৃশ্য বস্তুর চারপাশে উপলেপ বলয় সৃষ্টি করেছে । রঞ্জনরশ্মি বিকিরণ করছিলো সেই যুগ্ন-নক্ষত্রপুঞ্জ, যেটা নীল অতিদানব নক্ষত্র স্বাভাবিকভাবে উৎপাদন করেনা। দৃশ্যমান নক্ষত্রটি কতদূরে এবং কত দ্রুত পরিভ্রমন করছিলো তা থেকে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা হিসেব করে বের করেন সেই অদৃশ্য বস্তুর ভর কত। যদিও সেটা সংকুচিত হয়ে আমাদের পৃথিবী থেকেও ছোট আকার নিয়েছে, কিন্তু তার ভার আমাদের সূর্যের চেয়ে ছয়গুন বেশী।

এই এপ্রিলের ১০ তারিখে জ্যোতির্বিজ্ঞানের জার্নালে প্রকাশিত প্রবন্ধে বিজ্ঞানীরা ঘোষনা করেন বিশ্বের প্রথম তোলা কৃষ্ণবিবরের ছবি। ইভেন্ট হরাইজন দূরবীক্ষন প্রকল্পের অংশ হিসেবে, পৃথিবীর বিভিন্ন কোনে ছড়িয়ে থাকা দূরবীক্ষন যন্ত্রের সম্মিলিত প্রচেষ্টায় ধারণ করা সম্ভব হয়েছে এম৮৭ গ্যালাক্সির মাঝখানে অবস্থিত এই অতি-দানবীয় কৃষ্ণবিবরের ছবি । ফলাফল থেকে নিশ্চিত করা গেছে যে, যেই উত্তপ্ত গ্যাস কৃষ্ণবিরের চারপাশে প্রায় আলোর গতির কাছাকাছি গতিতে ঘুরপাক খাচ্ছে। সৃষ্টি করছে এর চারপাশে এক খামখেয়ালী আর বিধ্বংসী দানবীয় মহাজাগতিক ঝড়ঝঞ্জা। জানা যায় কৃষ্ণবিবরের আকার প্রায় বৃত্তাকার - যেমনটি ভবিষ্যতদ্বাণী করেছে আইনেস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিক তত্ত্ব। এর মানে আরকটি মহাজটিল পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হয়ে গেল এই তত্ত্ব।

ছবিঃ বিশ্বের প্রথম ধারণকৃত কৃষ্ণবিবরের চিত্র। খুলে দিলো মহাজাগতিক এই ঘটনা এ সম্পর্কে জানার নতুন দুয়ার।

কৃষ্ণবিবর অত কৃষ্ণ নয় - তা বিজ্ঞানীরা জানতে পেরেছেন। কিছু তথ্য তার থেকে নির্গত হয়। ১৯৭৪ সালে স্টিফেন হকিঙ এর প্রকাশিত ফলাফল থেকে দেখা যায় যে কৃষ্ণবিবর শক্তি বিকিরণ করে। যাকে হকিং বিকিরণ বলা হয়। পদার্থ-প্রতিপদার্থ সবসময়ই উৎপন্ন হচ্ছে পুরো মহাবিশ্মে । এমনকি কৃষ্ণবিবরের ঘটনা-দিগন্তের বাইরেও। কোয়ান্টাম তত্ত্ব ভবিষ্যদ্বাণী করছে যে, কোন কনা এবং এর প্রতিরূপ, হয়ত নিজেদের মধ্যে সংঘর্ষে ধবংস হবার আগেই কৃষ্ণবিবর তার একটা নিজের মধ্যে টেনে নিচ্ছে, আর অন্যটা হকিং বিকিরণ হিসেবে নির্গত হচ্ছে। এই ভবিষ্যদ্বাণী সাধারণ আপেক্ষিক তত্ত্বের ধারণার সাথে সাংঘর্ষিক, কারণ এই তত্ত্ব অনুযায়ী কোন কিছুই কৃষ্ণবিবর থেকে পালাতে পারে না।

ছবিঃ স্টিফেন হকিং এবং কৃষ্ণবিবর (কম্পিউটারে চিত্রায়িত)।

কৃষ্ণবিবর যদি হকিং বিকিরণ প্রদান করে তাহলে নিশ্চই সেটা ধীরে ধীরে উবে যেতে যেতে একদিন সম্পুর্ণভাবে নিশ্চিহ্ন হয়ে যেবে। তাহলে এর দিগন্তে বিরাজমান তথ্যের কি পরিণতি ঘটবে ? সেটাও কি হারিয়ে যাবে, কিন্তু তাহলে ত সেটা কোয়ান্টাম তত্ত্বকে অস্বীকার করবে । নাকি সেটা বিরাজমান থাকবে, যেমনটা কোয়ান্টাম মেকানিক্স দাবী করে। একটা তত্ত্ব বলছে হকিং বিকিরণেই সব তথ্য নিহিত। কৃষ্ণবিবরের মধ্যে যত পদার্থ পতিত হয়েছে তার সকল তথ্য সে ধারণ করে। যখন কৃষ্ণবিবর উবে যেতে যেতে বিলুপ্ত হয়ে যায়, সে সেইসব তথ্য মহাবিশ্মে বিকির্ণ করে দিয়ে যায়।

কৃষ্ণবিবর বিজ্ঞানীদের চরম পর্যায়ের অভিকর্ষীয় ক্ষেত্রে সাধারণ আপেক্ষিক তত্ত্ব-কে পরীক্ষা করার সুযোগ করে দিয়েছে। তারা কৃষ্ণবিবরকে কণা-পদার্থবিদ্যার তত্ত্বজগতের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ এক প্রশ্নের উত্তর বের করার একটা দারুন সুযোগ হিসেবে দেখে। প্রশ্নটা হলোঃ আমরা কেন কোয়ান্টাম মেকানিক্সকে সাধারণ আপেক্ষিক তত্ত্বের সাথে মেলাতে পারিনা ?

ঘটনা-দিগন্তের ওপাশে, কৃষ্ণবিবরেরা পদার্থবিজ্ঞানের সবচাইতে গুঢ়তম রহস্যের আঁধারে অবগুণ্ঠিত হয়ে লুকিয়ে। বিজ্ঞানীরা এখনো ব্যাখ্যা করতে পারেন না বস্তু যখন ঘটনা-দিগন্ত পার হয়ে সিংগুলারিটির ঘুর্ণাবর্তে হারিয়ে যায় তখন কি ঘটে আসলে। সেখানে সাধারণ আপেক্ষিক তত্ত্ব আর কোয়ান্টাম মেকানিক্স-এর মধ্যে ঘটে সংঘর্ষ। আইনেস্টাইনের সমীকরণ সেখানে বিস্ফোরিত হয়ে ছড়িয়ে পড়ে আসীমে। এমনো ধারণা করা হয় যে কৃষ্ণবিবরেরা হয়ত অন্য মহাবিশ্মের প্রবেশদার, যাদেরকে ওয়ার্মহোল বলে আখ্যায়িত করা হয়। সেই দ্বারের অপরপার্শে হয়ত আছে হিংস্র এক শক্তি আর পদার্থের ফোয়ারা যাকে বলা হয় শ্বেতবিবর। ২০১২ সালে প্রকাশিত এক প্রবন্ধে বিজ্ঞানীগণ ধারনা করছেন বৃহৎ-বিস্ফোরণ বা বিগ-ব্যাং হতে পারে একটা শ্বেত বিবর-এর উদাহরণ! যা থাকে আরও ধারনা করা হয় শ্বেত বিবর এর জন্ম ঘটে তাৎক্ষনিক ভাবে - যাবতীয় সঞ্চিত পদার্থ নির্গত হয় এক একক স্পন্দনে । যার কারণে হয়ত কৃষ্ণবিবরের মত শ্বেত বিবর আমরা দীর্ঘসময় ধরে পর্যবেক্ষণ করতে পারি না , বরং ঘটনা বিন্দুর চারপাশের শক্তি এবং পদার্থের উপস্থিতি থেকে এর প্রভাব আন্দাজ করতে পারি।

কৃষ্ণবিবরের কথা শুনলে মনে হয় এরকম বিচিত্র কিছুর বাস্তব অস্তিত্ব থাকা সম্ভবপর নয়। কিন্তু আশ্চর্য হলেও সত্য যে এদেরকে এই মহাবিশ্মের প্রায় সবখানেই খুঁজে পাওয়া যায়। আমরা এখনই প্রায় ডজনখানেকের অবস্থান সম্বন্ধে অবগত। আন্দাজ করা হয় এই ছায়াপথে হয়ত প্রায় লক্ষ লক্ষ পরিমানে এদের অস্তিত্ব রয়েছে। আর ছায়াপথের বাইরের আঁধারে লুকিয়ে কোটি কোটি । বিজ্ঞানীদের অনুমান প্রতিটা গ্যালাক্সির কেন্দ্রে একটা অতি-বৃহদাকার কৃষ্ণবিবরের অবস্থান রয়েছে। আমাদের এই আকাশগঙ্গা সহ। এইসব দানবীয় আকারের স্থানকালের বক্রতার উৎপত্তি আর গতিপ্রকৃতি বিজ্ঞানীদের ধাঁধার মধ্যে ফেলে রেখেছে শত বছর ধরে।

তবে এই কথা ত বার বার প্রমাণিত হয়েছে বাস্তবতা আসলে মানুষের কল্পনার চাইতেও বিচিত্র।