মহাবিশ্বে লুকানো রহস্যের আলোকছটা
মহাজাগতিক এমন একটি বস্তু কল্পনা করুন যা এত ঘন যে, তা যদি এক চা চামচে রাখা হয় তবে তার ওজন হবে কোটি কোটি টন। অথচ এতো ভারী হওয়া সত্বেও তা প্রতি সেকেন্ডে শত শত বার ঘুরছে, বিকিরণের রশ্মি নির্গত করছে। ছড়িয়ে যাওয়া রশ্মির আলোকে আলোকিত হচ্ছে মহাজাগতিক বাতিঘর। এই অসাধারণ বস্তুগুলিকে পালসার বলা হয় এবং এগুলি মহাবিশ্বের সবচেয়ে আকর্ষণীয় এবং নির্ভুল প্রাকৃতিক ঘড়িগুলির মধ্যে একটি।
মহাকাশের গভীরে উজ্জ্বলভাবে জ্বলজ্বল করা বস্তুগুলি আমাদেরকে অন্ধকারে পথ দেখায় এবং মহাবিশ্বের রহস্য উন্মোচন করতে সাহায্য করে। পালসার বা মহাজাগতিক বাতিঘর নামে পরিচিত অবিশ্বাস্যভাবে ঘন এবং ঘূর্ণায়মান তারাগুলি শক্তিশালী তড়িৎ চৌম্বকীয় বিকিরণ নির্গত করে, যা কয়েক দশক ধরে বিজ্ঞানী এবং জ্যোতির্বিদদের মোহিত করে আসছে।
আমি এই প্রবন্ধে পালসারের মনোমুগ্ধকর জগৎ অন্বেষণ করবো, তাদের অবিশ্বাস্য বৈশিষ্ট্য, মহাবিশ্ব সম্পর্কে আমাদের ধারণা শানিতকরনে তাদের ভূমিকা এবং সাহায্যকারী অত্যাধুনিক গবেষণা ফলাফল নিয়ে আলোচনা করবো। আশা করি অচেনা জগৎ নিয়ে আপনাদের কৌতুহলের কিছুটা নিবৃত্তি হবে।
পালসার কি? মূল কথা
আচ্ছা এটা কি বাজাজের পালসার মোটবাইক! আমাদের নব যুবারা ভু ভু করে চালিয়ে যাচ্ছে বিকট শব্দ করে! না, এটা মোটর বাইক নয়- মহাবিশ্বে বিকিরিত আলোর খেলা।
আমি যে পালসার নিয়ে কথা বলছি তা হলো দ্রুত ঘূর্ণায়মান নিউট্রন তারকা যা সেকেন্ড থেকে মিলিসেকেন্ড পর্যন্ত নিয়মিত বিরতিতে বিকিরণের স্পন্দন নির্গত করে। পালসারকে 'মহাজাগতিক বাতিঘর' হিসেবে ভাবা যেতে পারে।
একজন শিল্পীর চোখে একটি পালসার তার নিকটপবর্তী নক্ষত্র থেকে উপাদান টেনে নিচ্ছে। ফলে তৈরি হচ্ছে মিলিসেকেন্ড পালসার। প্রকৃতির কি অপার রহস্য!
যখন আমাদের সূর্যের চেয়ে অনেক বেশি ভরের একটি নক্ষত্রের পারমাণবিক জ্বালানি নিঃশেষ হয়ে যায় তখন এটি মহাকর্ষের প্রভাবে ভেঙে পড়ে এবং কেন্দ্রস্থলকে নিউট্রন তারকা নামে একটি অবিশ্বাস্য ঘন বস্তুতে সংকুচিত হয়। এই নক্ষত্রগুলি সূর্যের ভরকে মাত্র ২০ কিলোমিটার ব্যাসের একটি গোলকের মধ্যে ধারণ করে।
নিউট্রন তারকা কীভাবে গঠিত হয় সে বিষয়ে বিস্তারিত জানতে চাইলে আগ্রহী পাঠক www.esa.int ওয়েবসাইটে গিয়ে পড়তে পারেন। এছাড়াও বিভিন্ন উৎস রয়েছে। পেয়ে যাবেন নানান রকমের তথ্য ও ছবি।
নিউট্রন তারার চৌম্বক ক্ষেত্র তীব্র, পৃথিবীর চেয়ে কোটি কোটি গুণ বেশি শক্তিশালী এবং দ্রুত ঘোরে। তারা যখন ঘুরতে থাকে তখন তাদের চৌম্বক মেরু থেকে তড়িৎ চৌম্বকীয় বিকিরণ নির্গত হয়। সনাক্তযোগ্য নিয়মিত স্পন্দন তৈরিকারি এই রশ্মিগুলিকে সারিবদ্ধ করে সাজালে তা পৃথিবী জুড়ে বাতিঘরের রশ্মির মতো আলোকিত ভূবণ তৈরি করবে।
বাস্তবে তা নেই। তাহলে তাদেরকে সনাক্ত করা হবে কীভাবে? এখানেই আসে জ্যোতির্বিজ্ঞানীগণের অংকের খেলা। ১৯৬৭ সালে অ্যান্টনি হিউইশ এবং তার সহকর্মীরা পালসার সনাক্ত করনের জন্য বাতিঘর মডেলের প্রস্তাব করেছিলেন। এর পর খুলে গেছে আবিষ্কারের পথ!
অতি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র এবং মহাকর্ষীয় শক্তির মতো চরম পরিস্থিতিতে পদার্থবিদ্যা বোঝার জন্য পালসারগুলি প্রাকৃতিক পরীক্ষাগার হিসেবে কাজ করে।
পালসারের প্রকারভেদ
বিভিন্ন ধরণের পালসার রয়েছে, যা নিম্নলিখিতভাবে আলোচনা করা হলো-
রেডিও পালসার
সবচেয়ে সাধারণ ধরণের পালসার হলো রেডিও পালসার। এ পর্যন্ত ৩৪০০ টির অধিক রেডিও পালসার সম্পর্কে নিশ্চিত হওয়া গেছে। তারা মূলত রেডিও তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের রশ্মি নির্গত করে, যার পালস পিরিয়ড মিলিসেকেন্ড থেকে কয়েক সেকেন্ড পর্যন্ত স্থায়ী হয়। তাদের নিয়মিত সংকেতগুলি মাধ্যাকর্ষণ তত্ত্ব পরীক্ষা এবং আন্তঃনাক্ষত্রিক মাধ্যম অধ্যয়নের জন্য খুবই গুরুত্বপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, ভেলা রেডিও পালসার হলো তেমনি একটি রেডিও পালসার (নীচের ছবি দেখুন)।
ছবি: ভেলা রেডিও পালসার। এটি পৃথিবী থেকে প্রায় ১,০০০ আলোকবর্ষ দূরে অবস্থিত, ব্যাস প্রায় ১২ মাইল এবং প্রতি সেকেন্ডে ১১টিরও বেশি ঘূর্ণন সম্পন্ন করে। এই ঘুর্ণন হেলিকপ্টারের রোটরের চেয়েও দ্রুত হয়। পালসারটি যখন ঘুরতে থাকে তখন এটি চার্জযুক্ত কণার একটি জেট নির্গত করে যা পালসারের ঘূর্ণন অক্ষ বরাবর আলোর গতির প্রায় ৭০% গতিতে ছুটে চলে। এই স্থির ছবিতে পালসারের অবস্থান এবং ০.৭ আলোকবর্ষ দীর্ঘ জেট লেবেল দেখানো হয়েছে।
গামা-রে পালসার
ফার্মি গামা-রে স্পেস টেলিস্কোপের মতো মহাকাশ-ভিত্তিক পর্যবেক্ষণাগার ব্যবহার করে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা ৩৪০টি গামা-রে পালসার সনাক্ত করেছেন। এই পালসারগুলি উচ্চ-শক্তির গামা রশ্মি নির্গত করে, যা প্রায়শই নিউট্রন তারার কাছাকাছি সবচেয়ে শক্তিশালী প্রক্রিয়ার সাথে যুক্ত (নীচের ছবি দেখুন)। গামা-রে পর্যবেক্ষণগুলি রেডিও পর্যবেক্ষণের তুলনায় পালসার পদার্থবিদ্যার বিভিন্ন দিক প্রকাশ করে। ফলে বিজ্ঞানীগণ কণা ত্বরণ প্রক্রিয়া বুঝতে সক্ষম হচ্ছেন।
ছবি: গামা রশ্মি পালসার। চার্জিত কণার মেঘ পালসারের চৌম্বক ক্ষেত্র নীল রেখা বরাবর চলাচল করে এবং গামা রশ্মি (বেগুনি) বাতিঘরের মতো একটি আবহ তৈরি করেছে (NASA)।
মিলিসেকেন্ড পালসার (MSPs)
মিলিসেকেন্ড পালসার (MSPs) হলো একটি বিশেষ ধরনের উপসেট, যাদের ঘূর্ণনকাল ১০ মিলিসেকেন্ডের কম। এগুলি প্রায়শই বাইনারি সিস্টেমে দেখতে পাওয়া যায়। একটি সহচর নক্ষত্র থেকে পুনর্ব্যবহারযোগ্য পদার্থ সংগ্রহ করে ঘুরতে থাকে।
লার্জ এরিয়া টেলিস্কোপের গভীর রেডিও অনুসন্ধানে মোট ৩৩টি মিলিসেকেন্ড পালসার (MSPs) আবিষ্কৃত হয়েছে। MSPs হলো অত্যন্ত স্থিতিশীল স্বর্গীয় ঘড়ি, যা পালসার টাইমিং বিণ্যাসের মাধ্যমে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সনাক্ত করার প্রচেষ্টায় ব্যবহৃত হয় এবং এমনকি মহাকাশে নেভিগেশন সিস্টেমের জন্যও প্রস্তাবিত।
ছবি: একটি নিউট্রন তারা এবং এর অ্যাক্রিশন ডিস্ক ক্লোজ-আপে মিলিসেকেন্ড পালসার দেখানো হয়েছে এবং এর পটভূমি তারাময় (NASA)
এক্সট্রাগ্যালাকটিক গামা-রে পালসার
যদিও বেশিরভাগ পালসার আমাদের মিল্কিওয়ের মধ্যে রয়েছে, তবে আমাদের ছায়াপথের বাইরে প্রায় ৩০টি পালসার আবিষ্কৃত হয়েছে। দূরবর্তী ছায়াপথ থেকে এদের ক্ষীণ সংকেত সনাক্ত করার জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল যন্ত্রের প্রয়োজন হয় এবং জ্যোতির্বিদদের অন্যান্য ছায়াপথের পরিবেশের বৈশিষ্ট্যগুলি অনুসন্ধান করতে সহায়তা করে।
উপরের ছবিতে যে পালসারটি দেখা যাচ্ছে তা লার্জ ম্যাগেলানিক ক্লাউডের (Large Magellanic Cloud) ট্যারান্টুলা নীহারিকার উপকণ্ঠে অবস্থিত। এটি একটি ছোট ছায়াপথ যা আমাদের মিল্কিওয়েকে প্রদক্ষিণ করে এবং ১,৬৩,০০০ আলোকবর্ষ দূরে অবস্থিত (NASA)।
পালসার কীভাবে আবিষ্কৃত এবং অধ্যয়ন করা হয়?
পালসার সনাক্তকরণের জন্য তাদের নির্গত নিয়মিত রেডিও বা গামা-রশ্মি সংকেত বিশ্লেষণ করা হয়। পার্কেস অবজারভেটরি এবং গ্রিন ব্যাংক টেলিস্কোপের মতো রেডিও টেলিস্কোপগুলি মহাজাগতিক শব্দের মধ্যে পর্যায়ক্রমিক সংকেত অনুসন্ধান করে বৃহৎ আকারের জরিপ পরিচালনা করে। মহাকাশ-ভিত্তিক গামা-রশ্মি পর্যবেক্ষণ কেন্দ্রগুলি উচ্চ-শক্তি নির্গমন সনাক্ত করে এই প্রচেষ্টাগুলিকে সাহায্য করে।
বেল এবং হিউইশ কর্তৃক আবিষ্কৃত পালসারটির বর্তমান নাম PSR B1919+21; PSR এর অর্থ হল রেডিওর স্পন্দিত উৎস এবং B1919+21 আকাশে পালসারের অবস্থান নির্দেশ করে। যদিও পালসারগুলি প্রথমে রেডিও উৎস হিসেবে আবিষ্কৃত হয়েছিল, তবুও এখন অপটিক্যাল, এক্স-রে এবং গামা-রে টেলিস্কোপ ব্যবহার করে পর্যবেক্ষণ করা হচ্ছে।
স্পন্দনের সঠিক আগমনের সময় পরিমাপ করা হলো নিউট্রন তারা অধ্যয়ন এবং আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতাসহ মৌলিক পদার্থবিদ্যা পরীক্ষা করার জন্য একটি শক্তিশালী কৌশল। উদাহরণস্বরূপ, ১৯৭৪ সালে হালস এবং টেলর মহাকর্ষীয় তরঙ্গের পরোক্ষ প্রমাণের মাধ্যমে হালস-টেলর বাইনারি পালসার আবিষ্কার করেন। সাম্প্রতিক প্রযুক্তিগত অগ্রগতি, যেমন স্কয়ার কিলোমিটার অ্যারে (SKA), অদূর ভবিষ্যতে আমাদের পালসার আবিষ্কার নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি করার প্রতিশ্রুতি দেয়।
পালসার কেন গুরুত্বপূর্ণ?
পালসার কেবল মহাজাগতিক কৌতূহল নয়; বৈজ্ঞানিক আবিষ্কারের জন্য এগুলি অপরিহার্য হাতিয়ার; যেমন-
পদার্থবিদ্যা পরীক্ষা
তাদের চরম মহাকর্ষীয় এবং চৌম্বকীয় পরিবেশ মাধ্যাকর্ষণ তত্ত্ব, চরম ঘনত্বের পদার্থ এবং কোয়ান্টাম বলবিদ্যা পরীক্ষা করার সুযোগ করে দেয় (Lattimer & Prakash, 2016)।
নেভিগেশন এবং মহাকাশ বিজ্ঞান
পালসার সংকেতগুলি প্রাকৃতিক মহাজাগতিক জিপিএসের মতো কাজ করে। এগুলি মহাকাশে চলাচলের জন্য একটি নির্ভরযোগ্য এবং সুনির্দিষ্ট উপায় প্রদান করে। যেহেতু এই সংকেতগুলি সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং পরিমাপযোগ্য, তাই এগুলি মহাকাশযানগুলিকে পৃথিবী থেকে অনেক দূরে থাকা সত্বেও তাদের সঠিক অবস্থান নির্ধারণে সহায়তা করতে পারে। এই প্রযুক্তি গভীর মহাকাশ অভিযানের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ- এটি মহাবিশ্বের দূরবর্তী স্থানে মানুষের অন্বেষণের সময় সঠিক নেভিগেশন এবং সুরক্ষা নিশ্চিত করে।
আন্তঃনাক্ষত্রিক মাধ্যমের অনুসন্ধান
এক নক্ষত্র থেকে অন্য নক্ষত্রের মধ্যে বিশাল ফাঁক/মাধ্যম রয়েছে। পালসার সংকেতের তারতম্য আন্তঃনাক্ষত্রিক মাধ্যমের বৈশিষ্ট্য, বিক্ষিপ্ত স্থান সম্পর্কে মূল্যবান অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে। বিভিন্ন অঞ্চলের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় এই সংকেতগুলি কীভাবে পরিবর্তিত হয় তা অধ্যয়ন করে বিজ্ঞানীরা আন্তঃনাক্ষত্রিক স্থানের মধ্যে ইলেকট্রন ঘনত্ব, চৌম্বক ক্ষেত্র এবং অস্থিরতা সম্পর্কে জানতে পারেন। এই তথ্য নক্ষত্রের মধ্যে জটিল পরিবেশ এবং গ্যালাকটিক বিবর্তন প্রক্রিয়াগুলি কিভাবে প্রভাবিত করে তা বুঝতে আমাদেরকে সাহায্য করে।
মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সনাক্তকরণ
সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল একত্রীকরণের ফলে স্থানকালের নিম্ন-ফ্রিকোয়েন্সি মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সনাক্ত করতে মিলিসেকেন্ড পালসারের অ্যারে ব্যবহার করা হচ্ছে (Hobbs and Dai, 2010 ).
সাম্প্রতিক আবিষ্কার এবং ভবিষ্যৎ সম্ভাবনা
জরিপের কলাকৌশলের উন্নতির সাথে সাথে নতুন পালসার আবিষ্কৃত হচ্ছে। নিকট ভবিষ্যতে বিশ্বের বৃহত্তম রেডিও টেলিস্কোপ, স্কয়ার কিলোমিটার অ্যারে (SKA) হাজার হাজার নতুন পালসার আবিষ্কার করবে বলে আশা করা হচ্ছে। উপরন্তু, পালসার টাইমিং বিণ্যাসগুলির লক্ষ্য হলো মহাকর্ষীয় তরঙ্গের পটভূমি সনাক্ত করা। যদি এটি সম্ভব হয়, তবে তা হবে মহাবিশ্বের সবচেয়ে শক্তিশালী ঘটনাগুলির জানার একটি নতুন উন্মুক্ত জানালা।
উপসংহার
১৯৬৭ সালে প্রথম আবিষ্কার থেকে শুরু করে আজকের অত্যাধুনিক গবেষণা পর্যন্ত যে সকল আবিষ্কার হয়েছে তাদের মধ্যে সবচেয়ে আকর্ষণীয় বস্তুগুলির মধ্যে একটি হলো পালসারসমূহ। মহাবিশ্বে তাদের সুনির্দিষ্ট সংকেত, চরম পদার্থবিদ্যা এবং বিভিন্ন ধরণের আচরন মহাবিশ্ব সম্পর্কে আমাদের ধারণাকে সমৃদ্ধ করে চলেছে। প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে এই মহাজাগতিক বাতিঘরগুলি নিঃসন্দেহে মহাবিশ্বের গভীরতম রহস্যগুলিকে আরও আলোকিত করবে।
FAQs
পালসারগুলি কীভাবে তাদের সংকেত তৈরি করে?
পালসারগুলি তাদের চৌম্বকীয় মেরু থেকে রেডিও তরঙ্গের (বা অন্যান্য বিকিরণ) সংকীর্ণ রশ্মি নির্গত করে, যা তারার ঘূর্ণনের সময় বাতিঘরের রশ্মির মতো মহাকাশে ছড়িয়ে পড়ে।
পালসারগুলিকে কেন মহাজাগতিক ঘড়ি হিসাবে বিবেচনা করা হয়?
এগুলির অত্যন্ত নিয়মিত ঘূর্ণনকাল থাকে, যা বিজ্ঞানীদের সময় নির্ধারণ এবং নেভিগেশনের জন্য সংকেতগুলি ব্যবহার করার সুযোগ দেয়।
একটি পালসারের সাধারণ আয়ুষ্কাল কত?
পালসারগুলি লক্ষ লক্ষ থেকে বিলিয়ন বছর ধরে সক্রিয় থাকতে পারে। এরপর তাদের ঘূর্ণন উল্লেখযোগ্যভাবে ধীর হয়ে যায়।
পালসারগুলি কীভাবে তৈরি হয়?
এগুলি একটি সুপারনোভা বিস্ফোরণের পরে বিশাল নক্ষত্রের ধসে পড়া কোর থেকে তৈরি নিউট্রন তারা থেকে তৈরি হয়।
বিজ্ঞানীরা কীভাবে পালসার সনাক্ত করেন?
রেডিও টেলিস্কোপ ব্যবহার করে যা তাদের পর্যায়ক্রমিক রেডিও পালস গ্রহণ করে, যা ডেটাতে নিয়মিত সংকেত হিসাবে উপস্থিত হয়।
পালসার কি বাইনারি সিস্টেমের অংশ হতে পারে?
হ্যাঁ, অন্যান্য নক্ষত্রের সাথে বাইনারি সিস্টেমে অনেক পালসার বিদ্যমান, যা তাদের ঘূর্ণন এবং নির্গমনকে প্রভাবিত করতে পারে।