মহাকর্ষ তরঙ্গ: “বিপুল তরঙ্গ রে…মগন করি অতীত অনাগত” (পর্ব-১)

প্রিয়জনদের শেয়ার করুন
234 বার লেখাটি পঠিত হয়েছে ~~~

২০১৫ সালের ১৪ই সেপ্টেম্বর। দক্ষিণ-পূর্ব আমেরিকার লিভিংস্টোন, লুইসিয়ানার ঘড়িতে তখন সময় ভোর ৫:৫১। অন্যদিকে সময় জোনে পিছিয়ে থাকা উত্তর-পশ্চিম আমেরিকার হ্যানফোর্ড, ওয়াশিংটন তখনও মধ্যরাত্রির ঘুমে। এমন সময় মানুষের পাতা ফাঁদে ধরা পড়ল তার অস্তিত্ব। প্রথমে লুইসিয়ানায় এবং মাত্র ০.০০৭ সেকেন্ড ব্যবধানে হ্যানফোর্ডে।

এমন সময় মানুষের পাতা ফাঁদে ধরা পড়ল তার অস্তিত্ব।

পিছিয়ে যাই ১৯১৬ সালে। আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদ তত্ত্ব জানালো তার উপস্থিতির কথা। তবে অঙ্ক যে হিসেব দেখাল, তাতে এই অস্তিত্ব এতটাই ক্ষীণ, তাকে হাতেনাতে ধরতে পারা কার্যত অসম্ভব; তাই আলোচনার কেন্দ্রে এলো না সে। এরপর আইনস্টাইনের মৃত্যুর হয়েছে, পেরিয়ে গেছে আরও কুড়িটা বছর। এমন সময় সে আবার জানান দিল তার অস্তিত্বের; তবে অপ্রত্যক্ষ উপায়ে। ব্যাস! শুরু হয়ে গেল তার সাক্ষাৎ পাওয়ার তোড়জোর। তারপরেই সেই ঐতিহাসিক ২০১৫ সালের ভোরবেলা; একেবারে হাতেনাতে ধরে ফেলা হল আমাদের গল্পের প্রধান চরিত্র মহাকর্ষ তরঙ্গকে, ৩০০০ কিলোমিটার ব্যবধানে অবস্থিত দুটি যমজ যন্ত্রে, যার একটা অবস্থিত লিভিংস্টোন, লুইসিয়ানায় এবং অন্যটা হ্যানফোর্ড, ওয়াশিংটনে। আজ কথা বলব এই যন্ত্রদের নিয়ে, যারা এই অসম্ভব দুঃসাধ্য কাজটি করে দেখাল। তবে তার আগে একটু জেনে নেব মহাকর্ষ তরঙ্গ সম্পর্কে।

শুরুটা সেই আইনস্টাইন প্রদত্ত সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদ থেকে, যেখানে তিনি বললেন, মহাকর্ষ একটি চতুর্মাত্রিক স্থান-কালের জ্যামিতি। ঠিক যেমন করে একটা টানটান করে রাখা রাবারের চাদরের ওপর একটা অপেল রাখলে চাদরটা একটু বেঁকে যায়, সেরকম ভাবে আমরা যদি একটা চতুর্মাত্রিক স্থান ও কালের চাদর কল্পনা করতে পারি, সেই চাদরের ওপরে থাকা একটা ভর তার চারপাশের স্থান ও সময়কে দুমড়ে দিতে পারে। এই দুমড়ে যাওয়া স্থান-কালের জ্যামিতিই যে মহাকর্ষের আসল রূপ, তা আমরা আগেও আলোচনা করেছি ‘মহাকর্ষের মহা গাথা’ প্রবন্ধটিতে। কিন্তু মহাকর্ষ তরঙ্গ কী?

মহাকর্ষ: ভরের কারণে স্থান-কালের চাদরের তৈরি হওয়া বক্রতার দ্বিমাত্রিক কাল্পনিক চিত্র (এটি একটি অতি সরলীকৃত উদাহরণমাত্র। চতুর্মাত্রিক স্থান-কালের বক্রতা সম্পর্কে যৎসামান্য আভাস পেতেই এই উদাহরণের অবতারণা)   

ধরা যাক পুকুরের স্থির জলে একটা ঢিল ছোঁড়া হল। তাহলে দেখা যাবে, ঢিলটা যেখানে পড়ল, তাকে কেন্দ্র করে বলয়ের মত ঢেউ ছড়িয়ে পড়ছে চারপাশে। আবার ধরলাম, দুই বন্ধু স্থির জলের মধ্যে হাত ধরাধরি করে খুব জোরে পাক খাচ্ছে। এক্ষেত্রেও একটা ঢেউয়ের জন্ম হবে যা চারদিকে ছড়িয়ে পড়বে; কিন্তু এই ঢেউয়ের চলন বা প্যাটার্নটা ঠিক আগের প্যাটার্নটার মত হবে না। ঠিক তেমনি, কোনও ভারী বস্তু যখন স্থান-কালের চাদরের ওপর খুব জোরে পাক খায়, অথবা যখন দুটো ভরবিশিষ্ট বস্তু নিজেদের ভারকেন্দ্রকে মধ্যিখানে রেখে প্রদক্ষিণ করে, তার ফলস্বরূপ স্থান-কালের চাদরে যে ঢেউয়ের জন্ম হয়, তাই হল মহাকর্ষ তরঙ্গ। তাহলে স্বাভাবিকভাবেই প্রশ্ন ওঠে, সূর্যকে পৃথিবী যে প্রদক্ষিণ করছে, তার জন্যও কি তৈরি হবে এই তরঙ্গ? তাত্ত্বিকভাবে, চতুর্মাত্রিক (তিন মাত্রার স্থান + এক মাত্রার সময়ের জ্যামিতি) তলে যেকোনও ভরের বস্তুর যখন গতিবেগের পরিবর্তন হয়, তা পৃথিবীর ওপরে থাকা গাড়ি, মানুষই হোক বা স্বয়ং পৃথিবী-সূর্য, সকলের জন্যই জন্ম নেবে এই ঢেউ। কিন্তু সূর্য-পৃথিবী জাতীয় তুলনামূলকভাবে কম ভরের বস্তুর ক্ষেত্রে চতুর্মাত্রিক তলে তৈরি হওয়া ঢেউয়ের অস্তিত্ব এতটাই ক্ষীণ, তাকে উপলব্ধি করা এখনো সম্ভব নয়। কিন্তু যদি এরকম হয়, দুটো নিউট্রন নক্ষত্র বা কৃষ্ণগহ্বর (ব্ল্যাকহোল) একে অপরকে প্রায় আলোর বেগে প্রদক্ষিণ করছে, বা একে অপরের সাথে প্রচন্ড জোরে ধাক্কা খাচ্ছে, কিংবা প্রচন্ড বিস্ফোরণে মৃত্যু হচ্ছে একটা ভারী তারার, তখন সেই ঘটনা প্রবলভাবে ঝাঁকুনি দেয় স্থান-কালের চাদরে, তৈরি হয় মহাকর্ষ তরঙ্গ এবং আলোর গতিবেগে সেই তরঙ্গ ছড়িয়ে পড়ে চতুর্দিকে। এই তরঙ্গটি এগিয়ে যায় স্থান-কালের চাদরে ক্রমাগত সংকোচন প্রসারণ করতে করতে। অনেকটা ঠিক কেঁচোর মত। সহজ ভাবে বোঝার জন্য, ধরা যাক আমরা চতুর্মাত্রিক তলে দুটো কাল্পনিক খুঁটি পুঁতলাম এবং তাদের মাঝের দূরত্ব খুব সূক্ষ্মভাবে মাপলাম। এবার যদি ওই দুটো খুঁটির মাঝের অংশ দিয়ে একটি মহাকর্ষ তরঙ্গ বয়ে যায়, ওদের মাঝের দূরত্বটিও সামান্য বদলে যাওয়ার কথা, যতক্ষণ ওখান দিয়ে তরঙ্গটি প্রবাহিত হবে। তরঙ্গটি ওইখান দিয়ে চলে যাবার পরে আবারও দুটো খুঁটির মাঝের দূরত্ব আগের মত হয়ে যাবে। এখানে মনে রাখতে হবে যে, চতুর্মাত্রিক তলে দূরত্বের সামান্য পরিবর্তন বলতে শুধুমাত্র স্থানের বদল নয়, সাথে সাথে দুটো খুঁটির মধ্যিখানের কাল বা সময়ের বদলের কথাও কিন্তু বলা হচ্ছে।

আমরা যে স্থান-কালের জ্যামিতিকে মহাকর্ষ বলে চিনি, সে কোনভাবেই তড়িৎ-চুম্বকীয় আলোর কাছে ধরা দেয় না।

এখন প্রশ্নটা হল, এই মহাকর্ষ তরঙ্গকে আমরা চিনব কী করে? সাধারণত মহাবিশ্বের চারদিকে কি ঘটছে, তার খোঁজ দেয় মহাবিশ্বের বিভিন্ন প্রান্ত থেকে আসা তড়িৎ-চুম্বকীয় তরঙ্গ (যেমন, দৃশ্যমান আলো, বেতার তরঙ্গ ইত্যাদি)। সোজা ভাবে বলতে হলে তড়িৎ-চুম্বকীয় ‘আলো’ যেখানে নাক গলাতে পারে না, সেখানকার খবর সে আমাদের কাছে পৌঁছে দিয়ে অপারগ (ঠিক সেই কারণেই আমরা কৃষ্ণগহ্বরের ভেতরে কি আছে জানতে পারি না)। আর এখানেই সমস্যা। আমরা যে স্থান-কালের জ্যামিতিকে মহাকর্ষ বলে চিনি, সে কোনভাবেই তড়িৎ-চুম্বকীয় আলোর কাছে ধরা দেয় না। ফলে আলোর পথ ধরলে তাকে ধরা যাবে না। অথচ আমরা যদি এই মহাকর্ষ তরঙ্গকে কোনও যন্ত্রের মাধ্যমে ধরতে পারি, সেখান থেকে অঙ্ক কষে আমরা পৌঁছে যেতে পারব তরঙ্গের উৎসস্থলে; মহাবিশ্বের এমন সব জায়গার খোঁজ পেতে পারব, যেখান থেকে তড়িৎ-চুম্বকীয় ‘আলো’ও আমাদের কাছে আসতে পারে না।

১৯৭৪ সাল নাগাদ পুয়ের্তো রিকোর আরেসিবো রেডিও অবজারভেটরি থেকে দু’জন জ্যোতির্বিদ রাসেল হালস আর জোসেফ টেলার খুঁজে পেলেন অতি শক্তিশালী চৌম্বকক্ষেত্র-বিশিষ্ট নিউট্রন তারা যুগল বা পালসারকে, পৃথিবী থেকে প্রায় ২১,০০০ আলোকবর্ষ দূরে (১ আলোকবর্ষ = শূন্য মাধ্যমে আলো এক বছরে যে দূরত্ব অতিক্রম করে), যারা নিজেদের সম্মিলিত ভারকেন্দ্রকে (ব্যারিসেন্টার) কেন্দ্র করে প্রদক্ষিণ করছে। এই ধরণের নক্ষত্র যুগলকে বাইনারি বা দ্বৈত নক্ষত্র বলা হয়। এই দ্বৈত নক্ষত্ররা উল্লেখযোগ্য, কারণ আইনস্টাইন তাঁর তত্ত্বে এই ধরণের দ্বৈত নক্ষত্রকে মহাকর্ষ তরঙ্গের উৎসস্থল হিসেবে চিহ্নিত করেছিলেন। দীর্ঘ আট বছর এই বাইনারি থেকে আসা বেতার তরঙ্গ পর্যবেক্ষণ করে দেখা গেল, এরা প্রদক্ষিণরত অবস্থায় ক্রমাগত একে অপরের কাছাকাছি চলে আসছে। শুধু তাই নয়, এদের কাছাকাছি আসার হার ততটাই, ঠিক যতটা হওয়া উচিত যদি মহাকর্ষ তরঙ্গের অস্তিত্ব বাস্তবে থেকে থাকে। এই পরীক্ষা সর্বপ্রথম মহাকর্ষ তরঙ্গের অস্তিত্বের স্বপক্ষে রায় দিল। এর পর থেকে অনেক জ্যোতির্বিদ একই রকম ঘটনা দেখতে পেয়েছেন দ্বৈত নক্ষত্র থেকে আসা বেতার তরঙ্গকে বিশ্লেষণ করে। তবু এ তো আর হাতেনাতে মহাকর্ষ তরঙ্গকে ধরা নয়; অপ্রত্যক্ষ প্রমান। তাই প্রয়োজন এমন এক যন্ত্রের, যে সরাসরি মহাকর্ষ তরঙ্গকেই ধরতে সক্ষম। ২০১৫ সালের সেপ্টেম্বর মাসে “লেজার ইন্টারফেরোমিটার গ্রাভিটেশনাল ওয়েভ অবজার্ভেটরি” বা সংক্ষেপে লাইগো (LIGO) নামক যন্ত্রে ধরা হল মহাকর্ষ তরঙ্গকে, প্রথমবার। কিন্তু কীভাবে?

২০১৫ সালের সেপ্টেম্বর মাসে “লেজার ইন্টারফেরোমিটার গ্রাভিটেশনাল ওয়েভ অবজার্ভেটরি” বা সংক্ষেপে লাইগো (LIGO) নামক যন্ত্রে ধরা হল মহাকর্ষ তরঙ্গকে, প্রথমবার।

একটা মহাকর্ষ তরঙ্গ চতুর্মাত্রিক তলে অবস্থিত দুটো বিন্দুর মাঝখান দিয়ে চলে গেলে সেখানকার স্থান-কালের দৈর্ঘ্যের যদি পরিবর্তন হয়, তাহলে সেই পরিবর্তন দেখতে পেলেই তো প্রমান হয়ে যাবে তরঙ্গের অস্তিত্ব। ফলে আমরা পৃথিবীতে বসে যদি যেকোনো দুটো বিন্দুর স্থানাঙ্ক ও সময় জেনে নিতে পারি, এবং যদি তাদের মধ্যিখানের দূরত্বকে প্রতি মুহূর্তে মাপতে পারি, কখনও সেখান দিয়ে কোনও মহাকর্ষ তরঙ্গ চলে গেলে তাকেও খপ করে ধরে ফেলতে পারব শুধুমাত্র দৈর্ঘ্যের পরিবর্তন মেপেই। কিন্তু তাহলে একশো বছর আগে যে তরঙ্গের অস্তিত্ব খাতায় কলমে ধরা গেছিল, উপরোক্ত প্রযুক্তিতে তাকে বাস্তবায়িত করতে এত দেরি হল কেন?

সেই উত্তরটা পাওয়ার জন্য আমরা শুরু করব গল্পের শেষ থেকে। প্রথমেই আসুন একটু জেনে নিই ২০১৫ সালে ধরা পড়া মহাকর্ষ তরঙ্গটির ঠিকুজি কুষ্ঠী। তরঙ্গটির প্রকৃতি থেকে গণনা করে দেখা গেল, পৃথিবী থেকে প্রায় ১.৩ বিলিয়ন বা ১৩০ কোটি আলোকবর্ষ দূরে ঘটে যাওয়া দুটো কৃষ্ণগহ্বররের মধ্যে সংঘর্ষের ফলে এই তরঙ্গটির জন্ম হয়েছিল। অর্থাৎ, ঘটনাটি ঘটে গেছে আজ থেকে ১৩০ কোটি বছর আগে, যার খবর আমাদের কাছে এসে পৌঁছেছে ২০১৫-এ। আরও জানা গেল, সংঘর্ষকারী কৃষ্ণগহ্বরগুলোর মধ্যে একটার ভর সূর্যের ভরের ২৯ গুণ, অন্যটার ৩৬ গুণ। তাদের সংঘর্ষে তৈরি হওয়া নতুন কৃষ্ণগহ্বরটির ভর সূর্যের ভরের ৬২ গুণ। এটা শুনে আপনি হয়ত অবাক হয়ে ভাববেন ২৯+৩৬ তো ৬৫ হয়, তাহলে বাকি ভরটুকু গেল কোথায়? এই ভরের ঘাটতিটুকুর মধ্যেই অন্তর্নিহিত আছে মহাকর্ষ তরঙ্গের জন্মকথা। কৃষ্ণগহ্বরদুটির সংঘর্ষের মুহূর্তের মধ্যেই সূর্যের ভরের প্রায় ৩ গুণ ভর শক্তিতে রূপান্তরিত হয়েই জন্ম নিয়েছিল এই মহাকর্ষ তরঙ্গটি। জন্মের কয়েক মিলিসেকেন্ড সময় অব্দি তার যে শক্তি ছিল, সেই শক্তিকে যদি আমরা শুধুমাত্র আলোকশক্তিতে রূপান্তরিত করতে পারতাম, তাহলে সেই আলোর ঔজ্বল্য সমগ্র মহাবিশ্বের দৃশ্যমান বস্তুর ঔজ্বল্যের চেয়ে প্রায় ৫০ গুণ বেশি হত। কিন্তু এই সংঘর্ষের ঘটনা তো ১৩০ কোটি বছরের পুরনো; সেখান থেকে যে মহাকর্ষ তরঙ্গ জন্ম নিয়েছিল তাকে এখনকার পৃথিবীতে বসে খুঁজে পেতে একটা যন্ত্রের কতটা সূক্ষ্মতা প্রয়োজন জানেন? দুটো জায়গার মধ্যেকার দূরত্ব যদি কয়েক হাজার মিটার হয় (লাইগো যন্ত্রের ক্ষেত্রে এই দূরত্বটি ৪ কিলোমিটার বা ৪০০০ মিটার), মহাকর্ষ তরঙ্গ সেই পথ দিয়ে গেলে এই দূরত্বের যে পরিবর্তন হবে তা হল ১০-১৯ মিটার (দশমিকের পর আঠেরোটা শুন্য তারপর একটা এক), যা একটা প্রোটন কণার ব্যাসের দশ হাজার ভাগের এক ভাগ। বোঝাই যাচ্ছে, এই মাপটি এতটাই ছোট, কোনও অতি সূক্ষ্ম মাপনী যন্ত্র বা স্কেলের মাধ্যমেও এই পরিবর্তন বুঝতে পারা কার্যত অসম্ভব। শুধু কি তাই, ধরা যাক কোনও যন্ত্র এই অতিসূক্ষ্ম পরিবর্তন ধরতেও পারল। কিন্তু এতটুকু পরিবর্তন তো অতি নগন্য মাপার ভুল, পাশ দিয়ে যাওয়া গাড়ির শব্দ, কোলাহল, বা অন্য যে কোনও অতিতুচ্ছ কারণেই হতে পারে। অর্থাৎ আমাদের এতটাই উন্নত প্রযুক্তি দরকার, যা এই দুঃসাধ্য, কার্যত অসম্ভব কাজটি করে দেখাতে পারে। তাই এই প্রযুক্তির বাস্তবায়ন হতে লেগে গেল এতগুলো বছর। কিন্তু শেষমেশ কি এমন প্রযুক্তির সাহায্য নেওয়া হল যা এই কাজটা সফলভাবে করে দেখাল?

সেই গল্প জানতে অপেক্ষা করতে হবে পরের পর্বটির জন্য।

(চলবে…….)

——————————–

~ কলমে এলেবেলে চিরশ্রী ~

এলেবেলের দলবল

► লেখা ভাল লাগলে অবশ্যই লাইক করুন, কমেন্ট করুন, আর সকলের সাথে শেয়ার করে সকলকে পড়ার সুযোগ করে দিন। 

► এলেবেলেকে ফলো করুন। 

 

 

 

 

One thought on “মহাকর্ষ তরঙ্গ: “বিপুল তরঙ্গ রে…মগন করি অতীত অনাগত” (পর্ব-১)

Leave a Reply

free hit counter
error

লেখা ভালো লেগে থাকলে দয়া করে শেয়ার করবেন।