பிளாக் ஹோல் M87 கரும் பூதத்தின் முதல் படம்

பிளாக் ஹோல் M87
கரும் பூதத்தின் முதல் படம்

அறிவியல் காதலன் ரா.பிரபு

நீண்ட நாளாக வெறும் கோட்பாடு அளவில் கருத்தாக இருந்த விண்வெளி கரும் பூதம் பிளாக் ஹோல் இன்று ஆதார பூர்வமாக ..புகை பட ஆதாரத்தோடு நிருபிக்க பட்டுள்ளது.
(பிளாக் ஹோல் படத்தை முதலில் பார்த்த மனிதர்கள் நாம் தான் என்று பெருமையாக சொல்லி கொள்ளலாம்.)
இந்த பூதத்தை விஞ்ஞானிகள் படம் பிடித்தது எப்படி என்று பார்க்கலாம்...

ஏதோ உளுத்தம் வடையை out of focus இல் எடுத்தது போல் இருக்கும் அந்த புகை படத்தை விஞ்ஞானிகள் ஏன் அவ்வளவு கொண்டாடுகிறார்கள் என்றால் பிளாக் ஹோல் ஐ படம் பிடிப்பது என்பது ஒரு நிஜமான பூதத்தை படம் பிடிப்பதை விடவும் அதிக கடினமான ஒன்று. காரணம் பிளாக் ஹோலின் எஸ்கேப் வெலாசிட்டி 3 லட்சம் கிமி / வினாடி யை விட அதிகம் என்பதால் அதிலிருந்து ஒளியும் கூட தப்பி வெளியே வருவது இல்லை. ஒளி பட்டு திரும்பாத அல்லது ஒளிராத ஒன்றை எப்படி பார்க்க முடியும் அல்லது படம் எடுக்க முடியும் ?

இதை சாதிக்க தான் கடின உழைப்பு தேவை பட்டது. பிளாக் ஹோல் எனும் டார்கெட் உண்மையில் மிக பிரமாண்டமாக இருந்தாலும் அதை படம் எடுக்க முனையும் போது அது இருக்கும் தொலைவை கணக்கில் கொள்ளும் போது மிக மிக சிறியது. உதாரணமாக நமது மில்கி வே கேலக்சியின் மையத்தில் இருக்கும் "Sagittarius A* " எனும் பிளாக் ஹோல் ஐ எடுத்து கொள்ளுங்கள் இதன் நிழல் விழுவதாய் இருந்தால் அது நமது சூரியனை விட 30 மடங்கு பெரியதாக இருக்கும் என்கிறார்கள். ஆனால் அவ்வளவு பெரிய நிழல் அது இருக்கும் தொலைவாகிய 26000 ஒளியாண்டை கடந்து வரும் போது முழு நிலவில் ஒரு ஆரஞ்சு பழ நிழல் அளவே விழுமாம்.

இபோது படம் எடுக்க பட்ட M 87 எனும் பிளாக் ஹோல் நமது பிளாக் ஹோல் ஐ விட 2000 மடங்கு தொலைவு கொண்டது. ஆனாலும் போஸ் கொடுக்க விஞ்ஞானிகள் அதை தேர்ந்தெடுக்க காரணம் அது இதை விட 1000 மடங்கு பெரியது மற்றும் மிக பெரிய சுழலும் ஒளி டிஸ்க் களை கொண்டது. Ring of fire )
இது நமது சூரியனை விட 6.5 பில்லியன் அளவு நிறையை கொண்டது அளவில் நமது மொத்த சூரிய குடும்பத்தை விட பெரியது. ஆனாலும் இது இருக்கும் தொலைவாகிய 55 மில்லியன் ஒளியாண்டை கணக்கில் கொள்ளும் போது இதை படம் பிடிப்பது நம்மிடம் உள்ள தொலைநோக்கிகளின் சக்திக்கு அப்பாற்பட்டது.. நம்மிடம் உள்ள பிரமாண்ட தொலை நோக்கிகளான (largest radio dishes in the world, ) puerto Rico வில் உள்ள  Arecibo Observatory மற்றும் சைனாவில் உள்ள 500 மீட்டர்  Aperture Spherical Telescope (ஒவொன்றும் 1,000 அடி அகலம் கொண்டது ) இவைகளுக்குமே மிக மிக கடினமான ஒன்று .

எனவே ஆய்வாளர்களுக்கு அந்த M 87 ஐ படம் பிடிக்க  இந்த பூமி அளவு பெரிய தொலை நோக்கி தேவை. ஆனால் அது சாத்தியம் இல்லை. இந்த பிரச்சனையை சரி செய்ய அவர்கள் கண்டுபிடித்த யுக்தி பெயர் தான்.
"astronomical interferometry "
அதாவது உலகம் எங்கும் ஆங்காங்கே வைக்க பட்ட ரேடியோ தொலை நோக்கிகளை ஒன்றாக இணைத்து ஒரே இலக்கை படம் பிடிக்க வைப்பது .நமது இரு கண்களால் நாம் ஒரு பொருளை பார்ப்பது போல 8 டெலசகோப் கண்களை வைத்து ஒரு படத்தை பிடிப்பது.

இதை எப்படி செய்தார்கள் என்று பார்க்கலாம்..
Arizona, Hawaii, Mexico, Chile, Spain அவ்வளவு ஏன் அண்டார்டிகாவில் கூட என்று உலகின் பல பகுதிகளில் இந்த தொலை நோக்கியை வைத்து அவைகளை ஒன்றிணைத்தார்கள்.
(8 event horizon telescope கள் வைக்க பட்டன இன்னும் 2 தொலை நோக்கிகள்  2020 இல் இணைய உள்ளன )

அவைகள் கொடுக்கும் தகவல்கள் அனைத்தையும் திரட்டி ஒரே தகவலாக மாற்றினார்கள். அதற்கு அவைகளை ஒன்றாக sync செய்ய அனு கடிகாரத்தை  பயன்படுத்தினார்கள். ( மைக்ரோ வேவ் லேசர் ஒன்று ஹைட்ரஜன் வாயுவில் மோதும் போது அந்த வாயுவின் அணுக்கள் மிக சரியாக ஒரு குறிப்பிட்ட frequency இல் ஒரே சீராக அதிரும்.. நம்ம பழைய கடிகார  பேண்டுலம் சீராக அலைவதை போல இதை பயன்படுத்தி தான் அந்த அணுகடிகாரம் இயங்கும் )
இதன் நிலையான அதிர்வு தன்மை அபாரமானது 100 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு ஒரு முறை தான் ஒரு வினாடி தவறும் என்றால் பார்த்து கொள்ளுங்கள்.

இப்படி ஒன்றிணைக்க பட்ட 8 நிகழ்வு எல்லை தொலை நோக்கி( EHT ) யை கொண்டு அந்த M 87 ஐ படம் பிடித்தார்கள். இதை படம் பிடிக்கும் முயற்சி கடந்த ஆண்டும் நடந்து மோசமான வானிலை காரணமாக தடை பட்டது.
இந்த மொத்தமாக ஒருங்கிணைக்க பட்ட ...ஒற்றை தொலை நோக்கியாக மாற்ற பட்ட அமைப்பை 200 விஞ்ஞானிகள் M 87 ஐ நோக்கி வைத்தார்கள். இந்த எட்டையும் கற்பனை கோட்டால் இணைத்து பார்த்தால் இப்போது இது ஒரு பூமி அளவு பெரிய டெலசகோப் என்பதை காணலாம்.
அந்த அமைப்பு அந்த ராட்சதனை 10 நாட்கள் தொடர்ந்து உள்வாங்கியது.
அவைகள் தன்னிடம் வரும் ஒளியை ரேடியோ அலைகளாக்கி எலக்ட்ரானிக் சிக்னல் ஆக்கியது. 8 நோக்கிகள் பெற்று தந்த தரவுகள் பல நூறு ஹார்ட் டிஸ்க் களில் சேமிக்கும் அளவு தகவலை கொண்டிருந்தது 5 petabytes (5242880 gb ) .
இவைகள் boston இல் உள்ள CPU க்கு அனுப்பி வைக்க பட்டது. correlator எனும் கணினியில்  எலக்ட்ரானிக்ஸ் சைனல்கள் அனைத்தும் ஒருங்கிணைக்க பட்டது. பின் இவற்றை சீராக்கி தரவுகள் ஆக்க சிறப்பு கணிதம் தேவை பட்டது. Fourier transforms (MRI ஸ்கேன் இல் நாம் பயன்படுத்துவது போல )  கொண்டு சிக்னலின் pettern கள் decode செய்ய பட்டன. பிறகு அந்த ரேடியோ அலைகள் சாதாரண கண்ணால் பார்க்க முடிய கூடிய படமாக மாற்றி கொடுக்க பட்டது.அந்த படம் தான் இந்த 'உலகின் முதல் பிளாக் ஹோல் 'படம்.

அந்த படம் பார்க்க எப்படி இருந்தது ?
தன்னை சுற்றி பயங்கர ஒளி வளையங்கள் சுற்றி வர நடுவே பிளாக் ஹோலின் நிழல் கிடைத்தது.. அந்த நிழல் ,ஈர்ப்பினால் வளைக்க பட்ட வெளியால் உண்டானது. அதாவது நடுவில் உள்ள பொருளை சுற்றி நிலையான ஆர்பிட் உண்டாக முடியாமல் போட்டான்ங்கள் தவிப்பதால் உண்டானது. (அதன் அளவு அந்த பிளாக் ஹோல் ஐ விட 5 மடங்கு பெரியது )

அதை சுற்றி வரும் அந்த ring of fire.. படத்தில் பார்க்க அவுட் ஆப் போகஸ் வடை போல இருக்கு என்று நாம் கமெண்ட் பண்ணி கொண்டிருக்கும் அந்த  வெளிச்ச வளையம் உண்மையில்  நமது காலக்சியில் உள்ள மொத்த மில்லியன் பில்லியன் நட்சத்திரங்களின் கூட்டு ஒளியை விட அதிக ஒளியை கொண்டது.
அந்த பிளாக் ஹோலின் நிறை நமது சூரியனை விட 650 கோடி மடங்கு அதிகம்.  (ஒரே ஒரு அணுக்கரு அளவு உள்ள பிளாக் ஹோல் 10 ஆயிரம் மெகா வாட் அணுஉலை அளவு சக்தியை அசால்ட்டாக கொடுக்க போதுமானது )
எனில் இதன் சக்தியை கற்பனை செய்யலாம். இது தன்னை சுற்றி உள்ள கால வெளியை கிழித்து தொங்க விட்டு கடந்த காலம் எதிர்காலம் எல்லாவற்றையும் ஒன்றாக கலக்கி சூப் ஆக்கி குடித்து கொண்டிருக்கிறது என்பதில் சந்தேகம் இல்லை. அதன் முழு சக்தி மனித கற்பனை க்கு அப்பாற்பட்டது.

என்ன ஒரு விஷயம் என்றால் இப்போ நாம் படம் எடுத்து இருப்பது 55 மில்லியன் ஆண்டுகள் பழைய படத்தை.
ஆம் அத்தனை ஒளி ஆண்டுகள் தாண்டி வந்த அரத பழைய ஒளியை தான் நாம் படம் பிடித்து இருக்கிறோம். அப்போ அங்கே இப்போ அந்த பிளாக் ஹோல் இல்லையா என்று கேட்டால் நிச்சயம் இருக்கும் பிளாக் ஹோலின் வாழ்நாளில் 55 மில்லியன் ஆண்டுகள் என்பது ஒரு கண் சிமிட்டலுக்கும் குறைவான நேரம் தான்.

கடைசியாக நாம் கவனிக்க வேண்டிய விஷயம்....
கடந்த 100 ஆண்டுகளாக பொதுவாக நம்ம விஞ்ஞானிகளுக்கு ஒரு பழக்கம் இருக்கிறது . புதிதாக எதை செய்தாலும்
அதில் ஐன்ஸ்டைன் கோட்பாட்டை சோதித்து பார்ப்பது..இதுவரை 100 கணக்கான முறை சோதிக்க பட்டு வெற்றி அடைந்து இருக்கிறது ஐன்ஸ்டைன் கோட்பாடுகள் .
அதே போல இந்த M 87 இல் ஐன்ஸ்டைன் சொன்னது படி அதீத ஈர்ப்பு விசை வெளியை காலத்தை வளைத்து காண பட வேண்டும். படம் அப்படி இருந்தால் ஐன்ஸ்ட்டைன் கோட்பாடுகள் சரி.
100 ஆண்டுகளுக்கு முன் எந்த தொழில் நுட்ப வளர்ச்சியும் இல்லாமல் ஐன்ஸ்டைன் சொல்லி சென்ற மகா உண்மைகள் கற்பனைக்கெட்டா கோட்பாடுகள் நிஜமா என்று சோதிக்க இன்னொரு வாய்ப்பு இந்த பிளாக் ஹோல் இமேஜ்.

சரி என்ன நடந்தது ??
சனி கிரகத்திற்கு கசினி என்ற விண்கலத்தை விட்டது நியாபகம் இருக்கலாம் அதிலும் ஜென்ரல் தியரி ஆப் ரிலேடிவிட்டி சோதிக்க பட்டது.. நிரூபிக்க பட்டது.. கடைசியாக 2015 இல் gravitational wave மூலமும் ஐன்ஸ்டைன் கோட்பாடுகள் நிரூபிக்க பட்டது.

அதே போல இம்முறை எடுக்க பட்ட image ஆல் பிளாக் ஹோல் நிரூபிக்க பட்டதோ இல்லையோ ஆனால் மீண்டும் ஒரு முறை சார்பியல் கோட்பாடுகள் நிரூபிக்க பட்டு தன்னை மீண்டும் நிரூபித்து இருக்கிறார்...அந்த பிளாக் ஹோல் ஐ விட அதிசயமான மனிதர்..
"ஐன்ஸ்டைன் "


பின் குறிப்பு : ஒளியை கூட தப்ப விடாத பிளாக் ஹோல் ஐ படம் பிடித்து விட்டோம் என்று ரொம்ப மகிழ்ச்சி அடைய வேண்டாம்.
ஒரு ரகசியம் சொல்கிறேன் நாம் படம் பிடித்து இருப்பது பிளாக் ஹோல் ஐ சுற்றும் ஒளி தட்டுகளையும்.. வளையங்களையும் ...அப்புறம் பிளாக் ஹோலின் நிழலையும் event horizon இல் நடக்கும்  வித்தையையும் தான்.. பிளாக் ஹோலின் நிஜ உடலை பார்க்கும் சக்தி கொண்ட கருவி இன்னுமும் உலகில் கண்டுபிடிக்க பட வில்லை என்பது தான் நிஜம்.