தேடல்_கேள்விகள் (கேள்வி 8 )

"#தேடல்_கேள்விகள் 
(கேள்வி 8 )

#ரா_பிரபு
〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️
    🎯  கேள்வி : Space இல் இந்த நட்சத்திரம் இத்தனை ஒளி ஆண்டுகள் தூரம் இருக்கிறது என்கிறார்களே. Space இல் தூரத்தை எப்படி கணக்கிடுகிறார்கள்.
- sheihana paua . Kadayanallur -
〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️〰️
   ✍️ பதில் : விண்வெளியின் முடிவற்ற கால வெளியில் கொட்டி கிடக்கும் நட்சத்திரங்களின் தூரங்கள் நமது கற்பனையின் எல்லை தாண்டிய அளவு இடைவெளி கொண்டவை என்றாலும் மனிதன் அவைகள் எவ்வளவு தூரத்தில் இருக்கிறது என்பதை பூமியில் உட்கார்ந்த இடத்தில் சொல்ல முடிவதற்கு காரணமாய் இருப்பது 'ஒளி '.

பிரபஞ்ச முழுவதிலிருந்தும் நமது பூமிக்கு வந்து சேரும் ஒளியை ஆராய்வதன் மூலம் அந்த ஒளியின் மூலங்களாகிய  நட்சத்திரங்கள் எவ்வளவு தொலைவில் இருக்கின்றன என்பதை சொல்லிவிட முடியும். எப்படி ??

பொதுவாக விண்வெளியில் தூரத்தை கணக்கிடுவதற்கு ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட வழி முறைகள் கடைப்பிடிக்கப்படுகின்றன அவற்றை ஒவ்வொன்றாக பார்ப்போம்.

முதலில் அருகில் இருக்கும் கோள்கள் மற்றும் நிலா மாதிரி  துணை  கோள்களின் தூரத்தை அளக்க உதவும் முறையை பார்போம் அந்த முறையின் பெயர்" radar mathod "

☯️ இது வேறொன்றுமில்லை கப்பலில் இருப்பவர்கள் மீயொலி யை பயன்படுத்தி கடலின் ஆழத்தை அறிய பயன்படும் அதே டெக்னிக்தான். என்ன ஒன்று இங்கே ஒலி க்கு பதிலாக ஒளியை பயன்படுத்துவார்கள். (ஒளி என்றால் ஒளியாகவே கற்பனை பண்ண கூடாது அதன் அண்ணன் தம்பிகளான மின்காந்த அலைகள், மைக்ரோ அலைகள், ரேடியோ அலைகள் ஏதுவாக வேணும் என்றாலும் இருக்கலாம் )

அருகாமை கோள்களுக்கு சுற்றுப்பயணம்  போகும்போது நாம் அனுப்பும் வானூர்தி களுக்கு சிக்னல் அனுப்பி அந்த சிக்னல் அங்கே இருந்து மீண்டும் எதிரொலிக்க பட்டு பூமியை அடைய எடுத்துக்கொள்ளும் நேரத்தை கணக்கிட்டு அதன்மூலம் அந்த கோள் இருக்கும் தொலைவை அறிந்து விட முடியும் காரணம் அந்த சிக்னல் பயணிக்கும் வேகம் என்ன என்பது நமக்குத் தெரியும். எனவே  d=  v(t/2)போட்டால் தூரம் தெரிந்து விடும். (d = distances v = velocity t = time )
இதில் நிலாவில் எல்லாம் எதிரொளிக்க கண்ணாடியே வைத்து இருக்கிறோம்.(laser
reflectors ) பூமியில் இருந்து அனுப்ப பட்ட லேசர் அந்த reflectors இல் பட்டு மீண்டும் பூமிக்கு வந்து சேரும் நேரத்தை வைத்து இந்த வினாடி நிலா எவ்வளவு தூரத்தில் இருக்கிறது என்று சொல்லி விட முடியும்.
(ஒரு போதும் நிலா நிலையான தொலைவில் இருப்பது இல்லை. நிலா மட்டும் இல்லை பிரபஞ்சத்தில் எதுவும் தான்.)

மேற்கண்ட முறைகள் எல்லாம் குறைவான தூரம் கொண்ட விண்வெளி பொருட்களுக்கு தான் செல்லுபடியாகும். நம்மால் ஒளியை கொடுத்து வாங்க முடியாத தூரம் கொண்ட நட்சத்திரங்களின் தூரம் அறிய இந்த வழி முறை செல்லுபடியாகாது . அங்கே நமக்கு உதவது தான் " parallax mathod " அல்லது "triangulation methode "

☯️ இந்த பேரலாக்ஸ் என்பது என்ன ?

உங்கள் கண் முன்னால் கையை நீட்டி பிடியுங்கள் அதில் கட்டை விரலை நீட்டி அதை ஒற்றை கண்ணால் பாருங்கள். இப்போ இந்த கண்ணை மூடிக்கொண்டு அடுத்த கண்ணால் பாருங்கள் ஒரு கோண விலகல் தெரியும் அல்லவா. இதான்  parallax. இதை வைத்து எப்படி தூரத்தை அறிய முடியும் ? 
அந்த கட்டை விரலை அப்படியே  கண்ணுக்கு அருகே வைத்து இதே சோதனையை செய்யுங்கள் இப்பொழுது ஒரு விஷயம் நமக்கு தெரியும் முன்பு கையை தூரத்தில் வைத்தபோது கோண விலகல் குறைவாகவும். கண்ணுக்கு அருகே இருக்கும் பொழுது கோண விலகல் அதிகமாகவும் இருப்பதை பார்க்க முடியும் அல்லவா.  இந்த தூரத்தை பொறுத்து கோண விலகல் மாறும் தன்மை தான் தூரத்தை அளக்க உதவுகிறது.

தூரத்தில் ஒரு நட்சத்திரத்தை பார்க்கிறோம்.
பிறகு வெகு தூரத்திற்கு சென்று அதே நட்சத்திரத்தை பார்க்கிறோம் இப்பொழுது ஒரு கோண விலகல் ஏற்படும் அல்லவா. நட்சத்திரங்கள் பொதுவாக மிக மிக தொலைவில் இருப்பவை எனவே பூமியில் ஒரு இடத்தில் நின்றுகொண்டு நட்சத்திரத்தை பார்த்துவிட்டு பூமியின் அடுத்த முனையில் சென்று பார்த்தால் கூட நீங்கள் குறித்துக் கொள்ளும்படி கோண விலகல் எதுவும் ஏற்படாது.
எனவே என்ன செய்ய வேண்டும் என்றால் ஒரு நட்சத்திரத்தை குறித்து கொண்டு பின் 6 மாதம் கழித்து அதே நட்சத்திரத்தை குறித்து கொள்ள வேண்டும். இதனால் என்ன நடக்கும் ?

நமக்கு தெரியும் பூமி சூரியனை சுற்றி வருகிறது என. எனவே 6 மாத கால இடைவெளியில் நாம் குறித்து கொண்டபோது பூமி தனது சுற்றுவட்ட பாதையில் ஒரு அரைவட்டம் அடித்து நீண்ட தூரம் கடந்து இருக்கும். இப்போது நட்சத்திரத்தை பார்க்கும் போது அது கோண விலகலை ஏற்படுத்தும் . இப்போது ஏற்படும் கோண விலகலை ட்ரிக்னோமேட்ரி முறை படி கணக்கிட்டால் நட்சத்திரத்தின் தூரத்தை சொல்லி விடலாம்.
இதற்கு முதலில் அடிப்படை விதியாக சூரியனின் தூரத்தை ( 1 astronomical unit (AU), அதாவது சூரியனின் சராசரி தூரம் 150 million kilometers )எடுத்து கொள்கிறார்கள். பிறகு arcseconds, இல் மெல்லிய கோணத்தையும் எடுத்து கொள்கிறார்கள். (இரவு வானில் கிடைத்த மெல்லிய கோண விலகல் ) இவை இரண்டையும் அடிபடையாக வைத்தே வேறு நட்சத்திரங்களில் கிடைக்கும் கோணத்தை வைத்து தூரத்தை கணக்கிடுகிறார்கள்.

ஒரு AU வை  ஒரு arcsecond, ஆல் வகுத்தால் ..கிட்ட தட்ட 30.9 trillion kilometers வரும் அதாவது ஒரு parsec என்பது =3.26 ஒளி ஆண்டுகள் ஆகும்.
இந்த தூர அளவு தான் parallax second (parsec) என்று அழைக்க படுகிறது உதாரணமாக பூமிக்கு மிக நெருக்கமான நட்சத்திரம்  Proxima Centauri இதன்  கோண அளவு parallax 0.7685 ஆகும் எனவே 1 / 0.7685 parsecs = 1.301 parsecs (4.24 ஒளியாண்டு தொலைவு )

முதல் முதலில் கி.மு 189 இல் கிரேக்க வானியலாளர்  Hipparchus, என்பர் தான் இந்த முறையை பயன்படுத்தி இரு வேறு இடங்களில் இருந்து சூரிய கிரகணத்தை காண்பது மூலம் நிலாவின் தூரத்தை கணக்கிட முடியும் என்று சொன்னார். பிறகு Cassini  என்பவர் 1672 இல் இந்த முறையை பயன் படுத்தி செவ்வாயின் தூரத்தை அளந்து காட்டினார்.

இந்த வழிமுறையை பயன்படுத்தி கிட்டத்தட்ட 300 ஒளி ஆண்டுகள் வரை (100 parsec ..) இருக்கும் நட்சத்திரத்தின் தூரத்தை சொல்லிவிட முடியும். நமது பால் வெளி திரள் காலக்சியே 30000 parsec குறுகளவு கொண்டது எனவே அடுத்த காலக்சியில் உள்ள நட்சத்திரங்களின் தொலைவை எல்லாம் அளக்க இது உதவாது. அதற்கு மேல் தொலைவு உள்ள நட்சத்திரங்கள் நாம் எந்த 6 மாத இடைவெளியில் பார்த்தாலும் எந்த கோண மாற்றமும் ஏற்படுத்தாத அளவு மிக மிக தொலைவில் இருப்பவை.அங்கே நமக்கு உதவிக்கு வருவது தான் " Cepheids method".

☯️ "Cepheids "இது ஒரு சுவாரஸ்யமான சமாச்சாரம்.
 1912, ஆம் ஆண்டு Henrietta Swan Leavitt என்பவர் ஒரு  25 குறிப்பிட்ட வகை விசேஷ நட்சத்திரங்களை ஆராய்ந்து அவைகளை Cepheid stars என்று அழைத்தார். அவைகளில் என்ன விசேஷம் என்றால் ..அவைகள் பிரகாசமாகவும் பின் ஒளி மங்கியும் பின் மீண்டும் சில நாளில் பிரகாசமாகவும் பின் மீண்டும் மங்கியும் ஒரு விட்டு விட்டு அனைந்து எரியும் விளக்கை போல தொடர்ந்து ஒளிர்ந்து கொண்டு இருப்பதை கண்டார்.  அவைகளை ஆராய்ந்ததில் அவர் கண்ட முக்கிய இரண்டு விஷயங்கள்
1. அவைகள் அனைத்து நேரத்திலும் ஒரே மாதிரியான கால ஒழுங்கில் ஒழுங்கு மாறாமல் விட்டு விட்டு எரிந்து கொண்டு இருந்தன.
2. அவைகளின் எரிந்து அணையும் கால இடைவெளி அவைகளின் உருவத்திற்கு ஏற்ப மாறுபட்டன. அதிக பிரகாசமான நட்சத்திரங்கள் பிரகாசத்திற்கும் மங்களுக்கும் அதிக  இடைவெளி எடுத்து கொண்டன.

இதன் பிறகு இதே போன்ற நட்சத்திரங்களை பக்கத்து காலக்சியிலும் கண்டுபிடித்தார்கள். இந்த கண்டு பிடிப்பு எப்படி தூரத்தை அளக்க உதவியது என்றால்.... நமக்கு அருகே உள்ள இந்த வகை நட்சத்திரங்களில் ஒளி மங்க எடுத்து கொள்ளும் நேரத்தை குறித்து கொண்டு தொலை தூர நட்சத்திரங்களின் ஒளி மங்கும் காலத்துடன் ஒப்பிட்டார்கள். இதே கால இடைவெளியுடன் ஒத்து போகும்  நட்சத்திரங்கள் இதே அளவு பிரகாசம் கொண்டவையாக இருக்க வேண்டும்.  ஆனால அவைகள் கொஞ்சம் மங்கலாக தான் நமக்கு தெரியும். காரணம் அவைகள் இருக்கும் தூரம்.
அவைகள் இருக்க வேண்டிய பிரகாசம் (real
brightness ) ஐ நமக்கு கிடைத்த பிரகாசத்துடன் ( apparent brightness ) உடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம் அவைகள் எவ்வளவு தொலைவில் இருக்கின்றன என்பதை சொல்ல முடிந்தது. ஒளியின் பிராகாச அளவு ஒப்பிடுவது எப்படி என்பதை அடுத்து வரும் வழி முறையில் சொல்கிறேன்( "standred candle " என்று ஒரு விஷயம் இருக்கிறது.)
இந்த cepheids stars method வைத்து நாம் 13 மில்லியன் ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவு வரை உள்ள நட்சத்திரங்களின் தொலைவு வரை அளக்கலாம் அதற்கு மேல் உள்ள தொலைவை அளக்க இந்த வழி முறை உதவாது. அங்கே நமக்கு உதவுவது தான்
"Supernovae method."

☯️ அடுத்த வழிமுறை பற்றி கூறும் முன் இந்த "standerd candle " என்றால் என்ன என்பதை பார்க்கலாம்.
நீங்கள் ஒரு அறையின் நடுவில் நின்று கொண்டிருக்கிறீர்கள் அந்த அறையின் நடுவில் ஒரு மெழுகுவர்த்தி எரிந்து கொண்டிருக்கிறது. இப்பொழுது அந்த காட்சியை நீங்கள் படம் பிடிக்கிறீர்கள். பிறகு கொஞ்சம் விலகிச் சென்று அந்த அறையை படம் பிடிக்கிறீர்கள். பிறகு இன்னும் கொஞ்சம் விலகி இன்னுமொரு படம். இப்படி மொத்தம் ஐந்து படம் எடுத்திருக்கிறீர்கள் என்று வைத்துக் கொள்வோம். இதில் முதல் படத்தைவிட இரண்டாம் படம் சற்றே ஒளி குறைந்து மங்கலாக காணப்படும் அல்லவா. அப்படியே 2 ஆம் படத்தை விட 3 ஆம் படமும்.
ஒவ்வொரு படத்திற்கும் இடையில் ஒளி  வேறுபாடு மட்டும் இல்லாமல் அவைகள் ஒவொண்ணும் மெழுகு வர்த்தியில் இருந்து இருக்கும் தொலைவையும் நமக்கு காட்டுகிறது அல்லவா.
 அதாவது படம் 2 இன் அளவு மங்கலாக ஒளி இருந்தால் இத்தனை மீட்டர் என்று அளந்து கொண்டால் படம் 2 யிலிருந்து படம் 3 எந்த அளவு விகிதத்தில் ஒளி குறைவாக இருக்கிறது என்பதை அளக்க முடியும் என்றால் அதை வைத்து மெழுகு வர்த்தி இருக்கும் தூரம் சொல்ல முடியும் அல்லவா. அதாவது ஒளி மங்கும் விகிதம் தூரத்திற்கு நேர்தகவு இல்  இருக்கும் அல்லவா.
இதே போல தூர நட்சத்திரங்களில் இருந்து வரும் ஒளியை பதிவு செய்தால் அதில் நிற மாலைகள் கிடைக்கும்.நிறங்களின் அந்த வரிசை நாம் மேலே எடுத்த 5 புகை படத்திற்கு ஒப்பானது. நிற மாலையில் நிறங்களின் மாற்றம் அந்த நட்சத்திரங்களின் தூரத்திற்கு ஏற்றார்போல மாறுபடும். எனவே ஒரு நட்சத்திரம் வெளியிடும் நிறமாலையை கவனிப்பதன் மூலம் அதை இருக்கும் தொலைவை நம்மால் சொல்லிவிட முடியும்.

சரி அந்த supernovae method என்ன என்பதை பார்போம்.

☯️ வெளியில் 1 பில்லியன் ஒளி ஆண்டுகள் தள்ளி இருக்கும் நட்சத்திரத்தின் தூரத்தை அளக்க முன்பு பார்த்த parallax முறையோ அல்லது Cepheid முறையோ வேலைக்கு ஆகாது. சொல்லப்போனால் அவ்வளவு தூரத்தில் இருக்கும் தனி ஒரு நட்சத்திரத்தை நமது தொலைநோக்கி கொண்டு நாம் பார்க்க கூட  முடியாது. அந்த தூரத்தில் நமது தொலை நோக்கி கண்ணுக்கு தெரிவது எல்லாம் சூப்பர் நோவாகள் மட்டும் தான்.
(ஒரு கொசுறு தகவல் சொல்லி ஆக வேண்டும் பலரும் தொலைநோக்கி என்றால் அதை கண்ணை கொண்டு வைத்து பார்ப்பது என்று மட்டுமே நினைத்துக் கொண்டிருக்கிறார்கள். ஆனால் மிக தூரத்திலிருக்கும் நட்சத்திரங்களின் ஒளியைப் பார்க்கும் தொலைநோக்கிகள் நாம் கண்ணை வைத்துகொண்டு பார்ப்பது அல்ல.  அவைகள் ஒளியை வாங்கி அந்த ஒளியை பதிவு செய்யும் தொலைநோக்கிகள் ஆகும். நாம் அந்த பதிவு செய்யப்பட்ட ஒளியை தான் பார்க்க முடியும் )

சரி சூப்பர் நோவாக்கு வருவோம். ஒரு சூப்பர் நோவா என்பது நமக்கு தெரியும் பெரிய பெரிய நட்சத்திரங்கள் தனது இறுதிக்காலத்தில் வெடித்து சிதறும் காட்சிதான் அது. ( அந்த வான வெடி நிகழ்வே பல்லாயிரம் ஆண்டுகளுக்கு நடக்கும் என்பது வேறு விஷயம் ) அந்த நேரத்தில் நட்சத்திரம் தனது வாழ்நாள் முழுவதும் வெளியிட்ட ஆற்றலை ஒரே நேரத்தில் வெளியிட்டுக் கொண்டிருக்கும் அவ்வளவு ஆற்றல் அவ்வளவு பிரகாசம். அந்த ஒளியை நாம் பூமியிலிருந்து தொலைநோக்கி மூலம் பார்க்க முடியும். மேலும் ஏற்கனவே தூரம் தெரிந்த சூப்பர் நோவாவின் பிரகாசம் மற்றும் தூரத்தின் அளவீடு நம்மிடம் வைத்து இருப்போம் (நமது standerd candle ) அதை இந்த சூப்பர் நோவாவில் கிடைத்த ஒளி தகவலை வைத்து ஒப்பிட்டு இது இருக்கும் தூரத்தை அளக்க முடியும். இந்த வழி முறைகள் 100 கோடி ஒளி ஆண்டுகள் வரை அளக்க உதவும்.

இப்போது இதையும் தாண்டி அதாவது 100 கோடி ஒளியாண்டுகளையும் தாண்டி இருக்கும் தூரத்தை எப்படி அளப்பது என்று பார்க்கலாம் இதற்கு உதவுவது தான் "Redshift and Hubble's Law"

☯️ 1929, Edwin Hubble என்பவர் இந்த பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது என்கிற கருத்தை சொன்னார். எவ்வளவு வேகத்தில் விரிவடைகிறது என்கிற கணக்கையும் கொடுத்தார். அந்த கணக்கு மிகத் துல்லியமானது அல்ல என்றாலும் அந்த கணக்கு உதவக்கூடியது அவர் சொன்னது வினாடிக்கு 65 kilometers ஒவொரு  megaparsec கும் விரிவடைகிறது என்றார். (Parsec என்பதை முன்னவே பார்த்தோம் கிட்ட தட்ட 3 ஒளி ஆண்டுகள் என்று. megaparsec என்பது 1 Mpc = 3 x 106ஒளி ஆண்டுகள்).

எனவே நம்மை விட்டு விலகி செல்லும் காலக்சி இருக்கும் தொலைவை அறிய அதன் திசை வேகம் இருந்தால் போதும் .அந்த திசை வேகம் நமக்கு கிடைத்த ஒளியின் டாப்ளர் விளைவு மூலம் (தூரம் செல்ல செல்ல ஒளி குறைவது ) அறியலாம்.நமக்கு தொடர்ச்சியாக கிடைக்கும் நிறமாலைகள் அவைகள் விலகி செல்லும் வேகத்தை நமக்கு சொல்லி விடும்.
இந்த திசை வேகத்தை மேலே பார்த்த hubble சமன்பாடில் போட்டால் அந்த காலக்சியின் தொலைவை கண்டு பிடித்து விடலாம். ஹபுள் போட்ட கணக்கு சரியா என்று நமக்கு தெரியாது அதை சரி பார்க்க வேறு வழி இல்லை. அது தவறாக இருக்கும் பட்சத்தில் இந்த வழிமுறை படி நாம் கணித்து சொன்ன கேலக்ஸி யின் தூரங்கள் அனைத்தும் தவறானவையே. எனினும் இன்றும் அது சரியாக இருக்கும் என்றே நம்ப படுகிறது.

இங்கே ஒரு விஷயம் கவனித்தோம் என்றால் இந்த விரிவடைதல் பிரபஞ்சத்தின் மொத்த "மாஸ் " ஐ பொறுத்தது . எனவே இந்த விரிவடைத்தல் கணக்கு பிரபஞ்சத்தின் total amount of matter ஐ விளக்க முடிய கூடியது மேலும் டார்க் மேட்டரை பற்றிய தகவலையும் கூட தர கூடியது.இது ஐன்ஸ்டைன் கருத்து.


-ரா.பிரபு -