ஈர்ப்பு அலைகள் – பகுதி 3

அடிப்படை பெளதிகம் பற்றி பேசலாம் என்று மீண்டும் அடுத்த வாரமும் சந்திப்பு/உரையாடல் தொடர்ந்தது.

அருண்: “மிக சுவாரசியமான வரலாறு விஷயங்களைப் போன வாரம் அலசினோம். இந்த வாரம், என்ன பேசப் போறோம், சார்?”

“முதல்ல அடிப்படை புரிதல் என்பது விஞ்ஞானத்தில் மிகவும் முக்கியம். முதல் கோணல் முற்றிலும் கோணல் என்றாகிவிடக் கூடும். ஒரு கேள்வியுடன், இன்றைய உரையாடலைத் தொடங்கலாம். ஈர்ப்பு அலைகள் பற்றி விஞ்ஞான ரீதியாக உனக்கு என்ன தெரியும்?”

அ: ”ஒளியின் வேகத்தில் பயணிக்கும் அலைகள் இவை என்று கேள்விப்பட்டுள்ளேன். மிகவும் குறைந்த அலைவீச்சு (amplitude) கொண்டவை இந்த அலைகள் என்றும் தெரியும்”

“பாராட்டுகள். நீ சொல்வது இரண்டும் சரியானவையே. அலைவீச்சு எவ்வளவு குறைவு என்று தெரியுமா?”

அ: “சரியாகத் தெரியாது”

“பூமியிலிருந்து அளக்கும் பட்சத்தில், ஒரு அணுவிற்குள்ளிருக்கும் ப்ரோட்டானை விடச் சிறியது (10^-18 meters). இதை, மிகத் தெளிவாகப் புரிந்து கொள்ளுதல் அவசியம். உதாரணத்திற்கு, ரேடியோ அலைகளின் நீளம் (mm to km) அலைவீச்சு, தூரத்துடன் குறைந்தாலும், வெகு தொலைவுவரை (பல்லாயிரம் கிலோ மீட்டர் வரை) இவற்றை நம்மால் அளக்க முடியும். அடுத்தபடியாக, மைக்ரோவேவ் (microwave) அலைகளின் நீளம் (1 mm to 10 cm), சில கிலோமீட்டர் தூரம் வரை நம்மால் அளக்க முடியும். அடுத்து வருவது அகச்சிகப்பு (Infrared) அலைகளின் நீளம் (700 nm to 1 mm) சில மீட்டர்கள் வரை நம்மால் உணர்ந்து கொள்ள முடியும். நம் கண்ணுக்குத் தெரியும் ஒளி அலைகளின் நீளம் (400 nm to 700 nm) தூரத்திற்கு ஏற்ப இவற்றை அளப்பது கடினமானாலும், சில மீட்டர்கள் வரை அளக்க முடியும். அடுத்து வருவது அல்ட்ரா வைலட் (untraviolet) கதிர்களின் அலை நீளம் (10 nm to 400 nm). இவற்றை நம் காற்று மண்டலம் தடுத்து விடுவதால், இவற்றை அளப்பது கடினம். இதன் அடுத்த படி, எக்ஸ் கதிர்கள் (X-rays 0.01 nm to 10 nm). இவை பொருட்கள் உட்கொள்வதால், அளப்பது இன்னும் கடினம். கடைசியாக காமா கதிர்களின் (Gamma rays) அலை நீளம் (< 0.01 nm) இன்னும் பெரிய சவால். இவற்றை எல்லாவற்றையும் விட மிகப் பெரிய சவால் ஈர்ப்பு அலைகள் என்று புரிந்திருக்கும் என்று நினைக்கிறேன். வேறு என்ன தெரியும்?”

மஞ்சு: “மற்ற மின்காந்த சக்திகளைப் போல, இவற்றுக்கும் இரு polarization – linear and circular உண்டு என்று படித்தேன்”

“மிகக் சிறப்பு. நம் பள்ளி புத்தகங்கள் சொல்வதைப் போல எல்லாவற்றையும் இங்கு பட்டியலிட்டு விட்டோம். மற்ற கதிர்களைக் கண்டறிவதற்கும் (detection) இதற்கும் என்ன வித்தியாசம்?”

ம: “மிக மிகச் சின்ன அலைவீச்சுடைய இவற்றைக் கண்டறிவது மிகப் பெரிய சவால். ஆனால், இதில் உள்ள சிக்கல், சின்ன அளவைத் தாண்டி ஏதோ ஒன்று இருக்கிறது. ஆனால் என்னவென்று புரியவில்லை”

“சரி, இதை வேறு விதமாக அணுகுவோம். உலகில் அதிக மனிதர்கள் வசிக்கும் நாடு இந்தியா. இங்குள்ள 140 கோடி மனிதர்கள், ஒரு நாளில், ஒரே நேரத்தில், 3 அடி குதித்தால், ஈர்ப்பு அலை ஒன்று உருவாகுமா?”

அ: “நிச்சயமாகத் தெரியவில்லை சார்”

“மிகக் சிறிய ஈர்ப்பு அலை ஒன்று உருவாவது உண்மை. அதன் அளவு அத்தனை சிறிதென்பதால், நம்மால் உணரவும் முடியாது, அளக்கவும் முடியாது. இதற்குக் காரணம், பூமி என்கின்ற பெரிய கிரகத்திற்கு முன், 140 கோடி மக்கள் உருவாக்கும் ஈர்ப்பு அலை ஒரு விண்பெளதிக அளவில் ஒரு விஷயமே அல்ல. இதை வேறு விதமாகச் சொன்னால், ஈர்ப்பு அலைகள், பூமியைச் சற்று அசைக்க வேண்டும். அதைத்தான் நாம் இங்கு அளக்க முற்படுகிறோம். மற்ற மின்காந்த அலைகளின் வேகம் ஒன்றாக இருக்கலாம். அவற்றை அளக்க, அவை, நம் பூமியை ஒன்றும் செய்ய வேண்டாம். இதைப் புரிந்து கொண்டால், இது எவ்வளவு பெரிய சவால் என்று புரிய வரும்!”

அ: “இந்த ஆட்டத்துக்கு வரலை சார். எப்படி ஏதோ மிகச் சன்னமான ஒன்று பூமியை அசைக்குமாம் – அதை நாம் அளக்க வேண்டுமாம். இதெல்லாம் சாத்தியமா சார்?”

“இப்படி ஆரம்பத்திலேயே ஜூட் விட்டு விலகினால் எப்படி? அதுதான் விஞ்ஞான சவால். அதைத்தான் விஞ்ஞானிகள் சாதித்துக் காட்டியுள்ளார்கள். இதனால்தான், இவர்கள் கொண்டாடப் படுகிறார்கள். சும்மா, நோபல் பரிசு என்று படித்து விலகும் விஷயமல்ல இது”

ம: “சரி, எந்த விதமான நிகழ்வுகள் இவ்வகை ஈர்ப்பு அலைகளை உண்டாக்கும்? அதை எப்படி நம்மால் அளக்க முடியும்?”

“முதல் விஷயம், நம் பூமி அருகே மிகப் பெரிய ஈர்ப்பு அலை உருவாக்கும் நிகழ்வு ஒன்று நடந்தால், நம் பூமியே சிதறி ஒன்றுமில்லாமல் போய்விடும். உதாரணத்திற்கு, நூற்றைம்பது மில்லியன் கிலோமீட்டர் தொலைவில் உள்ள சூரியன், நொடிக்கு, 25,000 ஹைட்ரஜன் அணுகுண்டுகள் வெடித்து உருவாகும் சக்தியை, பல பில்லியன் ஆண்டுகளாகச் செய்து வந்துள்ளது. இப்படி நொடிக்கு நொடி உருவாகும் இந்த ராட்சச சக்தி, புதிதாக, எந்த ஈர்ப்பு அலையையும் உருவாக்குவதில்லை”

ம: “என்ன சொல்ல வரீங்க சார்? அதைவிட மிகப் பெரிய தாற்காலிக சக்தி நிகழ்வு ஒன்று நிகழ்ந்தால் மட்டும்தான் ஈர்ப்பு அலைகள் உருவாகும் என்று சொல்றீங்களா?”

“உண்மைதான். விண்பெளதிகத்தில், நம்முடைய சூரியன் ஒரு அடிப்படை எடையைச் சொல்வதற்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. நம் சூரிய குடும்பம் இயங்க ஒரு முக்கிய காரணம், சூரியன் என்ற நட்சத்திரத்தின் எடை. இதை Solar mass என்ற அடிப்படை அளவாக வைத்துள்ளார்கள். ஒரு மிகப் பெரிய ஈர்ப்பு நிகழ்விற்குக் காரணமாக இருக்கப் போவது பல நூறு அல்லது பல கோடி Solar mass கொண்ட பொருட்களின் மோதல். ஏன் நூறிலிருந்து பல கோடி வரை இந்த அளவு வேறுபடுகிறது?”

அ: “அது நிகழ்வின் தூரத்தைப் பொருத்து இருக்கலாம் என்று தோன்றுகிறது”

“முற்றிலும் சரி. ஒரு சலனமில்லாத ஏரியை நினைத்துப் பாருங்கள். நீங்கள் நிற்கும் இடத்திலிருந்து 20 அடி தள்ளி நிற்கும் உங்கள் நண்பன், அதில் ஒரு சிறிய கல்லை எறிகிறான் என்று வைத்துக் கொள்ளுங்கள். அவன் எறிந்த கல்லினால் உருவாகும் அலையை உங்களால் பார்க்க முடியும். அதே நண்பன், ஒரு கிலோமீட்டர் தள்ளி, அதே ஏரியில், அந்தக் கல்லை எறிந்தால் அதனால் உருவாகும் சின்ன அலையை உங்களால் அறிய முடியுமா? மிகப் பெரிய பாறையைத் தூக்கி ஏரியில் எறிந்தால் மட்டுமே உங்களால், அவன் உருவாக்கிய அலையைப் பார்க்க முடியும்”

ம: “அப்படி ஈர்ப்பு அலைகளை உருவாக்கும் பாறைகள் எது சார்?”

“நல்ல வேளையாக, விண்வெளி ஆராய்ச்சியில் அத்தகைய சில பாறைகளை விஞ்ஞானிகள் பட்டியலிட்டு வைத்திருந்தார்கள். இரண்டு மோதும் பெரிய கருந்துளைகள் (large colliding black holes) , அல்லது இணையும் நியூட்ரான் (neutron star merger) நட்சத்திரங்கள், சரியான தூரத்தில், நிகழ்ந்தால், அந்த மோதலால்/சேர்தலால் உருவாகும் ஈர்ப்பு அலையை நம்மால் பூமியில் உணர முடியும். நமது ஈர்ப்பு வயலை (spacetime), இவற்றால், தாற்காலிகமாக, சற்று சலனப்படுத்த முடியும். ராட்சச நட்கத்திரங்கள் தங்களுடைய இறுதிச் சடங்கின் பொழுது வெடிக்கும் வெடிப்பினால் உருவாகும் Supernova போன்ற நிகழ்வு இவ்வகை தாற்காலிக ஈர்ப்பு அலையை உருவாக்க முடியும்.”

ம: “கருந்துளை புரிகிறது. ஆனால், நியூட்ரான் நட்சத்திரம் மற்றும் சூப்பர் நோவா என்னது சார்?”

“கருந்துளைகள் புரிந்ததாகவே வைத்துக் கொள்வோம். நியூட்ரான் நட்சத்திரம் மற்றும் சூப்பர் நோவா இரண்டிற்கும் சம்பந்தம் உண்டு. இந்த இரண்டு வஸ்துக்களைப் புரிந்து கொள்ள, இன்னும் கொஞ்சம் விண்பெளதிகம் தேவைப்படுகிறது. இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் பல்லாயிரம் கோடி நட்சத்திரங்கள் உள்ளன. மனித வாழ்க்கையைப் போல, நட்சத்திரங்களுக்கும் பிறப்பு, மற்றும் மரணம் உண்டு. வித்தியாசம், மனித வாழ்கையை ஒப்பிடுகையில், இது, பல கோடி ஆண்டுகள் என்று கணக்கிடப்படும் வாழ்க்கை. அதுவும், மனித வாழ்க்கையைப் போல, திடீர் மற்றும் ஆரவாரமற்ற மரணம் என்பது நட்சத்திர வாழ்வில் கிடையாது. நட்சத்திரங்களுக்கு, வயதாவது எப்படி? அதன் அணு எரிபொருள் குறைந்து கொண்டே வரும். சில, பெரிய நட்சத்திரங்கள், தங்களுடைய எரிபொருள் குறைந்தவுடன், ஏராளமாக தன்னைச் சுறுக்கிக் கொண்டு ஒரு பெரிய களேபரத்தை நடத்தும். அப்படிப்பட்ட களேபரம் சூப்பர் நோவா என்று அழைக்கப்படுகிறது. தன்னிடம் உள்ள பொருள் மற்றும் வாயுக்களை விண்வெளியில் வெகுதூரம் பீய்ச்சி அடிக்கும். இவ்வகை களேபரம் உருவாக்கிய முக்கிய பொருட்களில், பூமி, நீங்கள், நான், நாய்க்குட்டி, யானை, மலைகள், தண்ணீர் எல்லாம் அடங்கும்!  அடுத்த முறை சினிமா நட்சத்திரங்களைப் பின் தொடரும் பொழுது சற்று சிந்தியுங்கள். நாமெல்லாமே நட்சத்திரத்தினால் உருவாக்கப்பட்டவர்கள்!”

ம: “எப்படி அவ்வளவு நிச்சயமாக சொல்ல முடியும்?”

“குவாண்டம் பெளதிகம், மற்றும் விண்வெளி பெளதிகம் இந்தக் கேள்வியை பல நூறு ஆண்டுகளாக ஆராய்ந்ததில் வந்த முடிவு இது. அதைப் பற்றி இன்னொரு உரையாடல் தனியாக வைத்துக் கொள்வோம். இப்பொழுது நாம் ஈர்ப்பு அலைகள் பற்றி மட்டுமே பேசுவோம்.”

அ: “சரி, நியூட்ரான் நட்சத்திரம்?”

“சில சமயங்களில், சூப்பர் நோவா களேபரத்துடன், ஒரு நட்சத்திரத்தின் கதை முடிந்து விடுவதில்லை. நட்சத்திரத்தின் கரு மிக, மிக அடர்த்தியாகிவிடும். உதாரணத்திற்கு, ஒரு சர்க்கரை படிகம், 1 டிரில்லியன் கிலோகிராம் கனக்கும்! அதன் ஆரம் 10 முதல் 20 கிலோமீட்டர் தான். ஆனால், அதன் கனம், 1 முதல் 2 சூரிய மாஸ்! பிரபஞ்சத்தில், இத்தகைய நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள், ஜோடியாக உருவாகும் வாய்ப்பு உள்ளது. இத்தகைய ஜோடி, கடைசி நடனமாக, கைகோர்த்து, அருகே வருகையில், இதன் அபரிமிதமான எடையில், ஒரு ராட்சச ஈர்ப்பு அலை, தாற்காலிகமாக உருவாகும். இத்தகைய ஈர்ப்பு அலைகளை பூமியிலிருந்து நம்மால் உணர முடியும் என்று விஞ்ஞானிகள் முடிவெடுத்தனர். இதை விண்வெளி விஞ்ஞானிகள் ஒப்புக் கொண்டாலும், எப்படி இதை அளப்பது என்பது ஒரு மிகப் பெரிய விஞ்ஞானச் சவால். இதற்காக, ஒரு 50 ஆண்டுகள், பல்லாயிரம் விஞ்ஞானிகளின் உழைப்பு, தேவைப்பட்டது”.

அ: “Interesting. சும்மா, ஈர்ப்பு அலைகள் என்பதன் பின்னால், இத்தனை விஷயங்களா?”

“அடுத்த வாரம், இந்த ஈர்ப்பு அலைகளைப் பதிவு செய்ய என்னவெல்லாம் செய்தார்கள் என்று பார்க்கலாம்”