சென்ற வார விவாதமான CMB –யில் துவங்கி, ஈர்ப்பு அலை வாணவியலின் எதிர்காலம் வரை விரிவாக அலசினோம்.

”சென்ற வாரம் மேல்வாரியாக நாம் பேசிய CMB எவ்வளவு, நம் விண்வெளிப் புஇதலுக்கு முக்கியம் என்பதற்கு, ஒரு அருமையான விடியோவுடன் தொடங்குவோம். 

இதன் தொடக்கம், முன்னமே சொன்னது போல, பெருவெடிப்பிற்குப் 380,000 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு. பெருவெடிப்பிற்குப் பிறகு எல்லாம் ஒரு plasma நிலையில் இருந்ததால், எந்த ஒரு கதிரியக்கமும் சாத்தியமில்லை. இந்த 380,000 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, மெதுவாக ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் அணுக்கள் உருவாக வாய்ப்புள்ளது. இந்தத் தருணத்தில் புறஊதா (Ultraviolet) அல்லது ஒளியாக இருந்த இந்நிலை, நம்மை வந்தடையும் காலத்தில் (ஏறக்குறைய 13.8 பில்லியன் ஆண்டுகள்), அது மைக்ரோவேவ் கதிரியக்கமாக மாறிவிட்டது. இந்த இடைப்பட்ட காலத்தில் பின்நோக்கிச் செல்ல எந்த முறையும் நம்மிடம் இதுவரை இல்லை. அத்தனை தூரத்திலிருந்து எவ்வகை சமிக்ஞைகள் நமக்கு கிடைக்க வாய்ப்புள்ளது? இன்றைய ஆராய்ச்சிபடி, முதலில், இந்த CMB –ல் எந்த மாற்றமும் இல்லை என்பது ஒரு முட்டுக்கட்டையாக இருந்தது. இன்று, விஞ்ஞானிகள், பல சின்ன வெப்ப மாற்றங்களைக் கண்டுள்ளார்கள். இந்த சின்ன வெப்ப மாற்றங்கள், பிரபஞ்சத்தில் பல நட்சத்திரங்கள் உருவாகக் காரணம் என்பது விஞ்ஞானத்தில் ஒப்புக் கொள்ளப்படுகிறது. ஆக, இந்த சிறு மாற்றங்களிலிருந்துதான், நட்சத்திரம், நட்சத்திரங்களிலிருந்து கிரகங்கள், கிரகங்களிலிருந்து அபூர்வமாக உயிர், நீங்கள், நான் எல்லாம் அடங்கும்!”

அருண்: “இதற்கும், ஈர்ப்பு அலைகளுக்கும் என்ன சம்பந்தம்?”

“நீ கேட்பாய் என்று தெரியும்! இன்று நம்மிடம் அந்த 380,000 ஆண்டுகளுக்கு முன் பயணிக்க ஒரு வழி புதிதாகக் கிடைத்துள்ளது. அது, ஈர்ப்பு அலை. ஒளியின் வேகத்தில், ஈர்ப்பு அலை பயணித்தாலும், ஒளியைப் போல, தூரம் அதிகமாவதால், மாறுவதில்லை. அதன் சக்தி மட்டுமே குறைகிறது. இத்தனை ஆண்டுகளுக்குப் பின், அத்தனை சன்னமான அலைகளைப் பதிவு செய்வது சாத்தியமில்லை. ஆனால், ஒன்று மட்டும் நிச்சயம் – பெரு வெடிப்பிறகுப் பிறகு, இந்தப் பிரபஞ்சம் அதிவேகமாக விரிவடைந்தது. அதிவேக விரிவடைப்புடன், அங்கிருந்த பொருட்களின் திண்மை, நிச்சயமாக விண்வெளியில் மிகப் பெரிய ஈர்ப்பு அலைகளை உருவாக்கியிருக்கும். அதில் சந்தேகம் எதுவும் இல்லை. இவற்றின் பாதிப்பு, CMB –ல் இருக்க வாய்ப்புண்டா? 

விஞ்ஞானிகள், CMB –ஐ வெறும் வெப்பம் மற்றும் குளிர் என்று ஆராய்வதோடு நிற்காமல், அதன் polarization –யும் ஆராய்ந்ததில், இந்த கதிரியக்கத்தில், குழந்தை பிரபஞ்சத்தின் plasma நிலையில் உருவான ஈர்ப்பு அலைகளின் கையெழுத்து எங்கும் படர்ந்துள்ளது! இந்த polarization சற்று டெக்னிகலான விஷயம் – அதனால், இங்கு விவரிக்கப் போவதில்லை.”

மஞ்சு: “ஈர்ப்பு அலை வாணவியலின், அடுத்த கட்ட ஆராய்ச்சி முயற்சிகள் என்னவென்று மேல்வாரியாகச் சொல்ல முடியுமா?”

”பொதுவாக, ஈர்ப்பு அலை முதல் பதிவிற்குப் பிறகு, விஞ்ஞான சமூகத்தால் உணரப்பட்ட விஷயம், இன்றைய விண்வெளி பெளதிகப் பிர்ச்சினைகள், எந்த ஒரு கருவி/நுட்பம் துணையாகவும் தீர்க்க முடியாது. இந்தப் பிரச்சினைகளைத் தீர்க்க, பலவித நுடபங்களைக் கையாள வேண்டும். அதாவது, மின்காந்த, காமா மைக்ரோவேவ் மற்றும் ஈர்ப்பு அலை விண்பெளதிகம் எல்லாம் கைகோர்த்தால் மட்டுமே இது சாத்தியம். இதை multi messenger astronomy என்று சொல்லப்படுகிறது. பொதுவாக, விண்வெளி விஞ்ஞான ஆராய்ச்சியில் உள்ள மிகப் பெரிய நிர்வாகப் பிரச்சினைகள்:

1. விண்வெளி ஆராய்ச்சி முயற்சிகளின் அதிக முதலீடு 
2. முதல் காரணத்தால், ஏராளமாக நேரமெடுக்கும் ஆராய்ச்சி உருவாக்கப் பணிகள். உதாரணத்திற்கு, JWST, விண்வெளிக்குச் சென்று பயன்தர ஏறக்குறைய 40 ஆண்டுகள் பிடித்தது. சில விண்வெளி ஆராய்ச்சியாளர்கள், துறையை விட்டு ஓய்வெடுத்து விட்டார்கள். 

இந்தக் காரணங்களால், இருக்கும் பல வசதிகளைப் பயன்படுத்தி ஆராய்ச்சியைத் தொடர்வது ஒன்றுதான் வழி. இதுவும் மற்ற தொழில்நுட்பக் காரணங்களினாலும், multi messenger astronomy இன்று ஒரு வழக்கமான அணுகுமுறையாக மாறிவிட்டது. ஒரு பெரிய விண்வெளி நிகழ்வு நடக்கப் போவதை, ஏதாவது மின்காந்த தொலைநோக்கி ஒன்று திட்டவட்டமாக அறிவித்தால், மற்ற நுட்பங்கள், உடனே, அதில் பங்கெடுத்து, நிகழ்வை பல முறைகளிலும் பதிவு செய்கிறார்கள். பதிவு செய்த டேடாவை, எல்லா கணினி வசதிகளும் ஆராய்கின்றன. இந்தத் துறை, அதிவேகமாக வளர்ந்து வருகிறது”

அ:”Multi messenger astronomy, நல்ல ஒரு கூட்டு முயற்சி. ஆனால், ஈர்ப்பு அலைகள் ஆராய்ச்சியில், அடுத்த கட்டம் எதுவாக இருக்கும்?”

”நீ சொல்வது நியாயமான கருத்து. விஞ்ஞானிகள், ஒரு வெற்றியைப் பார்த்தவுடன் அப்படியே நின்று விடுவதில்லை. அடுத்த கட்ட முயற்சி, 2016 –ல் தொடங்கிவிட்டது. இதில் இரண்டு விஷயங்கள் அடக்கம். முதல் விஷயம், இந்தியாவில், மகாராஷ்ட்ராவில் இந்திய லைகோ அமைக்க ஒப்பந்தம் 2019 –ல் கையெழுத்திடப்பட்டது. இந்த அமைப்பின் இணையதளத்தில் அதிக செய்திகள் இல்லை. இதன் நில ஒதுக்கீடு, மற்றும் கட்டுமான வேலைகள் தொடங்கிவிட்டன என்று மட்டும் தெரிய வருகிறது. நடைமுறைக்கு இந்த அமைப்பு பங்கெடுப்பது இன்னும் சில வருடங்கள் பிடிக்கும். 

https://www.ligo-india.in/

2030 –களில் பயனளிக்கும் என்று நம்புவோம். அடுத்தபடியாக, விஞ்ஞான உலகில் மிகவும் சுவாரசியத்தை உண்டாக்கிய விஷயம் லிசா என்ற விண்வெளியில் ஈர்ப்பு அலைகள் பதிவு செய்யும் முயற்சி”

ம: “விண்வெளியில் லிசா இன்று உள்ளதா?”

“இல்லை. இதன் வடிவமைப்பு மிகவும் அற்புதமான ஒன்று. இதற்கு நிதி ஒதுக்கீடு செய்வதற்கு முன், அதற்கான ஒரு proof of concept விண்வெளியில் ஆராய்ந்து, இது சாத்தியமா என்று பார்த்தார்கள். இதற்கு LISA Pathfinder என்று பெயரிட்டார்கள். இந்த சோதனை எதிர்பார்த்ததை விட வெற்றி பெற்றதால், நம்பிக்கை பிறந்துள்ளது. லிசா என்பது வெறும் பெயரல்ல – Laser Interferometer Space Antenna (LISA). 2035-40 –ல் இது விண்வெளியில் செயல்படும் என்று நம்பப்படுகிறது. விண்வெளி ஆராய்ச்சியில் பெரும் மாற்றங்களை இது கொண்டு வரும் என்ற நம்பிக்கை விஞ்ஞானிகள் மத்தியில் உள்ளது.”

அ: “கொஞ்சம் இதன் வடிவமைபைப் பற்றி சொல்ல முடியுமா?  லைகோவிற்கும் இதற்கும் என்ன வித்தியாசம்?”

“நிலத்தில் இருக்கும் ஒளி தொலைநோக்கிக்கும், ஹப்பிள் தொலைநோக்கிக்கும் நிறைய வித்தியாசம் உள்ளது. ஹப்பிள் தொலைநோக்கிக்கு மேகம், பணி, மழை என்ற எந்த தடையும் இல்லை. ஆனால், பூமியைச் சுற்றிக் கொண்டே இருக்க வேண்டும். சுற்றும் வேகத்திலும் துல்லியமாக விண்வெளிப் பொருட்களைப் பதிவு செய்ய வேண்டும், அதன் அம்சங்களை அளவிடவும் வேண்டும். இன்று, வெற்றிகரமாக JWST அதன் பணியை, அகச்சிகப்பு band –ல் செய்து வருகிறது.

லிசாவின் முதல் தோழன், நிலத்தில் உள்ளது போல, நடுக்கங்கள் மற்றும் அதிர்வுகள் கிடையாது. ஆனால், விண்வெளியில் solar flares போன்ற விஷயங்களைச் சமாளிக்க வேண்டும். நிலத்தில் உள்ளது போல, நீண்ட குழாய்கள் சாத்தியமில்லை. ஆனால், விஞ்ஞானிகள் மிக வித்தியாசமான வடிவமைப்பைக் கொண்டு, நிலத்தில் செய்ய முடியாததை, முடியும்படி யோசித்திருக்கிறார்கள்.”

அ: “அது என்ன நிலத்தில் செய்ய முடியாதது, விண்வெளியில் முடியும்?”

“முதலில் லிசா என்பது ஒன்றல்ல, 3 விண்வெளிக் கலங்கள். இவை முக்கோண அமைப்பில் பூமியைச் சுற்றி வலம் வரும். ஒரு கலத்திலிருந்து இன்னொன்றிற்கு உள்ள தூரம் 2.5 மில்லியன் கிலோமீட்டர்கள். அதாவது ஒளி, ஒரு கலத்திலிருந்து இன்னொன்றைச் சென்றடைய 8.3 நொடிகள் ஆகும்! இந்த தூரம் துல்லியமாக எப்பொழுதும் இருக்கும்படி, இந்தக் கலங்களில் மிகச் சிறிய மோட்டர்கள் இயங்கும். எதற்காக இத்தனை தூரம் தள்ளி இக்கலங்களைப் பறக்க விட வேண்டும்?”

ம: “மிக மிகத் தொலைவில் உள்ள நட்சத்திரங்களினால் நிகழும் ஈர்ப்பு அலைகளை பதிவு செய்யவாக இருக்குமோ?”

“நல்ல guess. ஆனால், சரியல்ல. லைகோவின் இரு கரங்களின் நீளம், 4 கிலோமீட்டர்கள். இதில் உள்ள Fabre Pivot cavities மூலம், இந்த நீளத்தை 1,300 கிலோமீட்டராக மாற்றுகிறார்கள். ஆனால், விண்வெளியில் Fabre Pivot cavities சாத்தியம் இல்லை. லைகோவின் அடிப்படை திறமை 500 Hz பதிவு செய்ய முடியும். இந்த நீளத்தை 2.5 மில்லியன் கிலோமீட்டராக நிட்ட முடிந்தால், அந்தக் கருவியால், 0.12 Hz –ஐ பதிவு செய்ய முடியும்!”

அ: “எதுக்கு 0.12 Hz –ஐ பதிவு செய்ய வேண்டும்?”

”காரணம் உள்ளது. நம்முடைய பால்வழி நட்சத்திர மண்டலத்தை எடுத்துக் கொள்வோம். இதில், பல்லாயிரக் கணக்கான compact binaries என்று சொல்லப்படும் ஜோடிகள் உள்ளன. இதை வேறு விதமாகச் சொன்னால், இவை, உரசும் வெள்ளைக் குறுநட்சத்திரங்கள் (white dwarfs), நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் மற்றும் சிறிய கருந்துளைகள். இவை அவசியம் ஈர்ப்பு அலைகளை உண்டாக்குகின்றன. ஆனால், லைகோ போன்ற அமைப்புகளால், அவற்றை உணர இயலாது. இவ்வகை compact binaries உருவாக்கும் ஈர்ப்பு அலைகளை, லிசாவால் பதிவு செய்ய முடியும். அத்துடன், மிக முக்கியமாக, நமது பல்லாயிர பிரபஞ்சம் பற்றிய விஞ்ஞானக் கேள்விகளுக்கு, இவை பதில் அளிக்கும் என்று நம்பப்படுகிறது.”

ம: “அத்தனை சன்னமான விண்வெளி மாற்றத்தை எப்படிப் பதிவு செய்வது?”

“பூமியிலிருந்து நிச்சயம் இயலாது. விண்வெளியிலிருந்து நிச்சயம் முடியும் என்று லிசா விஞ்ஞானிகள் சொல்கிறார்கள். இதற்குக் காரணம், பல மில்லியன் கிலோமீட்டர் உள்ள மூன்று கலனமைப்பு. அத்துடன் விண்வெளியில் brown dwarfs என்ற குள்ள நட்சத்திரங்களைச் சுற்றும் கிரகங்களை நம்மிடம் உள்ள எந்த வசதியாலும் பதிவு செய்ய முடியவில்லை. விஞ்ஞானிகள் 15,000 முதல் 25,000 வரை, இவ்வகை கிரகங்கள் இருக்கக்கூடும் என்று கணித்துள்ளார்கள்.”

அ: ”2.5 மில்லியன் கிலோமீட்டர் என்றவுடன், சில சந்தேகங்கள், அவசியம் தோன்றுகிறது. அத்தனை சக்தி வாய்ந்த லேசர்கள் நம்மிடம் உள்ளதா? இரண்டாவது கேள்வி, லைகோவில், 4 கிலோமீட்டர் தொலைவில், துல்லியமாக ஒரு லேசர் கதிரை சிதறாமல் கொண்டு செல்ல, பல தொழில்நுட்ப வளர்ச்சிகள் தேவைப்பட்டது. எப்படி 2.5 மில்லியன் கிலோமீட்டர் தொலைவில் உள்ள இன்னொரு கலனிற்குச் சென்றடைவதற்குள் லேசர் கதிரை சிதறாமல் பார்த்துக் கொள்வது?”

“மிக அருமையான கேள்விகள். முதலில், இரண்டாவது கேள்விக்கு பதிலளிக்கிறேன். சைனா கடையில் கிடைக்கும் லேசர் குறிகள் பொது வெளியில் எல்லோரும் அறிந்த ஒன்று. இதனால், லேசர் என்றவுடன், ஒரு சின்னப் புள்ளி வடிவத்தில் 8 நொடிகள் பயணித்து இன்னொரு கலனைச் சென்றடையும் என்று நீ எதிர்பார்ப்பது புரிகிறது. அது இயலாத காரியம். ஒரு 20 கிலோமீட்டர்கள் அளவில், லேசர் கதிர் இன்னொரு கலனைச் சென்றடைந்தால் போதுமானது! அகச்சிகப்பு அதிர்வெண் அருகே 2 வாட் லேசர், இந்த 2.5 மில்லியன் கிலோமீட்டரை கடந்து ஒரு 20 கிலோமீட்டர்கள் அளவு பிம்பத்தை அனுப்ப முடியும் என்பது வடிவமைப்பாளர்களின் ஒரு குறிக்கோள். இந்த லேசர் கதிரை உணரும் உணர்வியில் பல திறமைகள் அடங்கும், இடைப்பட்ட விண்வெளியில் ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவின் 50 –ல் ஒரு பங்கு அதிர்வு இருந்தாலும், பதிவு செய்யும் திறன் கொண்டது!”

ம: “இது இன்னும் நிகழ 2035 வரை காத்திருக்க வேண்டும் இல்லையா?”

“குறைந்தபட்சம் 2035. கடந்த 50 ஆண்டுகளாக இத்தகைய பெரிய முதலீடுகள் ஆமை வேகத்தில் நகருகின்றன. 2040 –க்குள் நிகழும் என்று நினைக்கிறேன். லிசா பற்றிய மிக ஆழமான விடியோ இங்கு பாருங்கள். அதில் பங்கேற்கும் ஷேன் என்ற விஞ்ஞானி, அழகாக விளக்குகிறார்”

அருண்/மஞ்சு: “இந்த 11 வாரங்களில், பொருமையாக, ஈர்ப்பு அலைகள், அதன் விஞ்ஞானப் பின்னணி, தொழில்நுட்ப சிக்கல்கள் மற்றும் இன்றைய வெற்றி மற்றும் விஞ்ஞான சமூகத்தின் பொருமை எல்லாவற்றையும் விளக்கியதற்கு நன்றி. இதற்காக இத்தனை நோபல் பரிசுகள் ஏன் வழங்கினார்கள் என்று இப்பொழுது புரிகிறது”

“நீங்கள் இருவரும் பொருமையாக, பல கேள்விகள் கேட்டு இதை புரிந்து கொள்ள முயற்சித்தது னம்பிக்கை அளிக்கிறது. உங்களைப் போன்ற இளைஞர்/ஞிகள் இந்தியாவின் லைகோ மற்றும் புதிய விஞ்ஞான முயற்சிகளில் பங்கேற்று பணியாற்ற வேண்டும். அதற்கு என் முன்கூட்டிய வாழ்த்துக்கள்!”

(தொடரும்)