Wednesday, April 25, 2007

തമോഗര്‍ത്തം (Black Hole)

മുഖ്യധാരാനന്തര ദശയ്ക്കു ശേഷം (Post Main sequence phase) സൂര്യന്റെ 1.44M ഇരട്ടി ദ്രവ്യമാനത്തില്‍ (ചന്ദ്രശേഖര്‍ സീമ) കൂടുതല്‍ ദ്രവ്യമാനം ഉള്ള നക്ഷത്രങ്ങള്‍ ന്യൂട്രോണ്‍ താരമായി തീര്‍ന്നു അവയുടെ ജീവിതം അവസാനിക്കും എന്ന് കഴിഞ്ഞ പോസ്റ്റില്‍ നിന്നു നമ്മള്‍ മനസ്സിലാക്കി.

പക്ഷെ ഒരു നക്ഷത്രത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനം വളരെ കൂടുതല്‍ ആണെങ്കില്‍ (8M മുകളില്‍. ഇതു കൃത്യമായ കണക്കല്ല. ഈ ദ്രവ്യമാനപരിധിയെകുറിച്ച് ഇപ്പോഴും പഠനങ്ങള്‍ നടക്കുന്നതേ ഉള്ളൂ. പിന്നെ ഈ ദ്രവ്യമാനം സൂപ്പര്‍നോവാ സ്ഫോടനത്തില്‍ എത്ര ദ്രവ്യം നഷ്ടപ്പെടുന്നു എന്നതിനേയും ആശ്രയിച്ചു ഇരിക്കുന്നു. അതിനാല്‍ കൃത്യമായ ഒരു അതിര്‍ വരമ്പ് കൊടുക്കാമോ എന്ന് സംശയം ആണ്.) ന്യൂട്രോണ്‍ അപഭ്രഷ്ട മര്‍ദ്ദത്തിനും ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം മൂലം ഉണ്ടാകുന്ന സങ്കോചത്തെ തടഞ്ഞു നിര്‍ത്താന്‍ സാധിക്കാതെ വരും. പദാര്‍ത്ഥത്തിന്റെ അതിഭീമമായ മര്‍ദ്ദം മൂലം നക്ഷത്രം കൂടുതല്‍ ഞെരിഞ്ഞമരും. ഇതു മൂലം നക്ഷത്രത്തിന്റെ ഉപരിതല ഗുരുത്വം അതിഭീമമാ‍യി വര്‍ദ്ധിക്കുന്നു. ഗുരുത്വബലം അതിഭീമമായി വര്‍ദ്ധിച്ച് അതിലെ വിടുതല്‍ പ്രവേഗം (Escape velocity) പ്രകാശത്തിന്റെ പ്രവേഗത്തിനു തുല്യമാകുന്നു. അതോടെ പ്രകാശത്തിനു പോലും അതില്‍ നിന്നു പുറത്തുകടക്കാന്‍ പറ്റാതാകും. ഈ അവസ്ഥയില്‍ പ്രകാശത്തിനു പോലും പുറത്തു കടക്കാന്‍ കഴിയാതെ നക്ഷത്രം അപ്രത്യക്ഷം ആകുന്നു.

(പ്രകാശം ഗുരുത്വത്തിനു വിധേയമാകുന്നതും മറ്റും വിശദീകരിക്കുന്നതിനു ഐന്‍‌സ്റ്റീന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികാ സിദ്ധാന്തം (General theory of relativity) ആവശ്യമാണ്. അതിന്റെ സങ്കീര്‍ണ്ണതകളിലേക്ക് പോയില്ലെങ്കിലും മുകളിലെ ചോദ്യത്തിനു ലളിതമായ ഒരു വിശദീകരണം ആര്‍ക്കെങ്കിലും താല്‍‌പര്യം ഉണ്ടെങ്കില്‍ മാത്രം വേറെ ഒരു പോസ്റ്റില്‍‍ വിശദീകരിക്കാം.)

ഈ അവസ്ഥയില്‍ ഉള്ള നക്ഷത്രത്തിന്റെ ആരം (Radius),
Rs = 2GM/c2
എന്ന സമവക്യം കൊണ്ട് സൂചിപ്പിക്കാം. ഈ ആരത്തെ Schwarchild's radius എന്നു പറയുന്നു. പ്രകാശരശ്മിക്ക് പുറത്ത് കടക്കാന്‍ വയ്യാത്തതു കൊണ്ടു Rsനു അകത്തു നടക്കുന്ന ഒരു പ്രവൃത്തിയും പുറമേക്ക് ദൃശ്യമാകില്ല. അതു കൊണ്ട് തന്നെ ഈ വിധത്തില്‍ മൃതിയടഞ്ഞ നക്ഷത്രത്തെ നമുക്ക് നേരിട്ട് നിരീക്ഷിക്കാന്‍ പറ്റില്ല.ഈ അവസ്ഥയില്‍ ആയ നക്ഷത്രത്തിന്റെ അകത്തു നടക്കുന്ന എല്ലാ പ്രവൃത്തിയും (Event) പുറത്തേയ്ക്ക് മറഞ്ഞിരിക്കുന്നതിനാല്‍ ഈ അതിര്‍ത്തിയെ സംഭവ സീമ (Event Horizon) എന്നു പറയുന്നു. ഇപ്രകാരം അന്ത്യദശയിലേക്ക് എത്തപ്പെട്ട നക്ഷത്രങ്ങളെ ആണ് തമോഗര്‍ത്തം (Black Hole) എന്നു വിളിക്കുന്നത്.

അതിഭീമഗുരുത്വം തമോഗര്‍ത്ത‍ത്തിനു സമീപത്തുള്ള എന്തിനേയും ബാധിക്കുന്നു. സ്ഥലം (Space) പോലും അതിഭീമഗുരുത്വത്തിന്റെ സ്വാധീനത്താല്‍ വളയുന്നു. സ്ഥലത്തിന്റെ വളയല്‍ പക്ഷെ തമോഗര്‍ത്തത്തോട് മാത്രം ബന്ധപ്പെട്ട കാര്യം അല്ല. ദ്രവ്യമാനം ഉള്ള ഏതൊരു വസ്തുവിന്റെ അരികിലും സ്ഥലത്തിനു വളവ് സംഭവിക്കും. അതിന്റെ വിശദാംശങ്ങളിലേക്ക് പിന്നീട് ഒരിക്കല്‍ വരാം.

തമോഗര്‍ത്തങ്ങള്‍ യഥാര്‍ത്ഥത്തില്‍ നിലനില്‍ക്കുന്നുണ്ടോ. ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാര്‍ അങ്ങനെ കരുതുന്നു. സംഭവസീമയ്ക്ക് പുറത്തേക്ക് പ്രകാശം വരാത്തതു കൊണ്ട് തമോഗര്‍ത്തത്തെ നേരിട്ടു നിരീക്ഷിക്കാന്‍ നമുക്കു മാര്‍ഗ്ഗമില്ല.അതിന്റെ അതിഭീമ ഗുരുത്വം സമീപത്തുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളില്‍ ചെലുത്തുന്ന സ്വാധീനം നിരീക്ഷിക്കുക മാത്രം ആണ് നമുക്ക് അങ്ങേയറ്റം ചെയ്യാനുള്ളത്.

ദ്വന്ദ്വ നക്ഷത്രങ്ങള്‍ (binary stars) ഇത്തരത്തിലുള്ള നിരീക്ഷണത്തിനു നമ്മെ സഹായിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിനു ഒരു ദ്വന്ദ്വ നക്ഷത്രകൂട്ടത്തിലെ ഒരു നക്ഷത്രം ഒരു തമോഗര്‍ത്തം ആയി മാറി എന്നിരിക്കട്ടെ. ഈ തമോഗര്‍ത്തം അതിന്റെ അതി ഭീമ ഗുരുത്വം ഉപയോഗിച്ച് സഹനക്ഷത്രത്തിലെ പദാര്‍ത്ഥം അതിലേക്ക് വലിച്ചടുപ്പിക്കും. സഹ നക്ഷത്രത്തിലെ പദാര്‍ത്ഥം ഇപ്രകാരം ഗുരുത്വം മൂലം തമോദ്വാരത്തിലേക്ക് വലിച്ചടുപ്പിക്കുമ്പോള്‍ അണുക്കള്‍ തമ്മില്‍ കൂട്ടിയിടിച്ച് തല്‍ഫലമായുണ്ടാകുന്ന താപം മൂലം എക്സ് കിരണങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നു. ഈ എക്സ് കിരണത്തെ എക്സ് റേ ടെലിസ്ക്പോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് നമുക്ക് നിരീക്ഷിക്കാം. നാസ കുറച്ച് വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്ക് മുന്‍പ് വിക്ഷേപിച്ച ചന്ദ്ര എക്സ് റേ ഒബ്സര്‍വേറ്ററി (ഇന്ത്യക്കാരനായ സുബ്രമണ്യം ചന്ദ്രശേഖറിന്റെ സ്മരണാര്‍ത്ഥം) ഇത്തരം നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ക്ക് വേണ്ടി വിക്ഷേപിച്ചതാണ്.Cygnus X-1, LMCX3 എന്നീ രണ്ട് എക്സ് റേ ഉറവിടങ്ങള്‍ക്ക് സമീപമുള്ള വസ്തുക്കള്‍ തമോഗര്‍ത്തം ആണെന്ന് ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞന്മാര്‍ വിശ്വസിക്കുന്നു.

ദ്വന്ദ്വനക്ഷത്ര സമൂഹത്തിലെ ഒരു നക്ഷത്രം തമോഗര്‍ത്തം ആയി മാറിയാല്‍ സഹനക്ഷത്രത്തിലെ പദാര്‍ത്ഥം അതിലേക്ക് വലിച്ചടുപ്പിക്കുന്നത് ചിത്രകാരന്റെ ഭാവനയില്‍
ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട്:നാസാ

ആധുനിക ഭൌതീകശാസ്ത്രത്തിലെ ഏറ്റവും അതി വിചിത്രമായ ഒരു ആശയമായി തമോഗര്‍ത്തങ്ങളെ കുറിച്ചുള്ള പഠനം മാറി. ത്വത്വ ചിന്തകര്‍ക്കും സാമാന്യ ജനത്തിനും തമോഗര്‍ത്തം പലവിധകാരണങ്ങളാല്‍ ഇഷ്ടവിഷയമാണ്.

ആദ്യകാലത്ത് തമോഗര്‍ത്തങ്ങളെ കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള്‍ പല ശാസ്ത്രജ്ഞരും സംശയത്തോടെ ആണ് വീക്ഷിച്ചിരുന്നതെങ്കിലും ഇന്നു ആകാശത്തു കാണുന്ന ഭീമന്‍ താരങ്ങളില്‍ പലതും ഭാവിയില്‍ തമോഗര്‍ത്തം ആയി പരിണമിക്കും എന്ന് പിന്നീടുള്ള പഠനങ്ങള്‍ തെളിയിച്ചു.

ഇതിനൊക്കെ അപ്പുറം അമ്പരിപ്പിക്കുന്നതായിട്ടുള്ളത് പല ഗാലക്സികളുടേയും കേന്ദ്രത്തില്‍ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ലക്ഷക്കണക്കിനു സൂര്യന്മാരുടെ ദ്രവ്യമാനം ഉള്ള ഭീമന്‍ തമോഗര്‍ത്തങ്ങളെ കുറിച്ചുള്ള പഠനം ആണ്. നമ്മുടെ സ്വന്തം ഗാലക്സിയായ ആകാശഗംഗയുടെ കേന്ദ്രത്തിലും ഒരു ഭീമന്‍ തമോഗര്‍ത്തം ആണെന്നാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാര്‍ കരുതുന്നത്. ഈ അതിഭീമ തമോഗര്‍ത്തത്തെകുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള്‍ നടന്നു കൊണ്ടിരിക്കുന്നതേ ഉള്ളൂ. ‍

തമോഗര്‍ത്തം എന്നതിനെ കുറിച്ചും അതിന്റെ ഘടനയെ പറ്റിയും മറ്റും കൂടുതല്‍ അറിയുവാന്‍ താല്‍‌പര്യം ഉള്ളവര്‍ ഉണ്ടെങ്കില്‍ മാത്രം അത് വിശദീകരിക്കുന്ന വേറെ ഒരു പോസ്റ്റ് ഇടാം. ഇപ്പോള്‍ നക്ഷത്ര പരിണാമത്തിന്റെ വിവിധഘട്ടങ്ങള്‍ പരിചയപ്പെടുത്തുക എന്ന ഉദ്ദേശമേ ഉള്ളൂ. അതിനാല്‍ കൂടുതല്‍ സിദ്ധാന്തങ്ങളിലേക്കും വിശദീകരണങ്ങളിലേക്കും പോകുന്നില്ല.

7 comments:

ഷിജു അലക്സ്‌‌: :Shiju Alex said...

നക്ഷത്രത്തിന്റെ ഉപരിതല ഗുരുത്വം അതിഭീമമായി വര്‍ദ്ധിച്ച് അതിലെ വിടുതല്‍ പ്രവേഗം (Escape velocity) പ്രകാശത്തിന്റെ പ്രവേഗത്തിനു തുല്യമാകുന്നു. അതോടെ പ്രകാശത്തിനു പോലും അതില്‍ നിന്നു പുറത്തുകടക്കാന്‍ നക്ഷത്രം അപ്രത്യക്ഷം ആകുന്നു.

ഈ അവസ്ഥയില്‍ ഉള്ള നക്ഷത്രത്തെയാണ് തമോദ്വാരം എന്നു പറയുന്നത്.

Pramod.KM said...

വിജ്ഞാനപ്രദങ്ങളായ കുറിപ്പുകള്‍ക്ക് ഇനിയും കാതോറ്ത്തു കൊണ്ട്
സ്നേഹപൂറ്വ്വം.

പാര്‍വതി said...

തുടരൂ,വിശദീകരണങ്ങളോടെ, പലപ്പോഴും വായിച്ചുവെന്നറിയിക്കാന്‍ കമന്റ് ചെയ്യാന്‍ പറ്റുന്നില്ല, പലവിധ നിയന്ത്രണങ്ങള്‍ കാരണം.

-പാര്‍വതി.

കാ‍ന്താരി said...

black holesil ninn 'gravitones' bahirgamikkunnunt enna parikalpanakk ethraththolam saadhuthayunt?
is it true?

(mal font s not wrking)

Moorthy said...

ഇത് വായിക്കാന്‍ മറന്നു പോയിരുന്നു..ഇന്നാണ് ഒത്തത്. തമോഗര്‍ത്തത്തെക്കുറിച്ച് എത്ര എഴുതിയാലും ഞാന്‍ വായിക്കാന്‍ തയ്യാര്‍... ഷിജു എന്ന വാക്കിന്റെ അര്‍ത്ഥം പണ്ഡിതന്‍, അദ്ധ്യാപകന്‍ എന്നൊക്കെ ആണെന്ന്‌ ഈ പോസ്റ്റില്‍ ഉണ്ട്.മാഷിന്റെ അടുത്ത ക്ലാസിനായി കാത്തിരിക്കുന്നു..

സിബു::cibu said...

ബ്ലോഗ് ഡൈജ്സ്റ്റില്‍ ഈ രചന പ്രസിദ്ധീകരിക്കണമെന്ന്‌ ആഗ്രഹമുണ്ട്. കൂടുതല്‍ വിവരങ്ങള്‍ ഇവിടെ. വായിക്കുമല്ലോ...

Jestin Jose said...

If the black hole curves the space and time infinitely, can it be a opening to anoter space time region? What about that