ब्ल्याक होल: सात अर्ब वर्षअघि भएको एउटा अद्भुत खगोलीय घटना जसमा आठवटा सूर्यको ऊर्जा एकैचोटि निस्कियो

  • जोनाथन एमोस
  • बीबीसी विज्ञान संवाददाता
Artist's impression

तस्बिर स्रोत, LIGO-VIRGO Collaboration

तस्बिरको क्याप्शन,

दुईवटा ब्ल्याक होल एकीकरण हुनुअघिको अवस्थाको काल्पनिक चित्र

आठवटा सूर्यबाट एकैचोटि कति ऊर्जा निस्किएला? अनुमान गर्नुहोस् त!

सात अर्ब वर्षअघि ब्रह्माण्डमा दुईवटा ब्ल्याक होल (अर्थात् कृष्णगर्त) को विलय हुँदा गुरुत्वीय तरङ्ग फैलियो। त्यो घटनालाई अहिलेसम्म थाहा पाइएको ब्ल्याक होलहरूको सर्वाधिक ठूलो विलय मानिएको छ।

गत वर्ष बल्ल उक्त खगोलीय घटनाको सङ्केत पृथ्वीमा आइपुग्यो। मे २०१९ मा अमेरिका र इटलीमा जडित लेजर डिटेक्टरहरूले त्यसको सङ्केत प्राप्त गरे।

ती दुई ब्ल्याक होल एकीकृत भएपछि त्यसको पिण्डमान १४२ वटा सूर्यको जति भएको थियो।

यो उल्लेखनीय कुरा हो। विज्ञानले लामो समयदेखि आकाशमा ब्ल्याक होलको अस्तित्व पत्ता लगाउँदै आएको छ। तीमध्ये कुनै साना र कुनै धेरै ठूला छन्।

तर अहिले यो कुरा पत्ता लागेपछि १०० देखि १,००० सोलर मास अर्थात् सौर्य पिण्डमान भएका मध्यम आकारका ब्ल्याक होलहरूको छुट्टै श्रेणी स्थापित भएको छ।

गुरुत्वीय तरङ्ग पत्ता लगाउन अमेरिका र युरोपमा जडित तीनवटा प्रणालीहरूको अन्तर्राष्ट्रिय सहकार्य लिगो-भर्गोले यस विषयको अध्ययन र विश्लेषण गरेको छ।

ब्ल्याक होल के हो?

  • ब्ल्याक होल अर्थात् कृष्णगर्त अन्तरिक्षको त्यस्तो क्षेत्र हो जहाँ सबै पदार्थ आफैँ विलीन हुन्छ
  • त्यहाँ गुरुत्वाकर्षण यति शक्तिशाली हुन्छ कि कुनै पनि वस्तु वा प्रकाश बाहिर निस्किन सक्दैन
  • केही ठूला ताराहरू विस्फोटन भएर मृत भएपछि ब्ल्याक होलको उत्पत्ति हुन्छ
  • केही ब्ल्याक होल यति स्थूलकाय हुन्छन् कि तिनको पिण्ड हाम्रो सूर्यको भन्दा अर्बौँ गुना बढी हुन्छ
  • ती कसरी आकाशगङ्गाको बीचमा बन्छन् भन्ने थाहा हुन सकेको छैन
  • तिनले आफूवरिपरि पार्ने प्रभावका आधारमा ब्ल्याक होल पत्ता लगाउने गरिएको छ
  • तिनले एकअर्कालाई परिक्रमा गर्दा गुरुत्वीय तरङ्गहरू उत्पन्न हुन्छन्

लिगो-भर्गोका लेजर इन्टर्फेरोमिटर उपकरणहरूले महाप्रलयकारी खगोलीय घटनाहरू हुँदा उत्पन्न भएका कम्पनहरू पत्ता लगाउँछन्। गत वर्ष मे २१ मा ती सबै उपकरणमा एकै चोटि छोटो अवधिका लागि एउटा बलियो सङ्केत आइपुग्यो। अर्थात् एक सेकेन्डलाई १० भाग लगाउँदा एक भाग जतिको अवधिका लागि।

कम्प्युटर एल्गोरिदमहरूले त्यो सङ्केत एकअर्कालाई फन्को मार्दै गरेका दुईवटा ब्ल्याक होलको अन्तिम अवस्थामा उत्पन्न भएको निर्क्योल गरे। तीमध्ये एउटा ब्ल्याक होलको पिण्डमान सूर्यको भन्दा ६६ गुना र अर्कोको ८५ गुना भएको मानिएको छ।

अहिले गणना गर्दा ती दुई ब्ल्याक होल एकअर्कामा विलय भएको दूरी १५०,०००,०००,००० खर्ब किलोमिटर निस्किएको छ।

"यो वास्तवमै अद्भुत छ," फ्रान्सस्थित कोट डाज्युर वेधशालाका प्राध्यापक नेल्सन क्रिस्टेन्सनले भने।

"यो सङ्केत सात अर्ब वर्ष प्रसारित भयो। यो घटना ब्रह्माण्डको 'ठिक मध्यान्तरअघि' भयो। अनि त्यसले अहिले पृथ्वीमा हाम्रा उपकरणलाई हल्लाइदियो," उनले बीबीसीलाई भने।

तस्बिर स्रोत, LIGO-VIRGO Collaboration

तस्बिरको क्याप्शन,

युरोपियन भर्गो लेजर प्रयोगशाला इटलीको पिसामा छ

गुरुत्वीय तरङ्ग: अन्तरिक्ष-समयको लहर

  • सापेक्षताको सिद्धान्तले गुरुत्वीय तरङ्ग अस्तित्वमा हुने अनुमान गरेको थियो
  • तिनलाई प्रत्यक्ष पत्ता लगाउने प्रविधि विकास गर्न दशकौँ लाग्यो
  • ती लहरहरू बलशाली घटनाहरूका कारण अन्तरिक्ष-समयको रूपरेखामा उत्पन्न हुन्छन्
  • गतिशील पिण्डहरूले तरङ्ग उत्पन्न गराउँछन् जुन प्रकाशको गतिमा प्रसारित हुन्छन्
  • विलय हुँदै गरेका ब्ल्याक होल र न्यूट्रन स्टार अर्थात् अविद्युत् तारा त्यस्ता तरङ्गका पत्ता लाग्ने स्रोत हुन्
  • लिगो-भर्गोले L आकारको लामो सुरुङमा लेजर प्रहार गर्छ, ती तरङ्गहरूले प्रकाशलाई अवरुद्ध गर्छन्
  • ती तरङ्ग पत्ता लागेपछि ब्रह्माण्डबारे नितान्त नयाँ अनुसन्धानको बाटो खुलेको छ

पचासीवटा सूर्यको जति पिण्डमान भएको खगोलीय वस्तु ठोकिएको घटनाले वैज्ञानिकहरूलाई अहोरात्र काम गर्न बाध्य बनायो किनभने ताराको मृत्यु भएपछि ब्ल्याक होल निर्माण हुने उनीहरूको ज्ञान यो विषयसँग मेल खाँदैनथ्यो।

आफ्नो नाभिकीय ऊर्जा सकिएपछि ताराहरूको केन्द्रीय भाग विस्फोटन हुँदै विलीन हुन्छ। अनि यदि ती ताराको आकार ठूलो छ भने त्यसबाट ब्ल्याक होल बन्छ। तर ती तारालाई नियमन नगर्ने भौतिकीका नियमका कारण ६५ देखि १२० सोलर मास अर्थात् सौर्य पिण्डमान भएका ब्ल्याक होल बन्न असम्भव भन्ठानिन्छ। मृतोन्मुख ताराहरूले त्यस्तै केही उत्पन्न गराउन सक्छन् तर ती आफैँ छिन्नभिन्न भएर केही बाँकी रहँदैन।

यो बिन्दुमा यदि विज्ञान सही छ भने ८५ सौर्य पिण्डमान भएको वस्तुको अस्तित्वसम्बन्धी व्याख्या ब्ल्याक होलहरूको अझ पुरानो विलयबाट यसको निर्माण भएको हो भन्ने मान्यताले गर्न सक्छ।

यूकेस्थित ग्लास्गो यूनिभर्सिटीका प्राध्यापक मार्टिन हेन्ड्री त्यसले ब्रह्माण्डको अभ्युदयको प्रमाण दिने धारणा राख्छन्।

"हामी यहाँ विलयहरूको पदानुक्रमबारे कुरा गर्दैछौँ, त्यस्ता विलयहरू ठूलाठूला ब्ल्याक होल निर्माण हुने सम्भावित मार्ग हुन्," उनले भने।

"यो १४१ सौर्य पिण्डमान भएको ब्ल्याक होलको अरू ठूलाठूला ब्ल्याक होलहरूसँग विलय भएको थियो कि! कसलाई थाहा छ र?"

तस्बिर स्रोत, LIGO-VIRGO

तस्बिरको क्याप्शन,

अहिलेको आविष्कारले ठूला ब्ल्याक होलहरू बन्न विलयको पनि पदानुक्रम भएको सङ्केत गरेको छ

लिगो-भर्गो सहकार्यले GW190521 नाम दिइएको गत वर्षको घटनाबारे दुईवटा वैज्ञानिक शोधपत्र तयार पारेको छ।

फिजिकल रिभ्यू जर्नलमा प्रकाशित शोधमा त्यो आविष्कारबारे उल्लेख गरिएको छ। द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्समा प्रकाशित लेखमा प्राप्त सङ्केतको भौतिक गुणहरू र तिनको वैज्ञानिक अर्थबारे चर्चा गरिएको छ।

लेजर प्रयोगशालाहरूले अहिले GW190521 सहित ५० वटाभन्दा बढी गुरुत्वीय तरङ्गसँग सम्बन्धित घटनाहरूको अनुसन्धान गरिरहेका छन्।

सन् २०१५ मा गुरुत्वीय तरङ्ग पत्ता लगाउने अनुसन्धानका लागि नोबल पुरस्कार दिइएको थियो। त्यस बेलादेखि यसको अनुसन्धानले ठूलो गति लिएको छ।

"हामी डिकेक्टरहरूको संवेदनशीलता बढाइरहेका छौँ। अनि हामी एकै दिनमा एउटाभन्दा बढी पत्ता लगाउन सक्छौँ। हामीसँग ब्ल्याक होलहरूको वर्षा हुनेछ!" माक्स प्लान्क इन्स्टिट्यूट फोर ग्र्याभिटेशनल फिजिक्सका निर्देशक प्रा. आलेस्सान्द्रो बुओनान्नोले बीबीसी न्यूजलाई भने।

  • एउटा यन्त्रमा लेजर पठाइन्छ र त्यसको पुञ्जलाई दुईवटा मार्गमा विभक्त गरिन्छ
  • ती फरक मार्गहरू 'ड्याम्प्ड मिरर' भनिने विशेष ऐनाहरूका बीच एक ठाउँबाट अर्को ठाउँ सर्छन्
  • अन्ततः प्रकाशका दुई भागलाई पुनः मिलाइन्छ र एउटा डिटेक्टरमा पठाइन्छ
  • प्रयोगशाला हुँदै प्रसारित हुने गुरुत्वीय तरङ्गहरूले यो संरचनालाई अवरुद्ध पार्नुपर्छ
  • सिद्धान्ततः ती तरङ्गहरूले त्यो स्थानलाई अतिसूक्ष्म रूपमा तन्काउने र खुम्चाउने गर्नुपर्छ
  • यो प्रकाशको लम्बाइमा हुने परिवर्तनमा स्वतः देखिनुपर्छ
  • फोटोडिटेक्टरले पुनःमिश्रित प्रकाशपुञ्जमा यो सङ्केत फेला पार्छ

तस्बिर स्रोत, NSF/LIGO

तस्बिरको क्याप्शन,

लेजर प्रयोगशालाको संवेदनशीलता बढाउने काम निरन्तर भइरहेको छ