நோபல் வாங்கித் தந்த கருந்துளை!

ரெய்ன்ஹர்டு ஜென்ஸல்                    ஆண்ட்ரியா கெஸ்                 ரோஜர் பென்ரோஸ்

அறிவியல் துறைகளில் தனி அந்தஸ்தை அனுபவித்துவருவது இயற்பியல் துறை. அதிலும், வானியற்பியலுக்குக்  கொஞ்சம் கூடுதல் அந்தஸ்து உண்டு. ஆதி காலத்திலிருந்து வானம் நம்மை வசீகரித்துக்கொண்டிருப்பதன் அடையாளம்தான் இது. கடந்த சில ஆண்டுகளாக வழங்கப்பட்டுவரும் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசுகளை வானியற்பியலாளர்கள் அதிக அளவு வாங்கிவந்திருக்கிறார்கள் என்பது இத்துறையின் தனிச்சிறப்பை நமக்கு உணர்த்துகிறது. அதன் தொடர்ச்சியாகவே இந்த ஆண்டுக்கான நோபல் பரிசும் அமைந்திருக்கிறது. கருந்துளைகள் தொடர்பான மிகச் சிறப்பு வாய்ந்த கோட்பாடுகளை உருவாக்கியதற்காக பிரிட்டனைச் சேர்ந்த ரோஜர் பென்ரோஸுக்கும் நமது சூரியக் குடும்பம் இருக்கும் பால்வெளி மண்டலத்தின் நடுவே இருப்பது ஒரு கருந்துளைதான் என்பதை உறுதிப்படுத்திய அமெரிக்காவின் ஆண்டிரியா கெஸ்ஸுக்கும், ஜெர்மனியின் ரெய்ன்ஹார்டு ஜென்ஸலுக்கும் இந்த ஆண்டிற்கான நோபல் பரிசு அறிவிக்கப்பட்டிருக்கிறது.

மிக அதிக அளவு நிறையைக் கொண்ட பொருளொன்று மிகவும் சுருங்கிக்கொண்டே போய் அதீத அடர்த்திகொண்டதாக ஆவதுதான் கருந்துளை. இதை நாம் வெறுங்கைகளால் செய்ய முடியாது. கற்பனையே செய்துபார்க்க முடியாத அளவிலான சக்தி இதற்கு தேவைப்படுகிறது. சூரியனை விட 20 அல்லது 25 மடங்குக்கும் மேலே நிறையுள்ள விண்மீன்கள் கருந்துளையாக ஆவதற்கு வாய்ப்பிருக்கிறது. அந்த விண்மீன்களின் எரிபொருள் தீர்ந்துபோகும் நிலையில் அவற்றின் வெளிப்புறம் வெடித்துச் சிதறி அண்டவெளியில் கலந்துவிடும். உள்பகுதியிலோ உள்வெடிப்பு உண்டாகி உள்ளுக்குள்ளே மேலும் மேலும் சுருங்கிப்போய் அதீத நிறை கொண்டதாக மாறிவிடும். கருந்துளையிலிருந்து ஒரு தேக்கரண்டி அளவுக்கு வெட்டி எடுத்து நிறுத்துப் பார்க்க முடியுமென்றால் அதன் நிறை கோடி கோடி கிலோவுக்கும் மேல் இருக்கும். ஓர் ஒப்பீட்டுக்குச் சொல்வதென்றால் பூமியானது ஒரு கருந்துளையாக ஆக வேண்டுமானால் அதை ஒரு பட்டாணி அளவுக்குச் சுருக்க வேண்டும். அதே நிறை, ஆனால் உருவில் பட்டாணி. இதை விண்மீன்களுக்குப் பொருத்திப் பாருங்கள். இதுவரை எந்தப் பிரச்சினையும் இல்லாததுபோல் உங்களுக்குப் படலாம். அடுத்து வருவதைப் பாருங்கள். கருந்துளையை நாம் பார்க்க முடியாது. கூடவே, அதிலிருந்து எந்தப் பொருளும் தப்ப முடியாது, ஒளிகூட. ஆமாம், அதன் வெளிப்புறமான நிகழ்வெல்லைக்கு (Event Horizone) அருகே வரும் ஒளிகூட தப்ப முடியாது. கருந்துளையின் அடர்த்தி காரணமாக அதனைச் சுற்றியுள்ள வெளி வளைந்துவிடும். அதன் மையப் பகுதி ஒருமைநிலை (Singularity) என்று அழைக்கப்படுகிறது. அந்தப் பகுதியில் காலம் ஸ்தம்பித்துவிடும். இயற்பியல் விதிகளெல்லாம் கருந்துளைக்குள் அர்த்தமிழந்துவிடுவது போலாகிவிடும். 

இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் ஆயிரம் கோடி கோடி கோடி விண்மீன்கள் (1 என்ற எண்ணை அடுத்து 24 பூஜ்ஜியங்கள்) இருக்கலாம் என்று கணக்கிடப்பட்டிருக்கிறது. ஆகவே, அதில் சிறு விகிதத்தில் பல லட்சம் கோடி கருந்துளைகள் இருக்கலாம் என்று நம்பப்படுகிறது. நாம் இருக்கும் பால்வெளி மண்டலத்தில் பத்தாயிரம் கோடி விண்மீன்கள் உள்ளன. இவற்றில் ஆயிரம் விண்மீன்களில் ஒரு விண்மீன் கருந்துளை ஆகும் சாத்தியத்தைக் கொண்டிருக்கிறது. நமது பால்வெளி மண்டத்தின் மையப் பகுதியில் இருப்பதே ஒரு மகாக்  கருந்துளை என்றுதான் நம்பப்படுகிறது.    

கருந்துளையை வெறுங்கண்களாலோ தொலைநோக்கிகளாலோ பார்க்க முடியாது என்றாலும் அவற்றைச் சுற்றியுள்ள பகுதிகளில் அவை ஏற்படுத்தும் விளைவுகளை வைத்து அவற்றைக் கண்டறிய முடியும். அப்படித்தான் வெகு நாட்களாகக் கருந்துளையை ஊகித்துவந்திருக்கிறார்கள். கடந்த ஆண்டு முதன்முறையாகக் கருந்துளையொன்று படம்பிடிக்கப்பட்டிருக்கிறது. இந்தப் படத்தை எடுத்தது ‘நிகழ்வெல்லை தொலைநோக்கி’ (Event Horizon Telescope) என்ற வலைப்பின்னலைச் சேர்ந்ததும் அண்டார்க்ட்டிகா, சிலி, ஸ்பெயின் போன்ற எட்டு இடங்களில் உள்ளதுமான மின்காந்தவியல் தொலைநோக்கிகளாகும்.  பூமியிலிருந்து 5.5 கோடி ஒளியாண்டுகள் தொலைவில் உள்ளது மெஸ்ஸியே உடுமண்டலம். இதன் மையத்தில் உள்ள மிகப் பெரிய கருந்துளைதான் படமெடுக்கப்பட்டுள்ளது. இந்தக் கருந்துளை நமது சூரியனைப் போல 650 கோடி மடங்கு நிறை கொண்டதாகக் கணக்கிடப்பட்டிருக்கிறது. 

கருந்துளை என்பது கருத்தாக்கமாக இருந்த காலத்திலிருந்து அது உறதிப்படுத்தப்பட்டிருக்கும் தற்காலம் வரை நூற்றுக்கணக்கான அறிவியலாளர்கள் கருந்துளை தொடர்பான கருத்தாக்கங்களுக்கும் கண்டுபிடிப்புகளுக்கும் பங்களிப்பு செய்திருக்கிறார்கள். பிரிட்டனைச் சேர்ந்த ஜான் மிட்செல், பிரான்ஸின் பியர்-சிமோன் லப்லாஸ் ஆகிய இரண்டு அறிவியலாளர்களும் 18-ம் நூற்றாண்டின் இறுதிப் பகுதியில் கருந்துளை குறித்த தொடக்க நிலைக் கருதுகோள்களை முன்வைத்தனர். அப்போது கருந்துளை என்ற பெயரில் அவை குறிப்பிடப்படவில்லை. அதிக நிறையுள்ள சில வகை விண்மீன்கள் ஒளியைக் கூடத் தப்பவிடுவதில்லை என்றது அவர்களின் அடிப்படைக் கணிப்பு. எனினும் கருந்துளைகளைப் பற்றிய அவர்களின் பிற கணக்கீடுகள், ஊகத்திலிருந்து தற்காலக் கருந்துளைக் கோட்பாடுகள் மிகவும் விலகிவந்துவிட்டன என்றாலும் தொடக்கம் என்ற முறையில் அவை முக்கியமானவை.

அடுத்ததாக, 1915-ல் ஐன்ஸ்டைன் பொதுச்சார்பியல் கோட்பாட்டுடன் வருகிறார். மிக மிக அடர்த்தியான பொருள் ஒன்று காலத்தையும் வெளியையும் கூட வளைக்கக்கூடியது என்று அவரது பொதுச்சார்பியல் கோட்பாடு கூறியது. அவர் தனது பொதுச்சார்பியல் கொள்கையை முன்வைத்த சில மாதங்களுக்குள் கார்ல் ஷ்வார்ஸ்சீல்டு என்ற ஜெர்மானிய அறிவியலாளர் ஐன்ஸ்டைனின் கோட்பாட்டை அடியொற்றி ‘நிகழ்வெல்லை’ என்ற கருத்தாக்கத்துக்கு வருகிறார். அதற்குள் விழும் பொருள், ஒளி எதுவும் தப்ப முடியாது என்பது அவரது கணிப்பு. ஐன்ஸ்டைனின் பொதுச்சார்பியல் கருந்துளையைக் கணித்திருந்தாலும் காலமெல்லாம் ஐன்ஸ்டைன் கருந்துளையை மறுத்துவந்திருக்கிறார் என்பது விந்தை. ஐன்ஸ்டைன் இறந்த ஒரு தசாப்தம் கழித்து ஐன்ஸ்டைனின் பொதுச்சார்பியல் கோட்பாட்டின் படி கருந்துளை என்பது நிதர்சனமான உண்மையே என்பதை ரோஜர் பென்ரோஸ் தனது கோட்பாடுகளின் வழியே நிரூபிக்கிறார். ஒருமைநிலை தேற்றங்களை (singularity theorems) ரோஜர் பென்ரோஸ் உருவாக்கினார். அடைபட்ட பரப்புகளென்பவை கருந்துளையின் உருவாக்கத்துக்கு அவசியம் என்பதை பென்ரோஸ் நிரூபிக்கிறார். அவதானிப்பின் வழியே கருந்துளை நிறுவப்படுவதற்கும் முன்பு இது அத்திசையில் எடுத்துவைக்கப்பட்ட மிக முக்கியமான காலடி ஆகும். அடுத்த சில ஆண்டுகளுக்குள் பென்ரோஸுடன் இணைந்து ஸ்டீவன் ஹாக்கிங்ஸும் பணிபுரிகிறார். தற்போது ஹாக்கிங்ஸ் உயிரோடிருந்தால் அவருக்கும் நோபல் கிடைத்திருக்கும் என்பது ஹாக்கிங்ஸின் நண்பர்கள், விசிறிகளின் கருத்து. 

ஆண்ட்ரியா கெஸ்ஸுக்கும் ரெய்ன்ஹார்டு ஜென்ஸலுக்கும் கொடுத்த பரிசானது அவதானிப்பு அறிவியலுக்குக் கிடைத்த பரிசாகும். இருவரும் பால்வெளி மண்டலத்தின் நடுவே இருப்பதாகக் கருதப்படும் ‘மகாக் கருந்துளை’யை வெவ்வேறு தொலைநோக்கிகளைக் கொண்டு வெகு காலமாக உற்றுநோக்கியவர்கள். பால்வெளி மண்டலத்தின் மையத்துக்கு அருகே சுற்றிக்கொண்டிருக்கும் விண்மீன்களையும் வாயுப் படலத்தையும் கொண்டு மையத்தில் இருப்பது கருந்துளைதான் என்று இவர்கள் நிரூபித்திருக்கின்றனர். 

2018-ல் ஜென்ஸல் ஒரு முக்கியமான அறிவிப்பை வெளியிட்டார். பால்வெளி மண்டலத்தின் மையத்தை வாயுப் படலங்கள் ஒளியின் வேகத்தில் 30% வேகத்தில் சுற்றுவதாகத் தெரிவித்தார். ஒரு சுற்றுக்கு அந்தப் படலங்கள் எடுத்துக்கொள்ளும் நேரம் 45 நிமிடங்கள் ஆகும். அதேபோல் ஜென்ஸலும் ஜெஸ்ஸும் பால்வெளி வீதியின் மையத்துக்கு மிக மிக அருகே (அதாவது 1,100 கோடி மைல்கள் தொலைவில்!) சுற்றிக்கொண்டிருக்கும் விண்மீன் ஒன்றைத் தொடர்ந்து அவதானித்திருக்கிறார்கள். அது ஒரு தடவை மையத்தைச் சுற்றி முடிப்பதற்கு 16 ஆண்டுகள் எடுத்துக்கொள்கிறது. அதன் நீள்வட்ட சுழற்சியானது மையத்தில் ஒரு ‘மகாக் கருந்துளை’ இருப்பதை உறுதிப்படுத்தச் செய்கிறது.

கைகளுக்கு எட்டாத தொலைவையும் கண்களுக்கு எட்டாத தொலைவையும் மனிதர்களின் கற்பனை எட்டிப்பிடித்துவிடும் என்பதற்குச் சான்றுதான் கருந்துளை என்ற கருத்தாக்கமும் அது தொடர்பாக அறிவியலாளர்கள் தொடர்ந்து நிகழ்த்திவரும் கண்டுபிடிப்புகளும். இத்தகைய பணிக்குக் கொடுக்கும் கௌரவம் உண்மையில் மானுடக் கற்பனைக்குக் கொடுக்கும் கௌரவம். நோபல் இதைத் தொடர்ந்து செய்ய வேண்டும்.

(16-10-20 அன்று ‘இந்து தமிழ்’ நாளிதழில் வெளியான கட்டுரை)