मिंट एक्सप्लेनर: ब्लैक होल भारत के रडार पर क्यों हैं?

जबकि तारे के बीच का ब्लैक होल के विचार को लोकप्रिय बनाने के बाद, भौतिकविदों और अनुसंधान प्रयोगशालाओं ने हमारे ब्रह्मांड की उत्पत्ति को और अधिक समझने के लिए ऐसी अंतरतारकीय घटनाओं पर अपने शोध का विस्तार करना जारी रखा है।

दिसंबर 2021 में, अमेरिका स्थित नेशनल एरोनॉटिक्स स्पेस एजेंसी ने सुपरनोवा विस्फोटों के अवशेषों, ब्लैक होल द्वारा उत्सर्जित कण धाराओं और अन्य ब्रह्मांडीय घटनाओं का पता लगाने के लिए इमेजिंग एक्स-रे पोलारिमेट्री एक्सप्लोरर मिशन लॉन्च किया।

1 जनवरी को, भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन ने अपने पहले एक्स-रे पोलरीमीटर उपग्रह (XPoSat) के सफल प्रक्षेपण के साथ नए साल का स्वागत किया, जो ब्लैक होल और न्यूट्रॉन सितारों जैसी आकाशीय वस्तुओं के बारे में जानकारी प्रदान करेगा। यह तब है, जब इसरो इस साल 12 और मिशन लॉन्च करने की तैयारी में है – जिसमें गगनयान-1 और मंगलयान-2 शामिल हैं। पुदीना XPoSat के महत्व को समझाता है और क्यों मिशन हमें हमारे ग्रह की उत्पत्ति को समझने के करीब ले जा सकता है।

XPoSat का उद्देश्य क्या है?

XPoSat, जिसके लगभग 5 वर्षों तक चलने की उम्मीद है, में पृथ्वी की निचली कक्षा (पृथ्वी की सतह के करीब) में दो वैज्ञानिक पेलोड शामिल हैं – प्राथमिक पेलोड, POLIX (एक्स-रे में पोलारिमीटर उपकरण), पोलारिमेट्री मापदंडों (डिग्री और कोण) को मापने के लिए ध्रुवीकरण का); और स्पेक्ट्रोस्कोपिक जानकारी प्रदान करने के लिए XSPECT (एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी और टाइमिंग) पेलोड। एक्स-रे पोलारिमेट्री का उपयोग यह समझने के लिए किया जाता है कि कैसे तीव्र गुरुत्वाकर्षण बल पदार्थ को ब्लैक होल की ओर खींचते हैं।

ब्लैक होल क्यों महत्वपूर्ण हैं?

जब कोई विशाल तारा सुपरनोवा में मर जाता है, तो वह या तो पूरी तरह नष्ट हो सकता है, ब्लैक होल या न्यूट्रॉन तारा बन सकता है। एक न्यूट्रॉन तारा इतना घना होता है कि सिर्फ एक चम्मच न्यूट्रॉन तारे की सामग्री का वजन 10 मिलियन टन होगा, और शोध से पता चलता है कि न्यूट्रॉन तारे की टक्कर ब्रह्मांड में सोने और यूरेनियम जैसे भारी तत्वों के मुख्य स्रोतों में से एक है।

ब्लैक होल भी वास्तव में हैं। ब्लैक होल खाली जगह के अलावा कुछ भी नहीं है, और इसे ऐसा इसलिए कहा जाता है क्योंकि प्रकाश भी इससे बच नहीं सकता है। ब्लैक होल की भविष्यवाणी आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत द्वारा की गई थी, जिसमें दिखाया गया था कि जब एक विशाल तारा मर जाता है तो वह अपने पीछे एक छोटा, घना अवशेष कोर छोड़ जाता है।

उनके सामान्य सापेक्षता समीकरणों से पता चला कि यदि कोर का द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान से लगभग तीन गुना अधिक है, तो गुरुत्वाकर्षण बल अन्य सभी बलों पर हावी हो जाता है और एक ब्लैक होल का निर्माण करता है।

सीधे शब्दों में कहें तो, ब्लैक होल के गुणों के बारे में अवलोकन करने और सोचने से ब्रह्मांड की प्रकृति और आकाशगंगाओं के निर्माण में उनकी भूमिका के बारे में बहुत बड़ी अंतर्दृष्टि प्राप्त हुई है।

इस पर और अधिक शोध की आवश्यकता क्यों है?

जैसा कि नासा कहता है, आप एक ऐसे तारे के बारे में सोच सकते हैं जो सूर्य से 10 गुना अधिक विशाल है लेकिन लगभग न्यूयॉर्क शहर के व्यास के बराबर एक गोले में सिमटा हुआ है। जैसे ही तारा ढहता है, तारे की सतह एक काल्पनिक सतह के करीब पहुंच जाती है जिसे ‘घटना क्षितिज’ कहा जाता है, जहां समय स्थिर प्रतीत होता है, और तारा अब और नहीं ढह सकता है – यह एक जमी हुई ढहने वाली वस्तु है।

ब्लैक होल में घटना क्षितिज और ‘विलक्षणता’ शामिल है – इसके केंद्र में एक बिंदु जो असीम रूप से छोटा और असीम रूप से घना है। सामान्य सापेक्षता के नियमों ने भौतिकविदों को ‘घटना क्षितिज’ की अच्छी समझ दी है, लेकिन वे अभी भी ‘विलक्षणता’ को पूरी तरह से समझ नहीं पाए हैं।

अंतरिक्ष अनुसंधान में भारत की भूमिका कितनी महत्वपूर्ण है?

भारत ब्लैक होल पर शोध में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है। इन उदाहरणों पर विचार करें.

देश को 2030 तक एक उन्नत गुरुत्वाकर्षण-तरंग वेधशाला, लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्ज़र्वेटरी (LIGO) -भारत स्थापित करने की उम्मीद है।

गुरुत्वाकर्षण तरंगें, जिन्हें अंतरिक्ष-समय में ‘तरंग’ के रूप में वर्णित किया गया है, ब्रह्मांड में कुछ सबसे हिंसक और ऊर्जावान प्रक्रियाओं के कारण होती हैं, जैसे कि बड़े पैमाने पर तेजी लाने वाली वस्तुएं। सबसे मजबूत गुरुत्वाकर्षण तरंगें ब्लैक होल, सुपरनोवा (अपने जीवनकाल के अंत में बड़े पैमाने पर विस्फोट) और न्यूट्रॉन सितारों के टकराने जैसी प्रलयंकारी घटनाओं से उत्पन्न होती हैं।

उदाहरण के तौर पर, चार साल पहले, शोधकर्ताओं ने एक ब्लैक होल और एक न्यूट्रॉन तारे के बीच टकराव का पता लगाने की पुष्टि की थी, जिसने पृथ्वी तक पहुंचने के लिए कम से कम 900 मिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी तय करने वाली गुरुत्वाकर्षण तरंगें भेजी थीं (एक प्रकाश वर्ष 9 ट्रिलियन किलोमीटर के बराबर होता है) वह प्रकाश एक वर्ष में 300,000 किमी प्रति सेकंड की गति से यात्रा करता है)।

इसके अलावा, नासा की प्रमुख एक्स-रे वेधशाला का नाम दिवंगत भारतीय-अमेरिकी नोबेल पुरस्कार विजेता सुब्रमण्यन चंद्रशेखर के सम्मान में चंद्रा एक्स-रे वेधशाला रखा गया, जिन्होंने गणना की थी कि हमारे सूर्य के द्रव्यमान से 1.4 गुना बड़े सभी तारे अंततः ईंधन से बाहर हो जाएंगे और गिर जाना।

प्रोफेसर सीवी विश्वेश्वर, जिनका 2017 की शुरुआत में बेंगलुरु में निधन हो गया, ब्लैक होल भौतिकी के सच्चे अग्रदूतों में से एक थे। अपनी अन्य उपलब्धियों में, उन्होंने श्वार्ज़स्चिल्ड ब्लैक होल (द्रव्यमान वाले सबसे सरल ब्लैक होल लेकिन कोई विद्युत चार्ज और कोई स्पिन नहीं) की स्थिरता का गणितीय प्रमाण प्रदान किया, जिसमें सुझाव दिया गया कि यदि ब्लैक होल वास्तव में उत्पन्न होते हैं, तो उनका अस्तित्व भी बना रहेगा।

और सितंबर 2015 में इसरो द्वारा लॉन्च किए गए भारत के पहले समर्पित उपग्रह, एस्ट्रोसैट ने पहली बार ब्लैक होल प्रणाली से उच्च ऊर्जा एक्स-रे उत्सर्जन की तीव्र परिवर्तनशीलता देखी। अगस्त 2021 में, भारतीय शोधकर्ताओं ने तीन सुपरमैसिव ब्लैक होल की खोज की जो एक साथ विलय होकर ट्रिपल सक्रिय गैलेक्टिक न्यूक्लियस बनाते हैं।

भारत का नया XPoSat मिशन, इस वर्ष के लिए नियोजित कई अंतरिक्ष मिशनों के साथ, केवल इन प्रयासों को मजबूत करेगा, और देश को अंतरिक्ष में भी अपना नाम रोशन करने में मदद करेगा।