 |
| গ্রাভিটেশনাল লেন্সিং |
মহাজাগতিক ফান মিরর: গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং ও ডার্ক ম্যাটারের রহস্য!
বন্ধুরা, আমাদের প্রতিদিনের অভিজ্ঞতা খুবই সহজ সরল এবং স্বাভাবিক। যেকোনো বস্তু থেকে আলোর সমান্তরাল এবং সরল পথে আমাদের চোখে আসে, ফলে আমরা বস্তুর আকার আকৃতির স্পষ্ট ধারণা পাই। কিন্তু এমন একটি ঘর কল্পনা করুন তো যেখানে রয়েছে ফান মিরর (Fun Mirror)। এমন ঘরে আমাদের প্রতিদিনকার অভিজ্ঞতার সম্পূর্ণ ভিন্ন চিত্র দেখা যাবে। সেখানে যেকোনো বস্তুর বিকৃত রূপ দেখা যায়, যা আমাদের যথেষ্ট আনন্দ দিতে সক্ষম। এখন টেলিস্কোপের মাধ্যমে যখন আমরা মহাকাশকে দেখি, তখন কিন্তু প্রতিদিনকার অভিজ্ঞতার মতো সহজ সরল চিত্র দেখা যায় না। সেখানে দেখা যায় বিভিন্ন মাত্রার বিকৃতি, অনেকটা ফান মিররের মতো। তবে এই বিকৃত চিত্র কিন্তু আমাদের জন্য খুবই গুরুত্বপূর্ণ।
কারণ এই বিকৃত চিত্র দেখার কারণ হচ্ছে গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং (Gravitational Lensing)। গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এমন একটি প্রাকৃতিক ঘটনা যা অনেক দূরের গ্যালাক্সির বিবর্তিত এবং উজ্জ্বল চিত্র তৈরি করে। সুতরাং, গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং হচ্ছে প্রকৃতির তৈরি উত্তল লেন্স, যা দূরের বস্তুকে কাছ থেকে বড় করে দেখার সুযোগ করে দেয়। এমনকি এই গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিংয়ের মাধ্যমেই ডার্ক ম্যাটারের (Dark Matter) ধারণা পাওয়া যায়।
চলুন, আজকের এই পোস্টে আমরা গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এবং ডার্ক ম্যাটারের এই মহাজাগতিক রহস্য সম্পর্কে বিস্তারিত জানব।
১. গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং কিভাবে কাজ করে?
সাধারণভাবে উত্তল লেন্সে কী ঘটে? সমান্তরালে আসা আলোক রশ্মি বেঁকে গিয়ে একটি বিন্দুতে মিলিত হয়, যাকে বলে ফোকাস পয়েন্ট (Focus Point)। এই ফোকাস পয়েন্টে চোখ রাখলে যে বস্তু থেকে আলো আসছে তাকে বড় করে দেখায়। কারণ আমাদের চোখ বস্তু থেকে আসা আলোকে সরলরেখায় দেখে। ফলে লক্ষ্যবস্তুকে বিবর্ধিত দেখায় বা বড় দেখায়। এখান থেকে বলা যায়, কোনো বস্তু থেকে আলো আসার পথে বেঁকে গেলে তার বিবর্তিত চিত্র দেখা যাবে।
এখন গ্র্যাভিটেশনাল লেন্স কিভাবে তৈরি হয় তা বলা যাক। আমরা জানি আলো সব সময় স্ট্রেট লাইন অর্থাৎ সোজা পথে ট্র্যাভেল করে, অর্থাৎ সবচেয়ে ছোট পথে ট্র্যাভেল করে। এখন আলবার্ট আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতার তথ্য মতে, ভরের কারণে স্পেস-টাইমে বক্রতা তৈরি হয়। এই বক্রতার ফলে সরলরেখাই যে সবচেয়ে ছোট পথ, এই বিষয়টি আর থাকে না। যেমন আপনি যদি পৃথিবীতে সরলরেখা বরাবর হাঁটতে থাকেন, তবে শেষ পর্যন্ত দেখা যাবে আপনি আগের বিন্দুতে এসে পৌঁছেছেন। অর্থাৎ সরল পথটি একটি বৃত্তের আকার ধারণ করছে।
ভরের কারণে স্পেস বেঁকে যাওয়ার ফলে স্পেসও ঠিক এরকম আচরণ করবে। ভরের কারণে যখন স্পেস বেঁকে যায়, তখন আলো এক স্থান থেকে অন্য স্থানে যাওয়ার ক্ষেত্রে সবচেয়ে ছোট পথটি বেঁকে যায়। সুতরাং, এক স্থান থেকে অন্য স্থানে যাবার ক্ষেত্রে সরলরেখা সবসময় সবচেয়ে ছোট পথ নয়। আলো যখন কোনো ভারী বস্তুকে অতিক্রম করে, তখন ওই ভারী বস্তুর ফলে স্পেসে যে বক্রতা তৈরি হয়, তার ফলে আলোর গতিপথ বেঁকে যায়। তখন সেই ক্ষেত্রে উত্তল লেন্সের মতো এফেক্ট দেখা যায়, যাকে বলে লেন্সিং। আলবার্ট আইনস্টাইন সর্বপ্রথম ১৯১২ সালে মহাকাশে গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং ঘটার বিষয়টি উল্লেখ করেন। পরবর্তীতে ১৯১৯ সালে স্যার আর্থার এডিংটন (Sir Arthur Eddington) পূর্ণ সূর্যগ্রহণের সময় গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর প্রথম এক্সপেরিমেন্টাল প্রমাণ উপস্থাপন করেন।
সূর্যের পেছনে থাকা তারা থেকে আলো যখন সূর্যের পাশ দিয়ে অতিক্রম করে, তখন সূর্যের পাশে স্পেসের বক্রতার জন্য আলোর গতিপথও বেঁকে যায়। যার ফলে সূর্যের পেছনের তারাকে তার প্রকৃত অবস্থান থেকে ভিন্ন দেখা যায়। এবং এই এক্সপেরিমেন্টের মাধ্যমে আলবার্ট আইনস্টাইনের গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর ভবিষ্যৎবাণী প্রমাণিত হয়।
২. গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিংয়ের বিভিন্ন রূপ
মনে করুন একটি বিশাল গ্যালাক্সি ক্লাস্টারের পেছনে একটি গ্যালাক্সি রয়েছে। এখন এই পেছনের গ্যালাক্সি থেকে আলো যখন আসবে, তখন এই গ্যালাক্সি ক্লাস্টারের কারণে আলো বেঁকে যাবে। সেই বেঁকে যাওয়া আলো যখন পৃথিবীতে এসে পৌঁছবে, তখন এই বিশাল গ্যালাক্সি ক্লাস্টারের পেছনে থাকা গ্যালাক্সিটি পৃথিবী থেকে দৃশ্যমান হবে। তবে গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর ক্ষেত্রে একের চেয়ে বেশি ইমেজও দেখা যেতে পারে। কারণ অনেক দিক থেকে আলো যখন আসে, তখন আলো বিভিন্ন পথে আসতে পারে। ফলে ওই আলো পৃথিবীতে আসতে ভিন্ন ভিন্ন সময় লাগতে পারে। ফলে একই গ্যালাক্সির একাধিক ইমেজও দেখা যেতে পারে।
গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিংয়ের একটি চমৎকার বিষয় প্রায় সময় দেখা যায়, যাকে বলে আইনস্টাইন রিং (Einstein Ring)। এমন রিং তখনই দেখা যায় যখন লাইট সোর্স, মাঝখানে থাকা গ্যালাক্সি (যার কারণে গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং ঘটবে) এবং অবজার্ভার - এই তিনটি বিষয়ে একই লাইনে অবস্থান করবে। এমন অবস্থায় গ্র্যাভিটেশনাল লেন্স সোর্স থেকে আসা আলোকে সমান ভাবে বাঁকিয়ে দেয় বা ব্যান্ড করে, যার ফলে এমন চমৎকার রিং দেখা যায়। এই রিংটি মূলত হচ্ছে পেছনে থাকা গ্যালাক্সির ইমেজ। এমন ক্ষেত্রে যদিও পিছনে থাকা গ্যালাক্সিটির ইমেজ ফান মিররের মতোই বিকৃত দেখায়, তারপরেও এই ইমেজ থেকে ওই গ্যালাক্সি সম্পর্কে অনেক তথ্য পাওয়া যায়, কারণ এই অবস্থায় গ্যালাক্সিকে অনেক বেশি উজ্জ্বল দেখায়।
গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর আরেকটি অবস্থাকে বলা হয় আইনস্টাইন ক্রস (Einstein Cross)। যখন লেন্সিং এর ফলে একটি গ্যালাক্সি চারটি ইমেজ তৈরি হয়, তখন সেই বিষয়টিকে বলা হয় আইনস্টাইন ক্রস।
তবে গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর ফলে যে শুধু রিং কিংবা ক্রস শেপ দেখা যাবে তা কিন্তু নয়। বিভিন্ন ধরনের শেপ দেখা যেতে পারে। যেমন এই ছবিটি দেখুন। এখানে এই অংশটিকে ফটোগ্রাফিক এরর মনে হতে পারে। কিন্তু না, এটি হচ্ছে পৃথিবী থেকে দ্বিতীয় সর্বোচ্চ দূরের গ্যালাক্সির চিত্র। গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর ফলে এমন বিকৃত এবং বিবর্ধিত চিত্র দেখা যাচ্ছে। পৃথিবী থেকে দ্বিতীয় সর্বোচ্চ দূরত্বে থাকা এই গ্যালাক্সিটি হয়তো বা সাধারণ টেলিস্কোপ দিয়ে কখনোই দেখা সম্ভব হতো না। এটি একমাত্র সম্ভব হয়েছে গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর কারণে। এই ছবিটি হাবল টেলিস্কোপ ক্যাপচার করেছিল। এখানে এই যে অংশটি দেখছেন এটি হচ্ছে গ্যালাক্সি ক্লাস্টার অ্যাবেল ১৬৮৯ (Abell 1689)। এখানে গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর ফলে অ্যাবেল ১৬৮৯ এর দুইটি ইমেজ দেখা যাচ্ছে।
গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং যে শুধুমাত্র হাস্যকর এবং বিকৃত শেপ তৈরি করে তা কিন্তু নয়। গ্যালাক্সিকে উজ্জ্বল করে এবং কাছ থেকে দেখায়। ফলে যাদেরকে কখনোই দেখতে পারার কথা ছিল না, এদেরকেও দেখা যায়, তাও তুলনামূলক বেশি ডিটেইলস সহ।
৩. মাইক্রোলেন্সিং: এক্সোপ্ল্যানেট অনুসন্ধানের নতুন দিগন্ত
গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর আরেকটি ধরন হচ্ছে মাইক্রোলেন্সিং (Microlensing)। মাইক্রোলেন্সিং এর মাধ্যমে বহু দূরে থাকা কোনো একটি তারার আশেপাশে গ্রহ রয়েছে কিনা তা সম্পর্কে জানা যায়। অর্থাৎ, এক্সোপ্ল্যানেট (Exoplanet) সম্পর্কে জানার চমৎকার মাধ্যম হচ্ছে মাইক্রোলেন্সিং। মনে করুন, কোনো একটি স্টারের আলো অন্য একটি স্টারের লেন্সিং এর ফলে পৃথিবীতে এসে পৌঁছেছে। তাহলে আমরা আলোর উজ্জ্বলতা বাড়া এবং কমার একটি স্মুথ গ্রাফ দেখতে পাব। কিন্তু যে স্টারের ফলে লেন্সিং ঘটেছিল, ওই স্টারের পাশে যদি কোনো গ্রহ থেকে থাকে, তবে পৃথিবীতে প্রাপ্ত আলোর উজ্জ্বলতার গ্রাফের স্মুথনেস বিষয়টি থাকবে না। সেখানে একটি ডিস্টরশন (Distortion) দেখা যাবে। এবং কতটা ডিস্টরশন দেখা যাচ্ছে, এর মাধ্যমে মাঝখানে থাকা স্টার (যার ফলে লেন্সিং ঘটেছিল) তার পাশে থাকা গ্রহ সম্পর্কে জানা যাবে।
লেন্সিং এর ফলে কেমন ইমেজ তৈরি হচ্ছে এবং ওই ইমেজ থেকে আসা আলো গ্রাফে কতটা ডিস্টার্ব দেখাচ্ছে, এইসব বিষয়ে স্টাডি করে এক্সোপ্ল্যানেট সম্পর্কে অনেক কিছু জানা সম্ভব। ভবিষ্যতে সূর্যকে লেন্স হিসেবে কাজে লাগিয়ে এক্সোপ্ল্যানেট সম্পর্কে জানার অনেক পরিকল্পনা রয়েছে। তবে সেই ক্ষেত্রে ক্লিয়ার ইমেজ পেতে টেলিস্কোপ বসাতে হবে সূর্য থেকে অনেক অনেক দূরে। সূর্যের ভরের ফলে আলো যে বেঁকে যাবে, এই বেঁকে যাওয়া আলোর প্রথম ফোকাস পয়েন্ট হবে সূর্য থেকে ৫৫০ অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল ইউনিট (Astronomical Unit - AU) দূরত্বে। এই দূরত্বটা খুবই বিশাল। পৃথিবী থেকে সূর্যের দূরত্ব হচ্ছে ১ অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল ইউনিট। তাহলে বুঝতেই পারছেন, ৫৫০ অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল ইউনিট কতটা দূরে? এত বিশাল দূরত্ব অ্যাচিভ করা মানুষের পক্ষে খুবই দুঃসাধ্য। ভয়েজার ১ (Voyager 1) হচ্ছে মানুষের সবচেয়ে দূরে পাঠানো বস্তু, যা আনুমানিক ১৫০ অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল ইউনিট দূরে রয়েছে। এবং এই ভয়েজার ১-কে মহাকাশে পাঠানো হয়েছিল ১৯৭৭ সালে। অর্থাৎ প্রায় ৪৬ বছরে মানুষ ১৫০ অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল ইউনিট দূরত্ব অতিক্রম করতে পেরেছে। তাহলে ৫৫০ অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল ইউনিট দূরত্ব অতিক্রম করার বিষয়টি কেমন হবে, বুঝতেই পারছেন।
৪. ডার্ক ম্যাটার: মহাবিশ্বের অদৃশ্য ভর
আমাদের মহাবিশ্বের প্রায় ২৭ শতাংশ হচ্ছে ডার্ক ম্যাটার (Dark Matter)। এই ডার্ক ম্যাটার আমাদের পরিচিত অর্ডিনারি ম্যাটারের (Ordinary Matter) সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করে না। এর ফলে এদের সম্পর্কে জানা খুবই কঠিন বিষয়।
এখানে প্রশ্ন আসতে পারে যে, যে ম্যাটার দেখা যায় না, যা অর্ডিনারি ম্যাটারের সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করে না, সেই রকম ম্যাটারের ধারণা মানুষের মধ্যে আসলো কিভাবে? ডার্ক ম্যাটারের ধারণা মানুষের মধ্যে আসার একটি কারণ হচ্ছে গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং।
গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং কখন ঘটে? যখন পৃথিবী এবং লাইট সোর্সের মাঝখানে ভারী কোনো বস্তু যেমন স্টার, গ্যালাক্সি, কিংবা গ্যালাক্সি ক্লাস্টার থাকে। এখন গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিংয়ের মাধ্যমে যতটা আলো পৃথিবীতে আসে, তা হিসেব করে মাঝখানে থাকা বস্তু অর্থাৎ যার ফলে গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং ঘটছে, ওই বস্তুর ভর হিসেব করা সম্ভব। কিন্তু বিজ্ঞানীরা মাঝখানে থাকা বস্তু অর্থাৎ গ্যালাক্সি ক্লাস্টারের ভর হিসেব করে যেই ভর পান, তা ছিল খুবই কম।
আলো ব্যান্ড হবে ভরের উপর ভিত্তি করে। মাঝখানের বস্তুর ভর যত বেশি হবে, আলোও সেই অনুপাতে ব্যান্ড হবে বা বেঁকে যাবে। কিন্তু বিজ্ঞানীরা হিসেব করে দেখেন গ্যালাক্সি ক্লাস্টারের ভরের অনুপাতের আলো বেশি পরিমাণ ব্যান্ড হচ্ছে, বেশি পরিমাণে বেঁকে যাচ্ছে। তখন বিজ্ঞানীরা বুঝতে পারছিলেন না যে, কেন আলো এত বেশি পরিমাণে বেঁকে যাচ্ছে? এমন প্রশ্নের কোনো উত্তর মানুষের কাছে নেই। বিজ্ঞানীরা মনে করে মহাবিশ্বে অবশ্যই এমন ম্যাটার রয়েছে যা আমরা দেখি না, যা অর্ডিনারি ম্যাটারের সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করে না। তবে ওই সকল ম্যাটারের ভর রয়েছে। এবং এই ভরের ফলে স্পেসে বেশি বক্রতা দেখা যায়, যার ফলে আলো বেশি পরিমাণে ব্যান্ড হয়। এবং ওই বস্তুর নাম দেওয়া হয় ডার্ক ম্যাটার। এবং এই ডার্ক ম্যাটারের মতো কিছু একটা ধরে নিলে গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর ক্ষেত্রে আলোর হিসেবের চেয়েও বেশি বেঁকে যাওয়ার বিষয়টিকে ব্যাখ্যা করা যায়।
বিষয়টিকে একটি বাস্তব উদাহরণের মাধ্যমে বলা যাক। মনে করুন একজন ব্যক্তি সরকারি চাকরি করেন। এবং ওই ব্যক্তি চাকরি শুরু করার কিছুদিনের মধ্যেই অনেক সম্পদের মালিক হয়ে গেলেন। এখন আপনি ওই ব্যক্তির আয় এবং সম্পদের হিসেব করলে কোনোভাবেই সেই হিসেব মেলাতে পারবেন না। কিন্তু আয় এবং সম্পদের মধ্যে যদি আপনি ঘুষ নামক কিছু একটা ধরে নেন, তাহলে খুব সহজেই আপনার হিসেব মিলে যাবে। কিন্তু ঘুষের বিষয়টি আপনি কখনোই বলতে পারবেন না, যতক্ষণ পর্যন্ত না আপনি প্রমাণ করতে পারছেন। অন্যথায় আপনার নামে কেস হয়ে যাবে। যদিও এটা স্পষ্ট যে আয় এবং সম্পদের মধ্যে ঘুষ নামক কিছু একটা রয়েছে। ঠিক তেমনি গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং এর ক্ষেত্রে আলো বেঁকে যাওয়ার পরিমাণ এবং ভরের হিসেব না মিললেও এদের মাঝখানে ডার্ক ম্যাটার নামক কিছু একটা ধরে নিলে খুব সহজেই হিসেব মিলে যায়। কিন্তু যতক্ষণ পর্যন্ত না ডার্ক ম্যাটার বিষয়টি প্রমাণ করা যাচ্ছে, ততক্ষণ পর্যন্ত শক্তভাবে বলা যাচ্ছে না। যদিও আমরা স্পষ্টত বুঝতে পারছি যে, আলোর বেঁকে যাওয়ার পরিমাণ এবং ভরের মধ্যে অবশ্যই অদৃশ্য বা ডার্ক ম্যাটার রয়েছে। এবং এভাবেই গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং বিষয়টি ডার্ক ম্যাটারের ধারণাকে আরও স্পষ্ট ভাবে সামনে নিয়ে আসে।
উপসংহার
সর্বশেষে, থ্যাঙ্কস ফর রিডিং, স্টে হ্যাপি, স্টে কুল।
কীওয়ার্ডস: গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং, ডার্ক ম্যাটার, মহাজাগতিক রহস্য, আইনস্টাইন রিং, আইনস্টাইন ক্রস, মাইক্রোলেন্সিং, এক্সোপ্ল্যানেট, মহাবিশ্বের ভর, অদৃশ্য ম্যাটার, ফান মিরর, স্পেস-টাইম, আলোর বক্রতা, জ্যোতির্বিজ্ঞান, পদার্থবিদ্যা, মহাকাশ গবেষণা, হাবল টেলিস্কোপ, ভয়েজার ১, অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল ইউনিট, বিজ্ঞান।