ডার্ক ম্যাটার ও ডার্ক এনার্জি ৯ : গ্যালাক্সি ক্ল্যাস্টার

0
62

মহাবিশ্বে রয়েছে অজস্র গ্যালাক্সি। সেসব গ্যালাক্সি আবার ঝাঁকে ঝাঁকে থাকে। গ্যালাক্সির এই ঝাঁককে গ্যালাক্সি ক্ল্যাস্টার বা ছায়াপথ স্তবক বলা হয়। গ্যালাক্সি ক্ল্যাস্টারে কয়েকশত থেকে কয়েক হাজার গ্যালাক্সি থাকে। একটা গ্যাঁলাক্সি থেকে আরেকটা গ্যালাক্সির মধ্যে থাকে বিশাল ফাঁকা অঞ্চল। অবশ্য একেবাঁরে ফাঁকে থাকে না। থাকে উত্তপ্ত গ্যাসীয় পদার্থ। এসব গ্যাস এতটাই উত্তপ্ত যে এগুলো এক্স-রশ্মি বিকিরণ করে। সেসব এক্স-রশ্মি আবা শনাক্ত করার হাতিয়ার আছে বিজ্ঞানীদের কাছে—এক্স-রে দূরবিন। এই দূরবিন কিন্তু পৃথবীর বুকে নির্জন কোনো দ্বীপে বা পাহাড়ের চূড়ায় বসানো নেই। এগুলো ঘুরছে পৃথিবীর কক্ষপথে। আর এক্স-রে দূরবীন দিয়ে ক্ল্যাস্টারের গ্যাসীয় অঞ্চল থেকে আসা বিকিরণ মাপা যায়। জানা যায় সেসব গ্যাসের প্রকৃতি। বিশেষ করে তাপমাত্র আর ঘনত্ব। গ্যাসের ঘনত্ব তো জনা গেলই। এর আগে বিজ্ঞানীরা জেনে গেছেন ক্ল্যাস্টারের ভেতরের গ্যালাক্সিগুলোর ঘনত্ব আর তাপমাত্রাও। সূতরাং গ্যাসের ঘনত্ব আর তাপমাত্রা জানলে গোটা ক্ল্যাস্টারেই ঘনত্ব আর তাপমাত্রা জানতে আর কোনো সমস্যা থাকার কথা নয়। আর ক্ল্যাস্টারের ঘনত্ব আর তাপমাত্রা বের করা গেলে গোটা ক্ল্যাস্টারের ভর বের করা আর কঠিন কাজ নয়। আবার মহাকর্ষীয় আকর্ষণ থেকেও ক্ল্যাস্টারের ভর বের করা যায়। আর এই ভর বের করতে গিয়ে বিজ্ঞানীরা দেখলেন গোটা ক্ল্যাস্টারে বিপুল পরিমাণ ডার্ক ম্যাটার রয়েছে। সেটা সাধারণ ম্যাটার বা বস্তুর দশগুণ।

এবেল ২০২৯ নামের একটা গ্যালাক্সি ক্ল্যাস্টার আছে মহাকাশে। বিজ্ঞানীরা সেই ক্ল্যাস্টারে অনুসন্ধান চালান। তাপমাত্রা আর উজ্জ্বলতা থেকে বের করেন তার ভেতরকার ডার্কম্যাটারের পরিমাণ সেটা কোথায় থাকে বিজ্ঞানীরা সেটাও বের করার চেষ্টা করেন। এরজন্য তৈরি করেন ডার্ক ম্যাটারের একটি মানচিত্র। সেই মানচিত্র থেকে দেখা যায় একটা মজার ঘটনা। গ্যালাক্সি ক্ল্যাস্টারের বাইরের দিকে ডার্ক ম্যাটারের ঘনত্ব কম। যত ভেতরের দিকে যাওয়া হয়, ডার্ক ম্যাটারের ঘনত্ব তত বাড়ে। ক্ল্যাস্টারের কেন্দ্রে যে গ্যালাক্সিটা থাকে, সেই গ্যালাক্সিতেই ডার্ক ম্যাটারের ঘনত্ব সবচেয়ে বেশি। তারমানে সবচেয়ে বেশি ডার্ক ম্যাটার থাকে ক্ল্যাস্টারের কেন্দ্রীয় গ্যালাক্সিতেই।

মহাকাশে গ্যালাক্সিদের ঝাঁক বা ক্ল্যাস্টার

গ্যালাক্সি ক্ল্যাস্টারের ভর মাপর আরও একটা উপায় আছে। সেটা হলো ক্ল্যাস্টারগুলিতে গ্যালাক্সি বা ছায়াপথের ঘূর্ণণ বেগ। প্রতিটা গ্যালাক্সির ঘূর্ণন বেগ আলাদা আলাদা। এসব ঘূর্ণন বেগের পার্থক্য থেকে গ্যালাক্সির গুলোর ভর মাপা যায়। এক্ষেত্রেরও গ্যালাক্সি ক্ল্যাস্টারে যে ভর পাওয়া যায়, তা উজ্জ্বলতা আর তাপমাত্রা থেকে পাওয়া ভরের অনেক বেশি। ফ্রিত্জ জুইকি এই দুভাবেই ক্ল্যাস্টারের ভর মাপতে জানতেন। এবং মেপেও দেখেছিলেন। আর দুই মাপনেই ডার্ক ম্যাটারের অস্তিত্ব পেয়েছিলেন তিনি। কিন্তু এই দুইভাবে মাপা ভর একেবারে শতভাগ নিখুঁত নয়। সুতরাং তিনি আরেকটি পদ্ধতির সন্ধান করছিলেন। এবং একসময় পেয়েও গেলেন।

১৯৩৯ সালে ফ্রিত্জ জুইকি একটা  গবেষণা প্রবন্ধ লেখেন। সেই প্রবন্ধে ক্ল্যাস্টারের সঠিক ভর মাপার আরও কিছু উপায় তিনি দেখান। এদের মধ্যে একটি হলো ভিরিয়াল উপপাদ্য। এই উপপাদ্যের কথা আমরা আগেই আলোচনা করেছি। আরেকটি পদ্ধতির কথাও তিনি বলেন। সেটিই সবচেয়ে নিখুঁত পদ্ধতি। সেই পদ্ধতিটা হলো মহাকর্ষীয় লেন্সিং। পাঠক, মহাকর্ষীয় লেন্সিং কী সে বিষয়েও আগে লিখেছি। কিন্তু মহাকর্ষীয় লেন্সিংয়ের পদ্ধতি কিন্তু একটা নয়, দুটো। সবল মহাকর্ষীয় লেন্সিং এবং দুর্বল মহাকর্ষীয় লেন্সি। মহাকর্ষীয় লেন্সিং বলে কোনো ভারী কোনো বস্তুর পাশ দিয়ে যাওয়ার সময় আলে বেঁকে যায়। ধরা যাক দুটি গ্যালাক্সি রয়েছে ক্ল্যাস্টার। একটা আরেকটার পেছনে রয়েছে। এখন আপনি যদি দূরবিন দিয়ে দেখেন তাহলে শুধু সামনের সাননেরটাই দেখতে পাই। কিন্তু পেছনেরটাও আমরা দেখি। কারণ পেছনেরটা থেকে বিকিরিত আলো মহাকর্ষীয় লেন্সিংয়ের কারণে বেঁকে যায়। এই মহাকর্ষীয় লেন্সিং থেকেও ছায়পথগুলির ভর বের করা যায়। আর এধরনের মহাকর্ষীয় লেন্সিংকে বলে সবল মহাকর্ষীয় বলে। এর একটা সমীকরণ আছে। সেটা হলো—

এর আগে দুধরনের মহাকর্ষীয় লেন্সিংয়ের কথা বলা হয়েছেলি। দ্বিতীয়টা হলো দুর্বল মহাকর্ষীয় লেন্সিং। ১৯৯০ দশকের জ্যোর্তিবিজ্ঞানীরা এই পদ্ধতিতে গ্যালাক্সি ক্ল্যাস্টারের ভর পরিমাপ করতে শুরু করেন। মহাবিশ্বের যেকোনো একটা বস্তু যে পরিমাণ মহাকর্ষীয় লেন্সিং তৈরি করে সেগুলো শনাক্ত করা কঠিন। এই কঠিন কাজগুলিকে বিজ্ঞানীরা করছেন অত্যন্ত সূক্ষ্মতার সঙ্গে। তাঁরা ক্ল্যাস্টারে থাকা গ্যালাক্সিগুলো লেন্সিং শনাক্ত করেছেন। সেগুলো তাদের পেছন থেকে আসা আলোকরশ্মিকে যতটুকু বাঁকিয়ে দেয় বিজ্ঞানীরা সেই বক্রতার একটা ডাটা তৈরি করেছেন। সেই ডাটাগুলো ব্যবহার করে পরিসংখ্যান পদ্ধতি ব্যবহার করে গ্যালাক্সি ক্ল্যাস্টারের ভর বণ্টন ও মোট ভর বের করেছেন। এই ফলাফল তাঁরা মিলিয়ে দেখেছেন সবল মহাকর্ষীয় পদ্ধতি ও ভিরিয়াল উপপাদ্য থেকে পাওয়া ডেটার সঙ্গে। দেখা গেছে আগের ফলাফলগুলোর সঙ্গে এই ফলালাফলও মিলে যাচ্ছে।

মহাকাশে ক্ল্যাস্টারের সংখ্যা কম নয়। সবগুলোর দূরত্বও পৃথিবী থেকে সমান নয়। এমনি একটা ক্ল্যাস্টার হলো বুলেট ক্ল্যাস্টার। আসলে এটা একক কোনো ক্ল্যাস্টার নয়। মহাকাশে দুটি কৃষ্ণগহ্বর পরস্পরের সঙ্গে সংঘর্ষ ঘটিয়ে একটা বড় কৃষ্ণগহ্বর তৈরি করতে পারে। তেমনি দুটি গ্যালাক্সিও পরস্পরের সংঘর্ষ ঘটিয়ে একত্রিত হতে পারে। একত্রিত হতে পারে গ্যালাক্সিদের ঝাঁক অর্থাৎ কৃষ্ণগহ্বরও। তেমনি দুটি গ্যালাক্সি ক্ল্যাস্টার একত্রিত হয়ে তৈরি হয়েছে এই বুলেট ক্ল্যাস্টার। সত্যি বলতে কি, এখনো এই একত্রিত হওয়ার প্রক্রিয়াটা হওয়ার প্রক্রিয়াটা শেষ হয়নি।

দুটি গ্যালাক্সিও পরস্পরের সংঘর্ষ ঘটিয়ে একত্রিত হতে পারে

প্রতিটা ক্ল্যাস্টারে, প্রতিটা গ্যালাক্সিতেই রয়েছে ডার্ক ম্যাটার। কিন্তু সব গ্যালাক্সিকেই স্পষ্টভাবে পর্যবেক্ষণ করা যায় না। ডার্ক ম্যাটার পর্যবেক্ষণ করা তো আরও কঠিন ব্যাপার। তবু কিছু কিছু ক্ল্যাস্টারে ডার্ক ম্যাটারের অস্তিত্ব একটু ভালোভাবেই শনাক্ত করা গেছে। এক্ষেত্রে সবচেয়ে এগিয়ে এই বুলেট ক্ল্যাস্টার। বুলেট ক্ল্যাস্টার ডার্ক ম্যাটারের জন্য এক আশ্চর্য ব্যতিক্রমও বটে। সাধাধরণ বস্তু আর ডার্ক ম্যাটারের মধ্যে কোনো মিথস্ক্রিয়া ঘটে না। কিন্তু এদের মধ্যে মহার্কর্ষীয় আকর্ষণ আছে। তাই সাধারণ বস্তু যেখানে থাকে ডার্ক ম্যাটারও সেখানে থাকে। তাই গোটা মহাবিশ্বের যেখানেই দৃশ্যমান বস্তু আছে, সেখানেই ডার্ক ম্যাটার লুকিয়ে আছে। কিন্তু বুলেট ক্ল্যাস্টারের ভেতরে দৃশ্যমান বস্তু আর ডার্ক ম্যাটার একসঙ্গে নেই, আলাদা হয়ে গেছে। আগেই বলেছি ক্ল্যাস্টারের ভেতরে যেসব গ্যালাক্সি থাকে এসব গ্যালাক্সির মধ্যে যে ফাঁকা অঞ্চল রয়েছে তার ভেতরে রয়েছে গ্যাসের মেঘ। কিন্তু বুলেট ক্ল্যাস্টারের এই গ্যাসের মেঘের অবস্থানও অন্য ক্ল্যাস্টারগুলি থেকে আলাদা। কারণ এটা দুটি ক্ল্যাস্টারের সংঘর্ষরত অবস্থা।

লেখাটি ‌’গুপ্ত মহাবিশ্বের খোঁজে’ বইয়ের অংশবিশেষ। বইটি অমর একুশে বইমেলায় প্রথমার (৮নং) প্যাভিলিয়নে পাওয়া যাবে

বইটি ঘরে বসে কিনতে পারবেন এখানে ক্লিক করে

সংঘর্ষের কারণে একটা একটা ক্ল্যাস্টার আরেকটা ক্ল্যাস্টারের ভেতরে ঢুকে যায়। তখন একটা ক্ল্যাস্টর অন্য ক্ল্যাস্টারগুলিকে আকর্ষণ করে। এর ফলে গ্যাসের অবস্থানের পরিবর্তন হয়। মিলিত ক্ল্যাস্টারের কেন্দ্রের দিকে এসে জমা হয়। গ্যাসীয় কণাগুলি আয়নিত অবস্থায় থাকে। তাই এই এরা যেমন পরস্পরকে মহাকর্ষ বল দিয়ে আকর্ষণ করে তেমনি এদের মধ্যে বিদ্যুত্চুম্বকীয় আকর্ষণও কাজ করে। তাই গ্যাসগুলি কেন্দ্রের দিকে জমাট গ্যাসপিণ্ডে পরিণত হয়। গ্যাসের মহাকর্ষীয় আকর্ষণে গ্যাসমেঘের কাছাকাছি ডার্ক ম্যাটাওর অবস্থান করে। মহাকর্ষীয় আকষর্ণের কারণে গ্যাসসংলগ্ন ডার্ক ম্যাটারগুলি গ্যাসের সঙ্গে সঙ্গে এসে মিলিত ক্ল্যাস্টারের কেন্দ্রে জমা হওয়ার কথা।

আগেই বলেছি ,গ্যাসগুলি যেমন পরস্পরের ওপর মহাকর্ষীয় আকর্ষণে একত্রিত হয়, আবার বিদ্যুত্চুম্বকীয় আকর্ষণও কাজ করে এদের মধ্যে। বিদ্যুত্চুম্বকীয় আকর্ষণ মহাকর্ষীয় আকর্ষণের তুলনায় অনেক শক্তিশালী। তাই গ্যাসগুলো ক্ল্যাস্টারের কেন্দ্রের দিকে পিণ্ডের আকার ধারণ করে। কিন্তু গ্যাসের সঙ্গে যে ডার্ক ম্যাটারগুলি ছিল সেগুলো পরস্পরকে এবং গ্যাসকে শুধু মহাকর্ষীয় বল দিয়ে আকর্ষণ করতে পারে। এদের ভেতর বিদ্যুত্চুম্বকীয় তরঙ্গ কোনো প্রভাব বিস্তুর করতে পারে না। তাই গ্যাসের মতো ক্ল্যাস্টারে কেন্দ্রের খুব কাছে চলে যেতে পারে না ডার্ক ম্যাটার। শুধু গ্যাসের আশপাশে থাকা ডার্ক ম্যাটারই নয়, পুরো ক্ল্যাস্টার জুড়ে যেসব ডার্ক ম্যাটার থাকে, তারাও একে ওপরের সঙ্গে শুধু মহাকর্ষ বলেই আকর্ষণ করে। বিদ্যুচ্চুম্বকীয় আকর্ষণ তাদের মধ্যে নেই। তাই দুটি ক্ল্যাস্টারে যখন সংঘর্ষ হয়ে সেই সংর্ঘর্ষের ফলে একটা ক্ল্যাস্টার যখন আরেকটা ক্ল্যাস্টারে ঢুকে পড়ে, তখন একটা ক্ল্যাস্টারের ডার্ক ম্যাটার আরেকটা ক্ল্যাস্টারের ডার্ক ম্যাটারকে পাশ কাটিয়ে আলাদা হয়ে পড়ে। তাই মিলিত ক্ল্যাস্টারে যে পরিমাণ গ্যাস থাকে, সেই অনুযায়ী এর আশপাশে যে পরিমাণ ডার্ক ম্যাটার থাকা উচিত্, আদতে তার থেকে অনেক কম ডার্ক ম্যাটার থাকে। পাশ কাটিয়ে যাওয়া এসব ডার্ক ম্যাটার জমা হয় একটা ফাঁকা অঞ্চলে। এক্স রশ্মি বিশেস্নষণ করে আর মহাকর্ষীয় লেন্সিং করে দেখা গেছে বুলেট ক্ল্যাস্টারে ডার্ক ম্যাটার বা গুপ্ত পদার্থ এক জায়গায় নেই। এরা পরস্পর থেকে অনেকটা দূরে অবস্থান করে।

লেখকের আরও কিছু বই পাবেন প্রথমা, অন্বেষা ও তাম্রলিপির প্যাভিলিয়নে

আচ্ছা ডার্ক ম্যাটাররা দৃশ্যমান পদার্থের সঙ্গে না মিথস্ক্রিয়া ঘটায় না, কিন্তু নিজেদের মধ্যে কি মিথস্ক্রিয়া ঘটায়?

বিজ্ঞানীরা এতদিন মনে করেতেন ডার্ক ম্যাটার নিজেদের মধ্যেও মিথস্ক্রিয়া করে না। কিন্তু সম্প্রতি এই ধারণা ধ্বাক্কা খেয়েছে এবেল ৫২০ ক্ল্যাস্টারে নতুন কিছুর সন্ধান পেয়েছেন। সাধারণ ক্ল্যাস্টারে ডার্ক ম্যাটার সব জায়গায় ছড়িয়ে থাকে সমানভাবে। বুলেট ক্ল্যাস্টারে আবার একটা নির্দিষ্ট অঞ্চলে ডার্ক ম্যাটর জড়ো হয়েছে। কিন্তু এবেল ৫২০-এ আবার অন্য ব্যাপার। এর তিনটি অঞ্চলে ডার্ক ম্যাটারের ঘনত্ব অনেক বেশি দেখা গেছে। এর একটা হলো কেন্দ্রীয় অঞ্চলে। কিন্তু কেনো নির্দিষ্ট এলাকায় ডার্ক ম্যাটারের এত ঘনত্ব?

বিজ্ঞানীদের কেউ কেউ বলছেন, ডার্ক ম্যাটাররা নিজেদের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া ঘটাতে পারে। হ্যাঁ, মহাকর্ষ বলের আকর্ষণ এরা যে নিজেদের ভেতর করতে পারে সেটা জানা কথা। কিন্তু অন্যকোনোভাভেই মিথস্ক্রিয়া ঘটাতে পারেন মলে মনে করছেন কেউ কেউ। বিজ্ঞানীরা এখন চেষ্টা করছেন, সেটা নিশ্চিত হওয়ার। আর যদি তাদের ভেতর মিথস্ক্রিয়া থাকে সেটার প্রকৃতিই বা কেমন। সেটা বিদ্যুত্চ্চুম্বকীয় কিংবা নিউক্লীয় বলের মতো মিথস্ক্রিয়া নয়, সেটা নিশ্চিত। যদি মিথস্ক্রিয়ায় থাকে, তাহলে আরেকটি প্রশ্ন সামনে চলে আসে, ডার্ক ম্যাটার গুলো পারস্পারিক কোনো চাপ অনুভব করে কিনা। যদি সেটা চাপ অনুভব করে তাহলে সেটা আদর্শ তরলের মতো কিনা। ডার্ক ম্যাটারের পারস্পারিক মিথস্ক্রিয়ার ব্যাপারটা এখনো জোর দিয়ে বলার সময় আসেনি।

এই বইয়ের সব পর্ব

  1. গুপ্ত ভরশক্তির খোঁজে
  2. প্রাচীন মহাবিশ্ব
  3. আধুনিক মহাবিশ্ব
  4. মহাবিস্ফোরণ
  5. কী ঘটেছিল মহাবিস্ফোরণের পর?
  6. গ্রাভিটেশনাল লেন্সিং
  7. জুইকি থেকে রুবিন
  8. যা চেয়েছি আর যা পেয়েছি
  9. ছায়াপথ স্তবক
  10. মূল কণিকাদের গল্প
  11. স্ট্যান্ডার্ড মডেল
  12. প্রতিসাম্যতা
  13. ডার্ক পার্টিকেলের খোঁজে
  14. মিলেনিয়াম সিমুলেশনে ডার্ক ম্যাটার
  15. নিউট্রিনো কি ডার্ক ম্যাটার?
  16. স্ট্যান্ডার্ড মডেলের ত্রুটি সুপারসিমেট্রিতে সমাধান
  17. ডার্ক ম্যাটারের প্রার্থী কারা?
  18. কীভাবে শনাক্ত হবে ডার্ক পার্টিকেল?
  19. গামা রশ্মির সন্ধানে
  20. মহাবিশ্বের সম্প্রারণ ও ডার্ক এনার্জি
  21. সুপারনোভার জন্ম
  22. আদর্শ বাতির খোঁজে
  23. আদিম আলোয় বিশ্ব দেখা
  24. মহাকাশের মানচিত্রে গুপ্ত ভরশক্তি
  25. কুইন্টেসেন্স তত্ত্ব
  26. ডার্ক ফোটনের সন্ধানে
  27. উপসংহার

বিজ্ঞানে বিচরণ

মন্তব্য করুন

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.