মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ পটভূমি (GWB): সরাসরি সনাক্তকরণে একটি অগ্রগতি

মহাকর্ষীয় তরঙ্গ was directly detected for the first time in 2015 after a century of its prediction by Einstein’s General Theory of Relativity in 1916. But, the continuous, low frequency মহাকর্ষীয়-wave Background (GWB) that is thought to be present throughout the বিশ্ব has not been detected directly so far. The researchers at North American Nanohertz Observatory for মহাকর্ষীয় তরঙ্গ (NANOGrav) have recently reported detection of a low-frequency signal that could be ‘Gravitational-wave Background (GWB)’.   

1916 সালে আইনস্টাইন দ্বারা উত্থাপিত আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্ব ভবিষ্যদ্বাণী করে যে মহাজাগতিক ঘটনাগুলি যেমন সুপারনোভা বা একত্রীকরণ কালো গর্ত উত্পাদন করা উচিত মহাকর্ষীয় তরঙ্গ যে মাধ্যমে প্রচার বিশ্ব. Earth should be awash with মহাকর্ষীয় তরঙ্গ from all directions all the time but these are undetected because they become extremely weak by the time they reach earth. It took about a century to make a direct detection of gravitational ripples when in 2015 LIGO-Virgo team was successful in detecting মহাকর্ষীয় তরঙ্গ produced due to merger of two কালো গর্ত situated at a distance of 1.3 billion light-years from the Earth ^{(২০১০)}. এর মানে হল সনাক্ত করা তরঙ্গগুলি প্রায় 1.3 বিলিয়ন বছর আগে ঘটে যাওয়া মহাজাগতিক ঘটনা সম্পর্কে তথ্য বহন করে।  

2015 সালে প্রথম সনাক্তকরণের পর থেকে, একটি ভাল সংখ্যা মহাকর্ষ ঢেউ have been recorded till date. Most of them were due to merger of two কালো গর্ত, few were due to collision of two neutron stars ^{(২০১০)}. All detected মহাকর্ষীয় তরঙ্গ so far were episodic, caused due to binary pair of কালো গর্ত or neutron stars spiralling and merging or colliding with each other ^{(২০১০)} এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি, ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য (মিলিসেকেন্ড পরিসরে) ছিল।   

However, since there is possibility of large number of sources of মহাকর্ষীয় তরঙ্গ মধ্যে বিশ্ব hence many মহাকর্ষীয় তরঙ্গ together from all over the বিশ্ব may be continuously passing through the earth all the time forming a background or noise. This should be continuous, random and of low frequency small wave. It is estimated that some part of it may even have originated from the Big Bang. Called মহাকর্ষীয়-wave Background (GWB), this has not been detected so far ^{(২০১০)}.  

But we may be on the verge of a breakthrough – the researchers at the North American Nanohertz Observatory for মহাকর্ষীয় তরঙ্গ (NANOGrav) have reported detection of a low-frequency signal that could be ‘Gravitational-wave Background (GWB) ^{(২০১০)}.  

Unlike LIGO-virgo team who detected মহাকর্ষীয় তরঙ্গ from individual pairs of কালো গর্ত, NANOGrav team have looked for persistent, noise like, ‘combined’ মহাকর্ষীয় তরঙ্গ created over very long period of time by countless blackholes মধ্যে বিশ্ব. The focus was on ‘very long wavelength’ মহাকর্ষীয় তরঙ্গ at the other end of ‘gravitational wave spectrum’.

আলো এবং অন্যান্য ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের বিপরীতে, মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সরাসরি টেলিস্কোপ দিয়ে পর্যবেক্ষণ করা যায় না।  

NANOGrav দল বেছে নিয়েছে মিলিসেকেন্ড pulsars (MSPs) that rotate very rapidly with long term stability. There is steady pattern of light coming from these pulsers which should be altered by the gravitational wave. The idea was to observe and monitor an ensemble of ultra-stable millisecond pulsars (MSP) for correlated changes in the timing of the arrival of the signals at the Earth thus creating a “আকাশগঙ্গা-sized” gravitational-wave detector within our own ছায়াপথ. The team created a pulsar timing array by studying 47 of such pulsars. The Arecibo Observatory and the Green Bank Telescope were the রেডিও telescopes used for the measurements.   

এখন পর্যন্ত প্রাপ্ত ডেটা সেটে 47টি MSP এবং 12.5 বছরের বেশি পর্যবেক্ষণ অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। এর উপর ভিত্তি করে, GWB এর সরাসরি সনাক্তকরণকে চূড়ান্তভাবে প্রমাণ করা সম্ভব নয় যদিও সনাক্ত করা কম ফ্রিকোয়েন্সি সংকেতগুলি খুব বেশি ইঙ্গিত করে। সম্ভবত, পরবর্তী পদক্ষেপটি অ্যারেতে আরও পালসার অন্তর্ভুক্ত করা এবং সংবেদনশীলতা বাড়ানোর জন্য দীর্ঘ সময়ের জন্য তাদের অধ্যয়ন করা।  

অধ্যয়ন করতে বিশ্ব, scientists were exclusively dependant on electromagnetic radiations like light, X-ray, রেডিও wave etc. Being completely unrelated to electromagnetic radiation, detection of gravitational in 2015 opened a new window of opportunity to scientists to study celestial bodies and understanding the বিশ্ব especially those celestial events which are invisible to electromagnetic astronomers. Further, unlike electromagnetic radiation, gravitational waves do not interact with matter hence travel virtually unimpeded carrying information about their origin and source free of any distortion.^{(২০১০)}

Detection of Gravitational-wave Background (GWB) would broaden the opportunity further. It may even become possible to detect the waves generated from Big Bang which may help us understand origin of বিশ্ব in a better way.

***

তথ্যসূত্র:  

1. Castelvecchi D. এবং Witze A.,2016. অবশেষে পাওয়া গেল আইনস্টাইনের মহাকর্ষীয় তরঙ্গ। প্রকৃতি সংবাদ 11 ফেব্রুয়ারি 2016. ডিওআই: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361  

2. Castelvecchi D., 2020. মহাবিশ্ব সম্পর্কে 50টি মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ ঘটনা কী প্রকাশ করে। প্রকৃতি সংবাদ 30 অক্টোবর 2020 প্রকাশিত হয়েছে। DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0  

3. LIGO 2021। মহাকর্ষীয় তরঙ্গের উৎস এবং প্রকারভেদ। অনলাইনে উপলব্ধ https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources 12 জানুয়ারী 2021 এ অ্যাক্সেস করা হয়েছে। 

4. NANOGrav সহযোগিতা, 2021. NANOGrav কম-ফ্রিকোয়েন্সি মহাকর্ষীয় তরঙ্গ পটভূমির সম্ভাব্য 'প্রথম ইঙ্গিত' খুঁজে পেয়েছে। অনলাইনে উপলব্ধ http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html 12 জানুয়ারী 2021 এ অ্যাক্সেস করা হয়েছে 

5. NANOGrav সহযোগিতা 2021. প্রেস ব্রিফিং - 12.5 বছরের NANOGrav ডেটাতে মহাকর্ষীয়-তরঙ্গের পটভূমি অনুসন্ধান করা হচ্ছে। 11 জানুয়ারী 2021। অনলাইনে উপলব্ধ http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf  

6. Arzoumanian Z., et al 2020. NANOGrav 12.5 yr ডেটা সেট: একটি আইসোট্রপিক স্টোকাস্টিক গ্র্যাভিটেশনাল-ওয়েভ পটভূমি অনুসন্ধান করুন৷ দ্য অ্যাস্ট্রোফিজিক্যাল জার্নাল লেটারস, ভলিউম 905, নম্বর 2। DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401  

***