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

মহাকর্ষীয় তরঙ্গ 2015 সালে আইনস্টাইনের জেনারেল থিওরি অফ রিলেটিভিটি দ্বারা ভবিষ্যদ্বাণী করার এক শতাব্দী পরে 1916 সালে প্রথমবারের মতো সরাসরি সনাক্ত করা হয়েছিল। কিন্তু, ক্রমাগত, কম ফ্রিকোয়েন্সি মহাকর্ষীয়-ওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড (GWB) যেটি সর্বত্র উপস্থিত বলে মনে করা হয় বিশ্ব এখন পর্যন্ত সরাসরি সনাক্ত করা হয়নি. উত্তর আমেরিকার ন্যানোহার্টজ অবজারভেটরির গবেষকরা মহাকর্ষীয় তরঙ্গ (NANOGrav) সম্প্রতি একটি কম-ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত সনাক্তকরণের রিপোর্ট করেছে যা হতে পারে 'গ্র্যাভিটেশনাল-ওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড (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. পৃথিবীকে দিয়ে ভেসে যেতে হবে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সব সময় সব দিক থেকে কিন্তু এগুলি সনাক্ত করা যায় না কারণ তারা পৃথিবীতে পৌঁছানোর সময় অত্যন্ত দুর্বল হয়ে পড়ে। 2015 সালে LIGO-Virgo টিম শনাক্ত করতে সফল হলে মহাকর্ষীয় তরঙ্গের সরাসরি শনাক্ত করতে প্রায় এক শতাব্দী সময় লেগেছিল মহাকর্ষীয় তরঙ্গ দুই একত্রীকরণ কারণে উত্পাদিত কালো গর্ত পৃথিবী থেকে 1.3 বিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরে অবস্থিত ⁽¹⁾. 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 তারিখ পর্যন্ত রেকর্ড করা হয়েছে। তাদের বেশিরভাগই দুটি একীভূত হওয়ার কারণে হয়েছিল কালো গর্ত, কয়েকটি নিউট্রন তারার সংঘর্ষের কারণে হয়েছিল ⁽²⁾. সব সনাক্ত করা হয়েছে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ এতদূর এপিসোডিক ছিল, বাইনারি জোড়া কারণে সৃষ্ট কালো গর্ত অথবা নিউট্রন নক্ষত্রগুলো সর্পিল হয়ে মিশে যাচ্ছে বা একে অপরের সাথে সংঘর্ষ করছে ⁽³⁾ এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি, ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য (মিলিসেকেন্ড পরিসরে) ছিল।   

তবে যেহেতু বিপুল সংখ্যক সূত্রের সম্ভাবনা রয়েছে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ মধ্যে বিশ্ব তাই অনেক মহাকর্ষীয় তরঙ্গ একসাথে সব থেকে বিশ্ব একটি পটভূমি বা গোলমাল তৈরি করে সারাক্ষণ পৃথিবীর মধ্য দিয়ে যেতে পারে। এটি অবিচ্ছিন্ন, এলোমেলো এবং কম কম্পাঙ্কের ছোট তরঙ্গ হওয়া উচিত। এটি অনুমান করা হয় যে এর কিছু অংশ বিগ ব্যাং থেকে উদ্ভূত হতে পারে। ডাকল মহাকর্ষীয়-ওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড (GWB), এটি এখনও পর্যন্ত সনাক্ত করা যায়নি ⁽³⁾.  

কিন্তু আমরা হয়তো একটি অগ্রগতির দ্বারপ্রান্তে আছি – উত্তর আমেরিকার ন্যানোহার্টজ অবজারভেটরির গবেষকরা মহাকর্ষীয় তরঙ্গ (NANOGrav) একটি কম-ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত সনাক্তকরণের রিপোর্ট করেছে যা 'গ্রাভিটেশনাল-ওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড (GWB) হতে পারে ^(4,5,6).  

LIGO-virgo দলের বিপরীত যারা সনাক্ত মহাকর্ষীয় তরঙ্গ পৃথক জোড়া থেকে কালো গর্ত, NANOGrav দল অবিরাম, গোলমালের মতো, 'সম্মিলিত' সন্ধান করেছে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ অগণিত দ্বারা সময়ের খুব দীর্ঘ সময়ের উপর নির্মিত কালো গহ্বর মধ্যে বিশ্ব. ফোকাস ছিল 'খুব দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের' উপর মহাকর্ষীয় তরঙ্গ 'মহাকর্ষীয় তরঙ্গ বর্ণালী'-এর অপর প্রান্তে।

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

NANOGrav দল বেছে নিয়েছে মিলিসেকেন্ড পালসার (MSPs) যা দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতার সাথে খুব দ্রুত ঘোরে। এই স্পন্দনগুলি থেকে আসা আলোর স্থির প্যাটার্ন রয়েছে যা মহাকর্ষীয় তরঙ্গ দ্বারা পরিবর্তন করা উচিত। ধারণাটি ছিল আল্ট্রা-স্টেবল মিলিসেকেন্ড পালসার (এমএসপি) এর একটি সংকলন পর্যবেক্ষণ এবং পর্যবেক্ষণ করা যাতে পৃথিবীতে সংকেতগুলির আগমনের সময় সম্পর্কিত পরিবর্তনের জন্য একটি "আকাশগঙ্গা-আকারের" আমাদের নিজেদের মধ্যে মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ আবিষ্কারক ছায়াপথ. দলটি এই ধরনের 47টি পালসার অধ্যয়ন করে একটি পালসার টাইমিং অ্যারে তৈরি করেছে। আরেসিবো অবজারভেটরি এবং গ্রিন ব্যাংক টেলিস্কোপ ছিল রেডিও পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত টেলিস্কোপ।   

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, বিজ্ঞানীরা একচেটিয়াভাবে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের উপর নির্ভরশীল ছিলেন যেমন আলো, এক্স-রে, রেডিও তরঙ্গ ইত্যাদি। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের সাথে সম্পূর্ণ সম্পর্কহীন হওয়ায়, 2015 সালে মহাকর্ষ সনাক্তকরণ বিজ্ঞানীদের জন্য মহাকাশীয় বস্তুগুলি অধ্যয়ন করার এবং বোঝার সুযোগের একটি নতুন উইন্ডো খুলে দিয়েছে বিশ্ব বিশেষ করে ঐসব মহাকাশীয় ঘটনা যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের কাছে অদৃশ্য। তদুপরি, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের বিপরীতে, মহাকর্ষীয় তরঙ্গগুলি পদার্থের সাথে যোগাযোগ করে না তাই তাদের উত্স এবং উত্স সম্পর্কে কোনও বিকৃতি ছাড়াই কার্যত বাধাহীনভাবে ভ্রমণ করে।⁽³⁾

গ্র্যাভিটেশনাল-ওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড (GWB) সনাক্তকরণ সুযোগকে আরও প্রসারিত করবে। এমনকি বিগ ব্যাং থেকে উৎপন্ন তরঙ্গ সনাক্ত করাও সম্ভব হতে পারে যা আমাদের উৎপত্তি বুঝতে সাহায্য করতে পারে বিশ্ব একটি ভাল উপায়ে

***

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  

***