சூரிய மண்டலத்தின்
சூழ்வெளிக் காலப் பின்னலில்
பம்பரங்கள்
சுற்றிவரும் விந்தை யென்ன ?
நீள் வட்ட வீதியில்
அண்டங்கள் தொழுதுவரும்
ஊழ்விதி என்ன ?
கோள்கள் அனைத்தும்
ஒருதிசை நோக்கி
ஒழுங்காய்ச் சுழல்வ தென்ன ?
ஒரே மட்டத்தில் அண்டக் கோள்கள்
பரிதி இடுப்பில்
கரகம் ஆடுவ தென்ன ?
யுரேனஸ் அச்சாணி செங்குத்தாய்
சரிந்து போன தென்ன ?
பரிதி மண்ட லத்தில்
புதன் கோள் மட்டும்
மாலை சுற்றும் ஈசலாய்க்
கோலமிடும் காட்சி என்ன ?
சனிக்கோள் ஆயிரம் ஆயிரம்
ஒளி வளையல்களைத்
தனித்துவமாய் அணிந்த தென்ன ?
தன்னச்சில் சுற்றாது
வெண்ணிலா
முன்னழகைக் காட்டிப்
பின்னழகை
மறைப்ப தென்ன ?
ஒளிச்சுருள் மந்தைகளை
ஒருங்கே கவர்ந்து கொள்ளும்
பிரபஞ்சச் சக்தி
ஈர்ப்பியல் சக்தி ! காலாக்ஸிகளை
விரைந்து செல்ல வைப்பது
எதிரான
விலக்கு விசை !
Anatomy of a Black Hole
பிரபஞ்சத்திலே கண்ணில் புலப்படாத கருந்துளைகள் அகிலத்தில் புதிரான விசித்திரங்கள் ! ஆயினும் கருந்துளைகள்தான் பிரபஞ்சத்தின் உப்பிய வடிவில் 90% பங்குப் பிண்டமாக நிரம்பியுள்ளன ! எளிதாகச் சொன்னால், ஒளிவீசும் விண்மீன் எரிசக்தி முழுவதும் தீர்ந்துபோய் திணிவுப் பெருக்கால் எழும் பேரளவு ஈர்ப்பாற்றலில் சிதைந்து "ஒற்றை முடத்துவ" (Singularity) நிலை ஆவது. அப்போது கருந்துளையின் அழுத்தம், திணிவு கணக்களவில் முடிவில்லாமல் மிகுந்து விடுகிறது.
விண்வெளி விடைக் கைநூல் (Ths Handy Space Answer Book)
“ஐன்ஸ்டைனின் ஒப்பியல் நியதி தற்கால மானிட ஞானத்தில் உதயமான ஒரு மாபெரும் சித்தாந்தச் சாதனை.”
பெர்ட்ராண்டு ரஸ்ஸல் (1872-1970)
Fig. 1A
Black Hole Edge
“டாலமி [Ptolemy] ஒரு பிரபஞ்சத்தை உருவாக்கினார் ! அது ஈராயிரம் ஆண்டுகள் நீடித்தன! நியூட்டன் ஒரு பிரபஞ்சத்தைக் கண்டுபிடித்தார் ! அது இரு நூறாண்டுகள் நீடித்தன ! இப்போது டாக்டர் ஐன்ஸ்டைன் ஒரு புதிய பிரபஞ்சத்தைக் கண்டுபிடித்திருக்கிறார் ! எத்தனை ஆண்டுகளுக்கு அது நீடிக்கும் என்பது யாருக்கும் தெரியாது !”
ஜார்ஜ் பெர்னாட் ஷா (1856-1950)
“எனது ஒப்பியல் நியதி மெய்யென்று நிரூபிக்கப் பட்டால், ஜெர்மெனி என்னை ஜெர்மானியன் என்று பாராட்டும். பிரான்ஸ் என்னை உலகப் பிரமுகன் என்று போற்றி முழக்கும். எனது நியதி பிழையானது என்று நிரூபணமானால், பிரான்ஸ் என்னை ஜெர்மானியன் என்று ஏசும் ! ஜெர்மெனி என்னை யூதன் என்று எள்ளி நகையாடும் !”
ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் (1879-1955)
கருந்துளைகள் முதன்முதல் கண்டுபிடிப்பு
1970-1980 ஆண்டுகளில் பேராற்றல் படைத்த தொலைநோக்கிகள் மூலமாக வானியல் விஞ்ஞானிகள் நூற்றுக் கணக்கான காலாக்ஸிகளை நோக்கியதில், கருந்துளைகள் நிச்சயம் இருக்க வேண்டும் என்னும் கருத்து உறுதியானது. கருந்துளை என்பது ஒரு காலவெளி அரங்கில் திரண்ட ஓர் திணிவான ஈர்ப்பாற்றல் தளம் (A Black Hole is a Region of Space-time affected by such a Dense Gravitational Field that nothing, not even Light, can escape it). பூமியின் விடுதலை வேகம் விநாடிக்கு 7 மைல் (11 கி.மீ./விநாடி). அதாவது ஓர் ஏவுகணை விநாடிக்கு 7 மைல் வீதத்தில் கிளம்பினால், அது புவியீர்ப்பை மீறி விண்வெளியில் ஏறிவிடும்.. அதுபோல் கருந்துளைக்கு விடுதலை வேகம் : ஒளிவேகம் (186000 மைல்/விநாடி). ஆனால் ஒளிவேகத்துக்கு மிஞ்சிய வேகம் அகிலவெளியில் இல்லை யென்று ஐன்ஸ்டைனின் நியதி எடுத்துக் கூறுகிறது. அதாவது அருகில் ஒளிக்கு ஒட்டிய வேகத்திலும் வரும் அண்டங்களையோ, விண்மீன்களையோ கருந்துளைகள் கவ்வி விழுங்கிவிடும்.
கண்ணுக்குத் தெரியாத அந்த அசுரக் கருந்துளைகளை விஞ்ஞானிகள் எவ்விதம் கண்டுபிடித்தார்கள் ? நேரடியாகக் காணப்படாது, கருந்துளைகள் தனக்கு அருகில் உள்ள விண்மீன்கள், வாயுக்கள், தூசிகள் ஆகியவற்றின் மீது விளைவிக்கும் பாதிப்புகளை விஞ்ஞானிகள் கண்டு ஆராயும் போது அவற்றின் மறைவான இருப்பை அனுமானித்து மெய்ப்பிக்கிறார்கள். நமது சூரிய மண்டலம் சுற்றும் பால்மய வீதியில் பல விண்மீன் கருந்துளைகள் (Stellar Black Holes) குடியேறி உள்ளன ! அவற்றின் திணிவு நிறை (Mass) சூரியனைப் போன்று சுமார் 10 மடங்கு ! பெருத்த நிறையுடைய அவ்வித விண்மீன் ஒன்று வெடிக்கும் போது அது ஓர் சூப்பர்நோவாக (Supernova) மாறுகிறது ! ஆனால் வெடித்த விண்மீனின் உட்கரு ஒரு நியூட்ரான் விண்மீனாகவோ (Neutron Star) அல்லது திணிவு நிறை பெருத்திருந்தால் கருந்துளையாகவோ பின்தங்கி விடுகிறது.
பிரபஞ்சத்திலே கண்ணில் புலப்படாத கருந்துளைகள் அகிலத்தில் புதிரான விசித்திரங்கள் ! ஆயினும் கருந்துளைகள்தான் பிரபஞ்சத்தின் உப்பிய வடிவில் 90% பங்குப் பிண்டமாக நிரம்பியுள்ளன ! எளிதாகச் சொன்னால், ஒளிவீசும் விண்மீன் எரிசக்தி முழுவதும் தீர்ந்துபோய் திணிவுப் பெருக்கால் எழும் பேரளவு ஈர்ப்பாற்றலில் சிதைந்து "ஒற்றை முடத்துவ" (Singularity) நிலை ஆவது. அப்போது கருந்துளையின் அழுத்தம், திணிவு கணக்களவில் முடிவில்லாமல் மிகுந்து விடுகிறது. (At the point of Singularity, the Pressure & Density of a Black Hole are Infinite) !
கருந்துளை என்பது என்ன ?
ஒரு கருந்துளை என்பது அதன் ஈர்ப்பியல் ஆற்றலைத் தாண்டும் 'விடுதலை வேகத்துக்கு' (Escape Velocity) ஒப்பாகப் பெருத்துக் கதிர்வீசும் ஒரு மாயப் பிண்டச் சேமிப்பு (Huge Invisible Mass). சில விஞ்ஞானிகள் அதைக் 'கருஞ்சக்தி விண்மீண்' அல்லது 'மாய விண்மீன்' (Dark Energy Star OR Invisible Star) என்று அழைக்கிறார்.
Black Hole in Binary System
உதாரணமாக பூமியின் நிறைக்கேற்ப அதன் விடுதலை வேகம் : 11 கி.மீ./வினாடி (சுமார் 40,000 km/hour) (24000 mph) என்று கணக்கிடப் படுகிறது. அதாவது 11 கி.மீ./வினாடி வேகத்தில் செல்லும் ஒரு ராக்கெட் பூமியின் ஈர்ப்பு சக்தியைத் தாண்டிச் செல்லும். அதாவது ஓர் அண்டத்தின் விடுதலை வேகம் அதன் திணிவு அடர்த்தியைச் (Compactness or Mass to Radius Ratio) சார்ந்தது. ஒரு கருந்துளையின் திணிவு அடர்த்தி (ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்திற்குள்) ஒளிவேகம் கொண்ட துகள் கூட தாண்டிச் செல்ல முடியாதவாறு அசுர அளவில் மிகையானது ! அதாவது கருந்துளைகளின் ஈர்ப்பியல் சக்தியும் பேரளவு பெருத்தது !
எத்தனை வகையான கருந்துளைகள் உள்ளன ?
விண்வெளியில் வடிவத்தைச் சார்ந்து மூன்று விதமான கருந்துளைகள் உள்ளன என்று விஞ்ஞானிகள் குறிப்பிடுகிறார் : 1. தாரகைக் கருந்துளைகள் (Stellar Black Holes), 2. பெருத்த கருந்துளைகள் (காலக்ஸி கருந்துளைகள்) (Supermassive Black Holes), 3. சிறுத்த கருந்துளைகள் (Miniature Black Holes) என்று மூவகைக் கருந்துளைகள் இருப்பதாக இதுவரை அறியப்பட்டுள்ளது. அவை வெவ்வேறு முறைகளில் தோன்றியவை.
Properties of Black Holes
தாரகைக் கருந்துளைகள் : நிறை கனத்தத் தாரகைகளே கருந்துளையாக மாறத் தகுதியுடையவை. நாலரை பில்லியன் ஆண்டுகள் கடந்து நமது பரிதியும் அணுக்கரு எரிசக்தி இழந்து ஆயுள் முடிந்து மரணம் அடையும். இம்மாதிரி விண்மீன்கள் இறுதியில் ஒளிவீசா வெண்குள்ளியாக (White Dwarf) மாறிவிடும் ! நமது பரிதியைப் போல் 20 மடங்கு நிறையுள்ள விண்மீன்கள் ஆயுள் முடிவில் கருந்துளையாகத் தோன்றிவிடலாம். நிறை கனத்த விண்மீன்களின் எரிசக்தி வற்றிய பிறகு தமது நிறைப் பளுவை அவை நீடிக்க முடியாது சிதைந்து போய் விடுகின்றன. நிறைக்கு ஏற்றவாறு சில விண்மீன்கள் சிதைவு அடையாமல் நியூட்ரான் விண்மீனாக மாறிவிடலாம். அல்லது சிதைந்து கொண்டே போய் முடிவில் ஒரு கருந்துளையாக ஆகலாம். இத்தகைய விதிக்கு உட்படும் நிறை வரையறை 2.5 மடங்கு பரிதி நிறை என்று அறியப்படுகிறது.
How Black Holes Form ?
What is Gravity
சிறுத்த கருந்துளைகள் : சிறுத்த கருந்துளைகள் எப்படித் தோன்றின என்னும் கோட்பாடு இன்னும் தெளிவாக எழுதப்படவில்லை. பல்வேறு சிந்தனை முறைகள் சிபாரிசு செய்யப் பட்டுள்ளன. அவற்றின் அடிப்படை யாவும் 15 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் நேர்ந்த பிரபஞ்சப் பெரு வெடிப்புக்குப் பிறகு தோன்றியவை என்னும் கருத்தில் நிலவி வருகிறது. பிள்ளைப் பிரபஞ்சத்தில் சிற்சில பிண்டங்கள் மிக விரைவாக விரிந்து, மெதுவாக நகரும் பிண்டங்களைச் சுருக்கி மிகச்சிறு கருந்துளைகளாக மாற்றி இருக்கலாம் என்று விஞ்ஞானிகள் கருதுகிறார். சில விஞ்ஞானிகள் கருந்துளைகள் அவற்றின் நிறையளவைப் பொருத்து ஆவியாகி வெடித்து விடலாம் (Evaporate & Explode) என்று யூகிக்கிறார். மிகச்சிறு கருந்துளைகள் மட்டும் பிரபஞ்சத்தின் ஆயுள் முடிவதற்குள் ஆவியாகக் கூடும் என்று கருதப்படுகிறது. பிரபஞ்ச பெரு வெடிப்புக்குப் பிறகு தோன்றிய மிகச்சிறு கருந்துளைகள் ஆவியாக மாறி வெப்பச்சக்தி இழக்க வேண்டுமானால் (Black Hole Entropy) அவற்றின் நிறை 10^15 கிராம் அளவாக (2 டிரில்லியன் பவுண்டு) இருக்க வேண்டும் என்று கணிக்கப் பட்டுள்ளது ! ஆனால் புதிரான மிகச்சிறு கருந்துளைகளை இதுவரை விண்ணோக்கிகள் மூலம் யாரும் கண்டதாகத் தெரியவில்லை !
Black Holes at the Center of Galaxies
விண்மீன் கருந்துளைகள் எப்படி உண்டாகின்றன ?
மரணம் அடையும் சில விண்மீன்கள் ஒருவிதப் பொதுக் கருந்துளைகளை உண்டாக்கும். நமது பரிதியைப் போல் 20 மடங்கு நிறையுள்ள ஒரு விண்மீன் தன் ஆயுள் முடிவில் ஒரு கருந்துளையை உண்டாக்கலாம். ஒரு விண்மீனின் சாதாரண வாழ்வில் அதன் ஈர்ப்பியல் இழுப்புக்கும், உள்ளழுத்த விலக்குக்கும் (Gravitational Pulling & Pressure Pushing) எப்போதும் "இழுப்பு-விலக்குப் போர்" (Tug of War) நிகழ்ந்து வருகிறது ! விண்மீனின் எரிவாயு எரிந்து அணுக்கரு இயக்கச் சக்தி (Nuclear Reaction) தொடர்ந்து உள்ளழுத்த விலக்கு விசையை அளித்து வருகிறது. விண்மீனின் நீண்ட வாழ்வு பூராவும் பெரும்பான்மையாக ஈர்ப்பியலும், அழுத்தமும் ஒன்றை ஒன்று சமப்படுத்தி வந்துள்ளன ! ஆயுள் முடியும் போது விண்மீனில் ஹைடிரஜன் வாயு தீர்ந்து ஈர்ப்பியல் சக்தியின் வல்லமை ஓங்கி அதன் உட்கரு மேலும் சுருங்க ஆரம்பிக்கிறது ! அதாவது விண்மீனின் வடிவம் சுருங்கி திணிவு (Density) அடர்த்தியாகி தன் நிறையாலே சிதைவடைகிறது. மிகையான நிறையுள்ள விண்மீன் பேரளவு உட்கருச் சுருக்கம் பெறுகிறது.
Why Black Holes are Important ?
சிறிய விண்மீன்களில் எரிசக்தி சீக்கிரம் தீர்ந்து போய் எலெக்டிரான்களின் விலக்கு விசை விண்மீன் சுருக்கத்தை முடிவில் நிறுத்துகிறது. மரண நிலை அடையும் இச்சிறு விண்மீன் 'வெண்குள்ளி' (White Dwarf) என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. அதே சமயத்தில் பெருநிறை கொண்ட விண்மீன் தன் எரிசக்தி முழுவதையும் இழக்கும் போது "சூப்பர்நோவா" (Supernova) வெடிப்பாக நிகழ்கிறது. அப்போது விண்மீனின் வெளிப்புறத்துப் பகுதியில் விண்வெளியில் எறியப்பட்டு உட்கரு சுருங்கிச் சிதைகிறது ! விண்மீனின் வடிவம் ஒரு புள்ளியாகி திணிவு கணிக்க இயலாத "முடிவின்மை அடர்த்தி" (Infinite Density) ஆகிறது ! அந்தப் புள்ளி நிலை "ஒற்றை முடத்துவம்" (Point of Singularity) என்று குறிப்பிடப் படுகிறது. அப்போது அதை மீறிச் செல்ல ஓர் அண்டத்துக்கு ஒளிவேகத்தையும் மிஞ்சிய வேகம் தேவைப்படுகிறது. விடுதலை வேகம் ஒளிவேகத்தை எட்டும் இடத்துக்கும் கருந்துளைப் புள்ளிக்கும் உள்ள தூரம் "நிகழ்ச்சித் தொடுவான்" (Event Horizon) என்று அழைக்கப் படுகிறது. நிகழ்ச்சித் தொடுவானில் ஒளியும் ஒளிவேகத்தில் புகும் எதுவும் கருந்துளையால் உடனே கவ்வி இழுத்துக் கொள்ளப்படும் !
Black Holes & Entropy
நியூட்டனின் பழைய ஈர்ப்பியல் விதி மாற்றமானது !
பதினேழாம் நூற்றாண்டில் ஐஸக் நியூட்டன் (1642--1727) தனது "பிரின்சிபியா மாதமாட்டிகா" (Principia Mathematica) என்னும் கணித நூலில் "ஈர்ப்பியல் விதியைப்" (Law of Gravity) பற்றி விளக்கமாக எழுதியுள்ளார். முன்னூறு ஆண்டுகளாக நியூட்டனின் ஈர்ப்பியல் விதி பெரும்பான்மையான வானோக்குக் காட்சிகளுக்கு ஒப்பியதாக இருந்தது. ஆனால் அது எல்லா ஐயங்களுக்கும் விடைகூறிப் பூரணம் அடையவில்லை. 230 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு 1916 இல் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் (1879--1955) தனது "பொது ஒப்பியல் நியதியை" (General Theory of Relativity) வெளியிட்டு நியூட்டனின் ஈர்ப்பியல் நியதியைக் "காலவெளி வளைவாக" (Space Time Curvature) மாற்றிக் காட்டினார் ! ஐன்ஸ்டைனின் நியதி "ஈர்ப்பியல் விசை" (Gravitational Force) எப்படியெல்லாம் இயங்குகிறது என்று விளக்கி தீராத பல்வேறு பிரச்சனைகளுக்கு விடைகள் கண்டுபிடித்தது. ஆனால் ஒப்பியல் நியதியும் இப்போது எல்லா வினாக்களுக்கும் விடை கூற முடியவில்லை ! சென்ற சில பத்தாண்டுகளாக விஞ்ஞானிகள் ஈர்ப்பியல் விளைவுகளில் பற்பல புதிரான நிகழ்ச்சிகளைக் கண்டுள்ளதால் 21 ஆம் நூற்றாண்டில் ஒப்பியல் நியதியும் செப்பமிட வேண்டிய நிர்ப்பந்தம் வந்து விட்டது.
Mass Limit of Supermassive Black Holes
Our Magnificent Milky Way
Galaxy
தகவல்கள்:
Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Discovery, Scientific American & Astronomy Magazines. Earth Science & the Environmental Book.
1. Our Universe - National Geographic Picture Atlas By: Roy A. Gallant (1986)
2. 50 Greatest Mysteries of the Universe - What Creates Gravitational Waves ? (Aug 21, 2007)
3. Astronomy Facts File Dictionary (1986)
4. The Practical Astronomer By Brian Jones & Stephen Edberg (1990)
5. Sky & Telescope - Why Did Venus Lose Water ? [April 2008]
6. Cosmos By Carl Sagan (1980)
7. Dictionary of Science - Webster's New world [1998]
8. The Universe Story By : Brian Swimme & Thomas Berry (1992)
9. Atlas of the Skies - An Astronomy Reference Book (2005)
உதாரணமாக பூமியின் நிறைக்கேற்ப அதன் விடுதலை வேகம் : 11 கி.மீ./வினாடி (சுமார் 40,000 km/hour) (24000 mph) என்று கணக்கிடப் படுகிறது. அதாவது 11 கி.மீ./வினாடி வேகத்தில் செல்லும் ஒரு ராக்கெட் பூமியின் ஈர்ப்பு சக்தியைத் தாண்டிச் செல்லும். அதாவது ஓர் அண்டத்தின் விடுதலை வேகம் அதன் திணிவு அடர்த்தியைச் (Compactness or Mass to Radius Ratio) சார்ந்தது. ஒரு கருந்துளையின் திணிவு அடர்த்தி (ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்திற்குள்) ஒளிவேகம் கொண்ட துகள் கூட தாண்டிச் செல்ல முடியாதவாறு அசுர அளவில் மிகையானது ! அதாவது கருந்துளைகளின் ஈர்ப்பியல் சக்தியும் பேரளவு பெருத்தது !
எத்தனை வகையான கருந்துளைகள் உள்ளன ?
விண்வெளியில் வடிவத்தைச் சார்ந்து மூன்று விதமான கருந்துளைகள் உள்ளன என்று விஞ்ஞானிகள் குறிப்பிடுகிறார் : 1. தாரகைக் கருந்துளைகள் (Stellar Black Holes), 2. பெருத்த கருந்துளைகள் (காலக்ஸி கருந்துளைகள்) (Supermassive Black Holes), 3. சிறுத்த கருந்துளைகள் (Miniature Black Holes) என்று மூவகைக் கருந்துளைகள் இருப்பதாக இதுவரை அறியப்பட்டுள்ளது. அவை வெவ்வேறு முறைகளில் தோன்றியவை.
தாரகைக் கருந்துளைகள் : நிறை கனத்தத் தாரகைகளே கருந்துளையாக மாறத் தகுதியுடையவை. நாலரை பில்லியன் ஆண்டுகள் கடந்து நமது பரிதியும் அணுக்கரு எரிசக்தி இழந்து ஆயுள் முடிந்து மரணம் அடையும். இம்மாதிரி விண்மீன்கள் இறுதியில் ஒளிவீசா வெண்குள்ளியாக (White Dwarf) மாறிவிடும் ! நமது பரிதியைப் போல் 20 மடங்கு நிறையுள்ள விண்மீன்கள் ஆயுள் முடிவில் கருந்துளையாகத் தோன்றிவிடலாம். நிறை கனத்த விண்மீன்களின் எரிசக்தி வற்றிய பிறகு தமது நிறைப் பளுவை அவை நீடிக்க முடியாது சிதைந்து போய் விடுகின்றன. நிறைக்கு ஏற்றவாறு சில விண்மீன்கள் சிதைவு அடையாமல் நியூட்ரான் விண்மீனாக மாறிவிடலாம். அல்லது சிதைந்து கொண்டே போய் முடிவில் ஒரு கருந்துளையாக ஆகலாம். இத்தகைய விதிக்கு உட்படும் நிறை வரையறை 2.5 மடங்கு பரிதி நிறை என்று அறியப்படுகிறது.
காலக்ஸி கருந்துளைகள் : பெரும்பான்மையான காலக்ஸிகளின் மையத்தில் இருப்பவை பெருத்த கருந்துளை பரம்பரையைச் சேர்ந்தவர். நமது பால்வீதி காலக்ஸியின் நடுவிலும் ஒரு பெரும் கருந்துளை உள்ளது. காலக்ஸிகளின் மையத்தில் உள்ள தாரகைக் கூட்டங்கள் மிகையானவை. இரு தாரகைகளுக்கு உள்ள இடைத்தூரம் மிகப் பெரியது. இவையே பின்னால் பெருத்த ஒரு கருந்துளையாக மாறுகின்றன. காலக்ஸி மையத்தில் உள்ள ஏராளமான விண்மீன்கள் நிகழ்ச்சித் தொடுவானைச் சுற்றிவந்து கருந்துளையால் உறிஞ்சப்பட்டு நிறை இன்னும் மிகையாகிறது. கருந்துளையின் 'ஆப்பம்' போன்ற தட்டுக்குச் (Accretion Disk of the Black Hole) செங்குத்தாகச் சில சமயங்களில் இரண்டு வாயுக் கதிர்க் கணைகள் (Two Jets of Hot Gas) எழுந்திடும். அவற்றின் நீளம் மில்லியன் கணக்கான ஒளியாண்டு தூரங்கள் (Light Years) ! ஹப்பிள் தொலைநோக்கி மூலம் கண்ட காலக்ஸிக் காட்சிகள் பெருத்த நிறைக் கருந்துளைகள் (Supermassive Black Holes) இருப்பதற்குச் சிறந்த சான்றுகளாக இருக்கின்றன. யேல் பல்கலைக் கழகத்தின் (Yale University, USA) வானியல் பேராசிரியை டாக்டர் பிரியா நடராஜன் பெருத்த நிறைக் கருந்துளையின் உச்ச வரம்பு 10 பில்லியன் பரிதிகள் நிறை என்று கூறியிருக்கிறார்.
சிறுத்த கருந்துளைகள் : சிறுத்த கருந்துளைகள் எப்படித் தோன்றின என்னும் கோட்பாடு இன்னும் தெளிவாக எழுதப்படவில்லை. பல்வேறு சிந்தனை முறைகள் சிபாரிசு செய்யப் பட்டுள்ளன. அவற்றின் அடிப்படை யாவும் 15 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் நேர்ந்த பிரபஞ்சப் பெரு வெடிப்புக்குப் பிறகு தோன்றியவை என்னும் கருத்தில் நிலவி வருகிறது. பிள்ளைப் பிரபஞ்சத்தில் சிற்சில பிண்டங்கள் மிக விரைவாக விரிந்து, மெதுவாக நகரும் பிண்டங்களைச் சுருக்கி மிகச்சிறு கருந்துளைகளாக மாற்றி இருக்கலாம் என்று விஞ்ஞானிகள் கருதுகிறார். சில விஞ்ஞானிகள் கருந்துளைகள் அவற்றின் நிறையளவைப் பொருத்து ஆவியாகி வெடித்து விடலாம் (Evaporate & Explode) என்று யூகிக்கிறார். மிகச்சிறு கருந்துளைகள் மட்டும் பிரபஞ்சத்தின் ஆயுள் முடிவதற்குள் ஆவியாகக் கூடும் என்று கருதப்படுகிறது. பிரபஞ்ச பெரு வெடிப்புக்குப் பிறகு தோன்றிய மிகச்சிறு கருந்துளைகள் ஆவியாக மாறி வெப்பச்சக்தி இழக்க வேண்டுமானால் (Black Hole Entropy) அவற்றின் நிறை 10^15 கிராம் அளவாக (2 டிரில்லியன் பவுண்டு) இருக்க வேண்டும் என்று கணிக்கப் பட்டுள்ளது ! ஆனால் புதிரான மிகச்சிறு கருந்துளைகளை இதுவரை விண்ணோக்கிகள் மூலம் யாரும் கண்டதாகத் தெரியவில்லை !
விண்மீன் கருந்துளைகள் எப்படி உண்டாகின்றன ?
மரணம் அடையும் சில விண்மீன்கள் ஒருவிதப் பொதுக் கருந்துளைகளை உண்டாக்கும். நமது பரிதியைப் போல் 20 மடங்கு நிறையுள்ள ஒரு விண்மீன் தன் ஆயுள் முடிவில் ஒரு கருந்துளையை உண்டாக்கலாம். ஒரு விண்மீனின் சாதாரண வாழ்வில் அதன் ஈர்ப்பியல் இழுப்புக்கும், உள்ளழுத்த விலக்குக்கும் (Gravitational Pulling & Pressure Pushing) எப்போதும் "இழுப்பு-விலக்குப் போர்" (Tug of War) நிகழ்ந்து வருகிறது ! விண்மீனின் எரிவாயு எரிந்து அணுக்கரு இயக்கச் சக்தி (Nuclear Reaction) தொடர்ந்து உள்ளழுத்த விலக்கு விசையை அளித்து வருகிறது. விண்மீனின் நீண்ட வாழ்வு பூராவும் பெரும்பான்மையாக ஈர்ப்பியலும், அழுத்தமும் ஒன்றை ஒன்று சமப்படுத்தி வந்துள்ளன ! ஆயுள் முடியும் போது விண்மீனில் ஹைடிரஜன் வாயு தீர்ந்து ஈர்ப்பியல் சக்தியின் வல்லமை ஓங்கி அதன் உட்கரு மேலும் சுருங்க ஆரம்பிக்கிறது ! அதாவது விண்மீனின் வடிவம் சுருங்கி திணிவு (Density) அடர்த்தியாகி தன் நிறையாலே சிதைவடைகிறது. மிகையான நிறையுள்ள விண்மீன் பேரளவு உட்கருச் சுருக்கம் பெறுகிறது.
சிறிய விண்மீன்களில் எரிசக்தி சீக்கிரம் தீர்ந்து போய் எலெக்டிரான்களின் விலக்கு விசை விண்மீன் சுருக்கத்தை முடிவில் நிறுத்துகிறது. மரண நிலை அடையும் இச்சிறு விண்மீன் 'வெண்குள்ளி' (White Dwarf) என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. அதே சமயத்தில் பெருநிறை கொண்ட விண்மீன் தன் எரிசக்தி முழுவதையும் இழக்கும் போது "சூப்பர்நோவா" (Supernova) வெடிப்பாக நிகழ்கிறது. அப்போது விண்மீனின் வெளிப்புறத்துப் பகுதியில் விண்வெளியில் எறியப்பட்டு உட்கரு சுருங்கிச் சிதைகிறது ! விண்மீனின் வடிவம் ஒரு புள்ளியாகி திணிவு கணிக்க இயலாத "முடிவின்மை அடர்த்தி" (Infinite Density) ஆகிறது ! அந்தப் புள்ளி நிலை "ஒற்றை முடத்துவம்" (Point of Singularity) என்று குறிப்பிடப் படுகிறது. அப்போது அதை மீறிச் செல்ல ஓர் அண்டத்துக்கு ஒளிவேகத்தையும் மிஞ்சிய வேகம் தேவைப்படுகிறது. விடுதலை வேகம் ஒளிவேகத்தை எட்டும் இடத்துக்கும் கருந்துளைப் புள்ளிக்கும் உள்ள தூரம் "நிகழ்ச்சித் தொடுவான்" (Event Horizon) என்று அழைக்கப் படுகிறது. நிகழ்ச்சித் தொடுவானில் ஒளியும் ஒளிவேகத்தில் புகும் எதுவும் கருந்துளையால் உடனே கவ்வி இழுத்துக் கொள்ளப்படும் !
நியூட்டனின் பழைய ஈர்ப்பியல் விதி மாற்றமானது !
பதினேழாம் நூற்றாண்டில் ஐஸக் நியூட்டன் (1642--1727) தனது "பிரின்சிபியா மாதமாட்டிகா" (Principia Mathematica) என்னும் கணித நூலில் "ஈர்ப்பியல் விதியைப்" (Law of Gravity) பற்றி விளக்கமாக எழுதியுள்ளார். முன்னூறு ஆண்டுகளாக நியூட்டனின் ஈர்ப்பியல் விதி பெரும்பான்மையான வானோக்குக் காட்சிகளுக்கு ஒப்பியதாக இருந்தது. ஆனால் அது எல்லா ஐயங்களுக்கும் விடைகூறிப் பூரணம் அடையவில்லை. 230 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு 1916 இல் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் (1879--1955) தனது "பொது ஒப்பியல் நியதியை" (General Theory of Relativity) வெளியிட்டு நியூட்டனின் ஈர்ப்பியல் நியதியைக் "காலவெளி வளைவாக" (Space Time Curvature) மாற்றிக் காட்டினார் ! ஐன்ஸ்டைனின் நியதி "ஈர்ப்பியல் விசை" (Gravitational Force) எப்படியெல்லாம் இயங்குகிறது என்று விளக்கி தீராத பல்வேறு பிரச்சனைகளுக்கு விடைகள் கண்டுபிடித்தது. ஆனால் ஒப்பியல் நியதியும் இப்போது எல்லா வினாக்களுக்கும் விடை கூற முடியவில்லை ! சென்ற சில பத்தாண்டுகளாக விஞ்ஞானிகள் ஈர்ப்பியல் விளைவுகளில் பற்பல புதிரான நிகழ்ச்சிகளைக் கண்டுள்ளதால் 21 ஆம் நூற்றாண்டில் ஒப்பியல் நியதியும் செப்பமிட வேண்டிய நிர்ப்பந்தம் வந்து விட்டது.
Mass Limit of Supermassive Black Holes
பரிதி மண்டலத்தில் புதிரான புதன் கோளின் சுற்றுவீதி !
19 ஆம் நூற்றாண்டின் மத்தியில் ஜான் ஜோஸ·ப் லெவெர்ரியர் (Jean Joseph LeVerrier) (1811--1877) பரிதிக்கு நெருங்கிய தீக்கோளான புதனின் நகர்ச்சி இடங்கள் வெவ்வேறாய்ப் புரியாமல் இருப்பதை நோக்கினார். புதன்கோள் பரிதியைச் சுற்றிவரும் நீள்வட்டப் பாதை மாறிக் கொண்டே போனது ! சூரிய¨னைச் சுற்றிவரும் மற்ற அண்டக் கோள்கள் யாவும் ஏறக்குறைய ஒரே நீள்வட்டப் பாதையைப் பல பில்லியன் ஆண்டுகளாகப் பின்பற்றி வருகின்றன. சுற்றுவீதி வட்டமிடும் இந்த "புதன்கோள் முரண்பாடு" (Mercury Anomaly) ஏற்படக் காரணம் மற்ற அண்டக் கோள்களின் நுட்பமான ஈர்ப்பு விசைப் பாதிப்புகளே ! இரண்டு கோள்கள் உள்ள சுற்றுப் பாதைகளில் ஒரு கோள் மற்ற கோளை நீள்வட்டத்தில் சுற்றிவரும் என்று நியூட்டனின் விதிகள் முன்னறிவிக்கின்றன. ஆனால் விஞ்ஞானிகள் அவ்விதம் மற்ற கோள்களின் ஈர்ப்பியல் கவர்ச்சிகளை எடுத்துக் கொள்ளும் போது நியூட்டனின் விதிகள் தவறாகி விடுகின்றன. அண்டக்கோள் நீள்வட்டப் பாதையை மேற்கொண்டாலும் அந்த நீள்வட்டமும் மற்ற கோள்களின் ஈர்ப்பு விசையால் வட்ட மிடுகிறது என்று அறியும் போது விந்தையாக இருக்கிறது.
Galaxy
தகவல்கள்:
Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Discovery, Scientific American & Astronomy Magazines. Earth Science & the Environmental Book.
1. Our Universe - National Geographic Picture Atlas By: Roy A. Gallant (1986)
2. 50 Greatest Mysteries of the Universe - What Creates Gravitational Waves ? (Aug 21, 2007)
3. Astronomy Facts File Dictionary (1986)
4. The Practical Astronomer By Brian Jones & Stephen Edberg (1990)
5. Sky & Telescope - Why Did Venus Lose Water ? [April 2008]
6. Cosmos By Carl Sagan (1980)
7. Dictionary of Science - Webster's New world [1998]
8. The Universe Story By : Brian Swimme & Thomas Berry (1992)
9. Atlas of the Skies - An Astronomy Reference Book (2005)
