புவிமையச் சுழல்வீதியில் சுற்றிக் கருந்துளை ஆராயும் ரஷ்ய வானலை விண்ணோக்கி...

கண்ணுக்குப் புலப்படா கருந்துளை
கதிரலை வீசிக்
கருவி களுக்குத் தெரிகிறது !
காலவெளிக் கருங்கடலில்
பிரபஞ்சங் களுக்குப்
பாலம் கட்டுவது கருந்துளை !
பிண்டம் சக்தி ஆவதும்
சக்தி பிண்ட மாவதும்
இந்த மர்மக் குகையில்தான் !
பிரபஞ்சக் குயவனின்
சுரங்கக் களிமண் !
புதிய பிரபஞ்சம்
உருவாகும்
எதிர்காலக் களஞ்சியம் !
விளைவுத் தொடுவானம்
ஒளி உறிஞ்சும் உடும்பு !
விண்மீன் விழுங்கிகள் !
காலாக்ஸிகள் பின்னலாம் !
எண்ணற்ற
விண்மீன்கள் உருவாகலாம் !
பிரபஞ்சம் இடும்
பலகோடிக் கரு முட்டைகள்
கருந்துளைகளா ?
ஒற்றைக் கரு முட்டையில்
உருவாவது
ஒரு பிரபஞ்சமா ?
பல பிரபஞ் சங்களா ?

++++++++++++

“கருந்துளைகள் மெய்யாகக் கருமை நிறம் கொண்டவை அல்ல !  அவை ஒளித்துகள் மினுக்கும் கனல் கதிர்களை (Quantum Glow of Thermal Radiation) வீசுபவை.
ஸ்டீஃபென் ஹாக்கிங் (1970)
“சமீபத்திய ஹப்பிள் தொலைநோக்கியின் கண்டுபிடிப்புகள் வானியல் விஞ்ஞானிகளுக்கு மாபெரும் பிரபஞ்சச் சவாலாகி விட்டன !  காரணம் அது ஒவ்வொரு காலாக்ஸியின் மையத்திலும் பூதகரமான கருந்துளை ஒன்று இருப்பைத் திறந்து காட்டி விட்டது !”
ஸ்டீவ் நாடிஸ், (Astronomy Science Editor)
“நமது பிரபஞ்சமே அடுத்தோர் பிரபஞ்சத்தில் தோன்றியுள்ள கருந்துளைக் குள்ளே இருக்கலாம்.  ஈர்ப்பியல் நியதியில் செய்யும் சிறிது மாற்றம் நமது பிரபஞ்சம் ஒரு கருந்துளையிலிருந்து தோன்றும் போது அதன் காலத் திசைப்போக்கை (Arrow of Time) வாரிசாகப் பெற்றது என்பதை மறைமுகமாய்க் காட்டும்.”
நிக்கோடெம் போப்லாக்ஸி (பௌதிக விஞ்ஞானி, இண்டியானா பல்கலைக் கழகம்)

பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, வாழ்வுச் சுற்று ஆயுள் முடிந்த பின் பெருநிறை விண்மீன்கள் (Massive Stars) ஒருவேளை சிதைந்து, ஒற்றைப் பூதநிறை வடிவுக் (Super Massive Object) கருந்துளைகள் நிலைபெறத் தோன்றியிருக்கலாம்.
ஆன்ரியா கீஸ், வானியல் பௌதிகப் பேராசிரியை (Andrea Ghez, UCLA)
“புதிய பொறிநுணுக்க முறை “விளைவுத் தொடுவானைத்” (Event Horizon) தெளிவாகக் காட்டுகிறது.  அதுவே கருந்துளை இருப்பை நேரிடைச் சான்றாக நிரூபிக்கிறது.”
ஸ்டீவ் நாடிஸ், (Astronomy Science Editor)
பிரபஞ்சத்திலே கண்ணில் புலப்படாத கருந்துளைகள் அகிலத்தில் மர்மமான விசித்திரங்கள் !  ஆயினும் கருந்துளைகள்தான் பிரபஞ்சத்தின் உப்பிய வடிவில் 90% பொருளாக நிரம்பி  யுள்ளன ! எளிதாகச் சொன்னால்,  ஒரு சுயவொளி வீசும் விண்மீன் எரிசக்தி முழுவதும் தீர்ந்துபோய் திணிவுப் பெருக்கால் எழும் பேரளவு ஈர்ப்பாற்றலில் சிதைந்து “ஒற்றை  முடத்துவ” (Singularity) நிலை ஆவது. அப்போது கருந் துளையின் அழுத்தம், திணிவு  கணக்களவில் முடிவற்று மிகுந்து விடுகிறது (At the point of Singularity, the Pressure &  Density of a Black Hole are Infinite) !
விண்வெளி விடைக் கைநூல் (Ths Handy Space Answer Book)

ரஷ்யாவின் முதல் வானலை விண்ணோக்கித் துணைக்கோள்
நீண்ட காலம் தாமதமாகி விட்ட ரேடியோ விண்ணோக்கியை ரஷ்யா 2011 ஆகஸ்டு 15 ஆம் தேதி பூமியிலிருந்து ஏவி புவிமையச் சுழல்வீதியில் (Geocentric Orbit) சுற்ற வைத்தது. அதை அனுப்பியதின் முக்கிய குறிக்கோள் விண்வெளியில் உள்ள காலக்ஸி மையத்தில் இருக்கும் கருந்துளையை ஆழ்ந்து ஆராய்வது.  மேலும் முறிந்து போன விண்மீன்களைப் படமெடுப்பது, அடுத்து கருஞ்சக்தியால் விரியும் பிரமஞ்சத்தின் பாதிப்பை அளப்பது.  ரேடியோ தொலை நோக்கியின் பெயர் ஸ்கெப்டர்-ஆர் (Skeptr-R).  அதைத் தூக்கிச் சென்ற ரஷ்ய ராக்கெட் ஸெனித் (Zenit -2 SB Rocket) காஸக்ஸ்தான் பைகோனூர் ஏவு தளத்திலிருந்து (Russian Baikonour Cosmodrome, Kazakhstan) ஏவப் பட்டது,
கடந்த 20 ஆண்டுகளில் ஏவப்பட்ட விண்வெளித் தொலை நோக்கிகளுக்குள் மிகப் பெரியது இப்போது ரஷ்யா அனுப்பிய ஸ்கெப்டர் ரேடியோ விண்ணோக்கி !  இந்த விண்வெளித் திட்டத்திற்குப் பிறகு ரஷ்யா வருகிற நவம்பரில் (2011) சைனாவுடன் இணைந்து செவ்வாய்க் கோளுக்கு ஒரு விண்ணுளவியை அனுப்பத் தயாராகி வருகிறது.  ஸ்கெப்டர் விண்ணுளவியின் எடை 8000 பவுண்டு.  ஸ்கெப்டர் ரேடியோ வானலைக் குடையின் விட்டம் : 33 அடி. (10 மீடர்).  குடை இதழ்கள் 27 கார்பன் இழைநாண் இதழ்கள் (Carbon Fibre Petals) கொண்டது.

விண்ணுளவியில் இருபெரும் சூரியத் தட்டுகள் மின்சக்தி அளிக்க இணைக்கப்பட்டுள்ளன.  ஸெனித் ராக்கெட் 20 மாடி உயரம் உள்ளது.  முதற்கட்ட (First Stage) ராக்கெட்டின் எரிசக்தி கெரோசின் திரவம்.  பத்து நிமிடங்களில் இரண்டு கட்ட ஸெனித் ராக்கெட்கள் ஃபிரிகட் மேநிலை அமைப்பைப் (Fregat Upper Stage) பூமிக்கு மேல் ஒருசில நூறு மைல் உயரத்தில் ‘ஓய்வுச் சுற்று வீதியில்’ (Parking Orbit Around Earth) ஏற்றி விட்டது.  இறுதியில் ஃபிரிகட் கட்ட ராக்கெட் இருமுறை சுட்டு ஸ்கெப்டர் விண்ணுளவியை நிலவுக்கருகில் 210,000 மைல் உயரத்தில் ஓர் புவிமையச் சுற்றுவீதியில் (Geocentric Orbit) நிலையாகப் போக உந்தியது.
ரஷ்யன் ஸ்கெப்டர் வானலைத் தொலைநோக்கி 5 ஆண்டுகள் பூமியைச் சுற்றி வந்து விண்வெளியில் ஆராயும்.  நிலவு விண்ணோக்கி அருகில் (பூமியிலிருந்து 240,000 மைல் தூரத்தில்) இருப்பதால் நிலவின் ஈர்ப்பு விசை ஐந்து ஆண்டுகள் விண்ணுளவியின் சுற்றுவீதியைப் பாதிக்கும்.  அதன் சுற்றுப் பாதை தொடர்ந்து சீராக்கப் பட வேண்டும்.  அடுத்து 9 நாட்களுக்குள் ஸ்கெப்டர் விண்ணோக்கி பூமியை ஒரு நீள்வட்டச் சுற்றுவீதியில் சுற்றிவர உந்தப் படும்.

ஸ்கெப்டர் ரேடியோ தொலைநோக்கியின் குறிப்பணி.
ஹப்பிள் தொலைநோக்கி, கெப்ளர் தொலைநோக்கி போல் ஸ்கெப்டர் வானலை விண்ணோக்கியும் ஒருவித அகிலநாட்டு தொலைநோக்கியே (International Network Observatory).  ரேடியோ அஸ்டிரான் திட்டம் (RadioAstron Project) எனப்படும் இந்த ரஷ்ய முயற்சியில் அமெரிக்கா, சைனா, இந்தியா, ஆஸ்திரேலியா, ஜப்பான், ஜெர்மனி, ஸ்பெயின், இதாலி, ஹங்கேரி, நெத்ர்லாந்து, ஈரோபியன் விண்வெளி ஆணையகம் (ESA) ஆகியவை ஒன்றய்ப் பங்கெடுத்துள்ளன.  பியர்டோ ரிகோவில் உள்ள ஆயிரம் அடி விட்டமுள்ள விண்ணோக்கியும் (Arecibo Observatory, Puerto Rico) இந்த விண்வெளித் தேடலில் ஈடு பட்டுள்ளது.  ரஷ்ய ஸ்கெப்டர் விண்ணோக்கி புவிமீது அமைக்கப்பட்ட தொலை நோக்கிகளுடன் இணைக்கப் பட்டுள்ளது.  காலாக்ஸி ஒளிமந்தைகள் ஊடே மையத்தில் மறைந்துள்ள கருந்துளைகளைக் கூர்மையாகக் காணும் ஆற்றல் வாய்ந்தது ஸ்கெப்டர் விண்ணோக்கி.  புவித்தள நோக்கிகள், விண்வெளி விண்ணோக்கிகள் ஆகியவற்றின் கூட்டுநோக்கு “கூரிய பல்நோக்கி முறை” (Combination of Ground & Space Telescopes is called Interferometry) என்று அழைக்கப்படுகிறது.  இவை யாவும் விண்வெளியில் மிக மிக மங்கலாகத் தெரியும் காலக்ஸிக் கருந்துளைக் கதிர்ச் சமிக்கைகளைத் தெளிவாக்கும் திறமுடையவை.

ரேடியோ அஸ்டிரான் விண்ணோக்கி இணைக்கப்பட்ட மற்ற புவித்தள தொலைநோக்கிகளுடன் சேர்ந்து துல்லிய முறையில் கருந்துளையின் கதிர்வீச்சை கூர்ந்து உளவி “விளைவுத் தொடுவானைத்” (Event Horizon) தீர்மானிக்கிறது.  அந்த விளிம்பில் சிக்கிய ஒளி, கருந்துளை யின் ஈர்ப்புப் பிடியிலிருந்து தப்பிச் செல்ல முடியாது.  அவ்விதக் கூட்டுநோக்குத் தொலை நோக்கிகளின் துல்லியம் (Resolution Accuracy) 7 மைக்ரோ-ஆர்க் விநாடி (micro-arc-sec).  அதாவது ஒற்றை ஹப்பிள் தொலைநோக்கியின் துல்லியத்தை விட 1000 மடங்கு கூர்மை உடையது ரேடியோ அஸ்டிரான்.  ஹப்பிள் தொலைநோக்கி நோக்கும் திறம் : புலப்படும் புறவூதா, அண்டை உட்சிவப்பு ஒளியைக் (Visible Ultraviolet & Near-Infrared Light) காண்பது.  ரேடியோ அஸ்டிரான் தொலைநோக்கி ரேடியோ வானலைகளை உளவி மறைந்துள்ள பிரபஞ்சத்தை அறிய உதவும் கருவியாகும்.  ரேடியோ அஸ்டிரான் முதற்குறிப் பணி அண்டையில் இருக்கும் M87 காலக்ஸியின் மையக் கருந்துளையின் கதிர்வீச்சை உளவி ஆராய்வது.  M87 கருந்துளையின் அகண்ட “விளைவுத் தொடுவானை” (Event Horizon) நமது சூரிய மண்டலத்தையே விழுங்கும் அகலம் உடையது.  அந்த மையக் கருந்துளை நமது பரிதி போல் 6.6 பில்லியன் மடங்கு பெரியது !  கருந்துளைகள் பிரபஞ்சத்தில் புலப்படாத பிரம்மாண்ட வடிவம் உடையவை !

ரேடியோ அஸ்டிரான் திட்டத்தில் அடுத்து பல்ஸர்கள் (Pulsars), முறிந்து சிதறி விரைவாய்ச் சுழலும் துணுக்குகள் கொண்ட செத்த விண்மீன்கள் (Fast-Spinning Collapsed Remnants of Dead Stars), விரியும் பிரபஞ்சத்தின் விரிவுக்குக் காரணமாகும் கருஞ்சக்தியின் ஈடுபாடு (Dark Energy’s Role in the Expansion of the Universe), விண்மீன் தோற்றங்கள், அகிலப் பரிதி மந்தை ஒளிப்பிழம்பு (Interstellar Plasma) ஆகியவற்றையும் உளவி ஆராய்வது.
பிரபஞ்சத்தில் கருந்துளைகள் என்பவை எவை ?
1916 ஆம் ஆண்டில் ஐன்ஸ்டைனின் ஒப்பியல் நியதியின் அடிப்படையில் ஜெர்மன் வானியல் விஞ்ஞானி கார்ல் சுவார்ஸ்சைல்டு (Karl Schwarzschild), பிரபஞ்சத்தில் கருந்துளைகள் இருப்பதாக முதன்முதல் ஓரரிய விளக்கவுரையை அறிவித்தார்.  ஆனால் கருந்துளைகளைப் பற்றிய கொள்கை, அவருக்கும் முன்னால் 1780 ஆண்டுகளில் ஜான் மிச்செல், பியர் சைமன் லாப்பிளாஸ் (John Michell & Pierre Simon Laplace) ஆகியோர் இருவரும் அசுர ஈர்ப்பாற்றல் கொண்ட “கரும் விண்மீன்கள்” (Dark Stars) இருப்பதை எடுத்துரைத்தார்கள்.  அவற்றின் கவர்ச்சிப் பேராற்றலிலிருந்து ஒளி கூடத் தப்பிச் செல்ல முடியாது என்றும் கண்டறிந்தார்கள் !  ஆயினும் கண்ணுக்குப் புலப்படாத கருந்துளைகள் மெய்யாக உள்ளன என்பதை விஞ்ஞானிகள் ஏற்றுக் கொள்ள நூற்றி முப்பது ஆண்டுகள் கடந்தன !

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 ஒளி வேகத்துக்கு மிஞ்சிய வேகம் அகிலவெளியில் இல்லை யென்று ஐன்ஸ்டைனின் நியதி எடுத்துக் கூறுகிறது.  அதாவது அருகில்  ஒளிக்கு ஒட்டிய வேகத்திலும் வரும் அண்டங் களையோ, விண்மீன்களையோ கருந்துளைகள் கவ்வி இழுத்துக் கொண்டுபோய் 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 நிறை யுடைய அவ்வித விண்மீன் ஒன்று வெடிக்கும் போது அது ஓர் சூப்பர்நோவாக (Supernova) மாறுகிறது !  ஆனால் வெடித்த விண்மீனின் உட்கரு ஒரு நியூட்ரான் விண்மீனாகவோ (Neutron Star) அல்லது திணிவு நிறை பெருத்திருந்தால் கருந்துளையாகவோ மாறிப் பின்தங்கி விடுகிறது.

பிரபஞ்சத்திலே கண்ணில் புலப்படாத கருந்துளைகள் அகிலத்தின் மர்மமான விசித்திரங்கள் !  அந்தக் கருந்துளைகள்தான் பிரபஞ்சத்தின் உப்பிய வடிவில் 90% பொருளாக நிரம்பியுள்ளன !  எளிதாகச் சொன்னால், ஒரு சுயவொளி விண்மீன் எரிசக்தி முழுவதும் தீர்ந்து போய் எஞ்சிய திணிவுப் பெருக்கால் எழும் பேரளவு ஈர்ப்பாற்றலில் அடர்த்தியாகி “ஒற்றை முடத்துவ” (Singularity) நிலை அடைவதுதான் கருந்துளை.  அந்தச் சமயத்தில் கருந்துளையின் அழுத்தம், திணிவு கணக்கற்று முடிவில்லாமல் மிகுந்து விடுகிறது. (At the point of Singularity, the Pressure & Density of a Black Hole are Infinite) !

அண்டவெளிக் கருந்துளைகள் பற்றி ஹாக்கிங் ஆராய்ச்சிகள்
1965-1970 இவற்றுக்கு இடைப்பட்ட ஆண்டுகளில், பிரபஞ்சவியலைப் [Cosmology] பற்றி  அறியப் புது கணித முறைகளைக் கையாண்டு, ஸ்டீஃபன் பொது ஒப்பியல் நியதியில்  [General Theory of Relativity] ஒற்றை முறைகேடுகளை [Singularities] ஆராய்ந்து வந்தார்.  அப்பணியில் அவருக்கு விஞ்ஞானி ராஜர் பென்ரோஸ் [Roger Penrose] கூட்டாளியாக  வேலை செய்தார். 1970 முதல் ஸ்டீஃபன் அண்ட வெளிக் கருந்துளைகளைப் [Black Holes] பற்றி  ஆய்வுகள் செய்ய ஆரம்பித்தார்.  அப்போது அவர் கருந்துளைகளின் ஓர் மகத்தான  ஒழுக்கப்பாடு குணத்தைக் [Property] கண்டு பிடித்தார்! ஒளி கருந்துளைக் கருகே செல்ல முடியாது! ஒளித்துகளை அவை விழுங்கி விடும்! ஆதலால் அங்கே காலம்  முடிவடைகிறது! கருந்துளையின் வெப்பத்தால் கதிர்வீச்சு எழுகிறது! ஜெர்மன் விஞ்ஞானி  வெர்னர் ¨ஹைஸன்பர்க் ஆக்கிய கதிர்த்துகள் நியதி [Quantum Theory], ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன்  படைத்த பொது ஒப்பியல் நியதி இரண்டையும் பயன்படுத்திக் கருந்துளைகள் கதிர்வீச்சை  [Radiation] வெளி யேற்றுகின்றன என்று ஹாக்கிங் நிரூபித்துக் காட்டினார்!

அந்த வெற்றியின் முடிவில் ஹாக்கிங் பொது ஒப்பியல் நியதியையும், கதிர்த்துகள்  நியதியையும் ஒன்றாக இணைக்க முற்பட்டு, பிரபஞ்ச இயக்கங்களை ஒருங்கே விளக்கக்  கூடிய ‘மகா ஐக்கிய நியதி ‘ [Grand Unified Theory, GUT] ஒன்றை உண்டாக்க முடியுமா என்று  முயன்றார்! மர்மமான கருந்துளைகளைப் பற்றிய விபரங்களை அறிய முடியாத  சமயத்தில், அவற்றைப் பற்றி ஆராய முற்பட்டார். 1971 இல் பிரபஞ்சப் படைப்பை  ஆராய்ந்து, பெரு வெடிப்புக்குப் [Big Bang] பிறகு ஒரு பில்லியன் டன் கனமான, ஆனால்  புரோட்டான் [Proton] அளவு வடிவில் மிகச் சிறிய பல அண்டங்கள், தோன்றி யிருக்க  வேண்டும் என்று எடுத்துக் கூறினார்! அவற்றை ‘மினிக் கருந்துளைகள்’ [Mini Black Holes] என்றார், ஹாக்கிங்! பொது ஒப்பியல் நியதியைப் பின்பற்றும், பிரம்மாண்டமான ஈர்ப்பியல்  கவர்ச்சியைக் கொண்ட இந்த மினிக் கருந்துளைகள் சிறியதாய் இருப்பதால், கதிர்த்துகள்  யந்திரவியல் நியதியும் [Laws of Quantum Mechanics] இவற்றுக்குப் பொருந்தும் என்று  †¡க்கிங் கூறினார்! கதிர்த்துகள் நியதியின் விதிப்படி, கருந்துளைகள் சேமிப்புத் தீரும்  வரைப் பரமாணுக்களை [Subatomic Particles] வெளியேற்றி, முடிவில் வெடித்துச்  சிதைகின்றன என்று கண்டறிந்தார்! ஸ்டீஃபன் ஹாக்கிங் கண்ட இந்த அரிய விஞ்ஞான  முடிவு, கருந்துளைகளின் ஆயுட் கால வரலாற்றில் பூர்வீக வெப்ப யியக்கவியல் [Classical  Thermodynamics], கதிர்த்துகள் யந்திரவியல் [Quantum Mehanics] இரண்டுக்கும் தொடர்புள்ளது  என்று எடுத்துக் காட்டும் முக்கியத்துவம் பெற்றது!

மேலும் ஒரு மகத்தான ஹாக்கிங் சாதனை 1983 இல் ஸான்டா பார்பராவைச் சேர்ந்த ஜிம்  ஹார்ட்டிலுடன் [Jim Hartle of Santa Barbara] ஆராய்ந்து அறிவித்த ‘விளிம்பற்ற கூறுபாடு’ [No  Boundary Proposal]: விண்வெளி, காலம் இரண்டும் வரையரை கொண்டவை [Space & Time are  finite]! ஆனால் அவற்றுக்கு எல்லையோ, விளிம்போ இருக்க முடியாது என்பதே.
(தொடரும்)