Monday, October 12, 2020 11:27 PM IST
ഈ വർഷത്തെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ നൊബേൽ സമ്മാനം തമോഗർത്തങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട കണ്ടെത്തലുകൾക്കാണ്. ഐൻസ്റ്റൈന്‍റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തമെന്ന ഗഹനമായ ഗണിതപാഠത്തിന്‍റെ ചുവടുപിടിച്ചു വളർത്തിയെടുത്ത ഗണിത തത്വങ്ങളും കണ്ടെത്തലുകളുമാണ് നൊബേൽ സമ്മാനം നേടിയെടുത്ത ശാസ്ത്രജ്ഞരെ അതിനർഹരാക്കിയത്.
അത്ഭുതങ്ങളുടെ കാലവറയാണു പ്രപഞ്ചം. 1609 ൽ ഗലീലിയോ ദൂരദർശിനി കണ്ടുപിടിച്ചതു പ്രപഞ്ച ഗോളങ്ങളെക്കുറിച്ചും അവയുടെ ചലനരീതികളെക്കുറിച്ചും അറിവു നേടാൻ ഭൗതികശാസ്ത്രാന്വേഷികൾക്കു വലിയ സഹായമായി. എങ്കിലും ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനു മൂലക്കല്ലായി ഭവിച്ചത് ഐസക് ന്യൂട്ടന്‍റെ 1687 ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ‘പ്രിൻസിപ്പിയ മാത്തമാറ്റിക്ക’ എന്ന പുസ്തകത്തിലെ ചലനസിദ്ധാന്തങ്ങളാണ്.
തന്‍റെ തലയിൽ പതിച്ച ആപ്പിളിനെക്കുറിച്ചുള്ള ചിന്ത ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകർഷണബലത്തെക്കുറിച്ചുള്ള തിരിച്ചറിവിലേക്കു ന്യൂട്ടനെയും അതുവഴി മനുഷ്യരാശിയെയും എത്തിച്ചു. പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ വസ്തുക്കളും തമ്മിൽ പരസ്പരം ആകർഷിക്കുന്നുണ്ട്. വസ്തുവിന്‍റെ ഭാരമാണ് അതിന്‍റെ ആകർഷണശക്തിയുടെ അളവ് നിശ്ചയിക്കുന്നത്. നമുക്കു ചുറ്റുമുള്ള വസ്തുക്കളുടെ ആകർഷണബലം തുച്ഛമാണെങ്കിലും അതിബൃഹത്തായ പ്രപഞ്ച ഗോളങ്ങളുടെ ആകർഷണശക്തി വളരെ വലുതാണ്.
ഭൂമി സൂര്യനു ചുറ്റും ഒരു ദീർഘവൃത്ത വലയത്തിലൂടെ കറങ്ങുന്നുണ്ട് എന്നറിയാമല്ലോ. അതേസമയംതന്നെ ഒരു പമ്പരം തിരിയുന്നതുപോലെ സ്വന്തം അച്ചുതണ്ടിലും തിരിയുന്നുണ്ട്. സൂര്യന്‍റെ മുമ്പിൽ കിടന്നുള്ള ഭൂമിയുടെ ഈ രണ്ടാമത്തെ കറക്കത്തിൽ, സൂര്യന് അഭിമുഖമായി വരുന്നഭാഗത്തു മാത്രം വെളിച്ചം ലഭിക്കുകയും അങ്ങനെ രാപകലുകൾ ഉണ്ടാവുകയും ചെയ്യുന്നു. ഭൂമിയുടെ സ്വയം തിരിയലിന്‍റെ വേഗം മണിക്കൂറിൽ 1700 കിലോമീറ്റർ ആയിരിക്കുമ്പോൾ സൂര്യനു ചുറ്റുമുള്ള സഞ്ചാര വേഗം 1,07,830 കിലോമീറ്റർ ആണ്! നമ്മൾ ഓരോരുത്തരും ഇത്രയും അചിന്ത്യമായ വേഗത്തിൽ നിരന്തരം സഞ്ചരിച്ചു കൊണ്ടേയിരിക്കുകയാണ്. യാത്രാവിമാനങ്ങൾ മണിക്കൂരിൽ 900 കിലോമീറ്ററിനടുത്ത വേഗത്തിലാണു പറക്കുക എന്നതു മനസിലാക്കുക.
ഗുരുത്വാകർഷണ ബലം
ഭൂമി അതിവേഗത്തിൽ തിരിയുമ്പോൾ തെറിച്ചുപോകാതെ വസ്തുക്കളെ ചേർത്തുപിടിക്കുന്ന വലിയ ശക്തിയാണ് ഗുരുത്വാകർഷണ ബലം (ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ ഫോഴ്സ്). ഭൂമിയുടെ ഈ ശക്തിയാണു മുകളിലേക്കെറിയുന്ന കല്ലിനെ വലിച്ച് താഴേക്കിടുന്നത്. ഏറ്റവും ചെറിയ വസ്തുക്കളെപ്പോലും രക്ഷപ്പെടാനനുവദിക്കാതെ ആകർഷണബലം ചേർത്തുപിടിക്കും. അല്ലായിരുന്നെങ്കിൽ അന്തരീക്ഷത്തിലെ വായു തന്മാത്രകളൊക്കെ ബഹിരാകാശത്തേക്കു ചോർന്നുപോയി ഭൂമിയിൽ ജീവൻതന്നെ അസാധ്യമായിപ്പോയേനെ!
ഭൂമി എന്ന ഗോളത്തിന്‍റെ ഉള്ളിലുള്ള കേന്ദ്രബിന്ദുവിലേക്കാണ് ഈ ആകർഷണശക്തി വസ്തുക്കളെ വലിച്ചടുപ്പിക്കാൻ നോക്കുന്നത്. അതായത്, ഭൂമിയുടെ പ്രതലംതന്നെയും ശക്തമായി ഉള്ളിലേക്കു വലിക്കപ്പെട്ടുകൊണ്ടേയിരിക്കുന്നു. അതുകൊണ്ടാണു ഭൂമിക്കു ഗോളാകൃതിയുള്ളത്.
ഗ്രഹങ്ങളെപ്പോലെതന്നെ നക്ഷത്രങ്ങൾക്കും അതിശക്തമായ ആകർഷണബലമുണ്ട്. ഭൂമിയുടെ ഭാരത്തിന്‍റെ 333,000 മടങ്ങ് ഭാരമുള്ള സൂര്യന്‍റെ ആകർഷണശക്തി ഭൂമിയുടേതിനെക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്. സൂര്യൻ ഭൂമിയെ അതിശക്തമായി തന്നിലേക്കു പിടിച്ചു വലിക്കുമ്പോൾ ഭൂമി സൂര്യനിലേക്കു വീണ് വലിച്ചെടുക്കപ്പെടാത്തത് ഭൂമിയുടെ അതിവേഗത്തിലുള്ള തിരിച്ചിലിന്‍റെ ശക്തികൊണ്ടാണ്. സൂര്യന്‍റെ ആകർഷണബലവും ഭൂമിയുടെ തിരിയൽ വേഗം നൽകുന്ന ശക്തിയും തുല്യമായതുകൊണ്ടു ഭൂമി ഒരേ വർത്തുളപാതയിലൂടെ സൂര്യനു ചുറ്റും കറങ്ങിക്കൊണ്ടേയിരിക്കും.
ഒരു നക്ഷത്രമായ സൂര്യനു മറ്റു നക്ഷത്രങ്ങളെപോലെ സ്വയം ഊർജം ഉത്പാദിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ട്. മൂലകങ്ങളിലെ ഏറ്റവും കുഞ്ഞനായ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങൾ രണ്ടെണ്ണം സംയോജിക്കപ്പെട്ട് നേരെ ചേട്ടനായ ഹീലിയം ആയി മാറുന്നതാണ് സൂര്യനിൽ നടക്കുന്ന ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ഷൻ. രണ്ടു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളെക്കാൾ കുറച്ച് തൂക്കം കുറവാണ് അവ ചേർന്ന് ഉണ്ടാവുന്ന ഒരു ഹീലിയം ആറ്റത്തിന്. ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ഷൻ നടക്കുമ്പോൾ ഈ തൂക്കവ്യത്യാസത്തിനു തുല്യമായ പിണ്ഡം ഊർജമായി മാറും - പ്രധാനമായി ചൂടും പ്രകാശവും കൂടെ മറ്റനേകതരം രശ്മികളും. വളരെ ചെറിയ പിണ്ഡത്തിൽനിന്നു തന്നെ വളരെയേറെ ഊർജം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടും; ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ബോംബ് സ്ഫോടനത്തിലും ഇതുതന്നെയാണു സംഭവിക്കുന്നത്. ഒരു സെക്കൻഡിൽ ഏതാണ്ട് 60 കോടി ടൺ ഹൈഡ്രജനാണ് സൂര്യനിൽ ‘കത്തി’ തീരുന്നത്. അതിൽ നിന്നുണ്ടാവുന്ന ചൂട് നമുക്ക് ചിന്തിക്കാനാവുന്ന തരത്തിലുള്ളതല്ല!
ഗ്രഹങ്ങളെ സംബന്ധിച്ചും നക്ഷത്രങ്ങളെ സംബന്ധിച്ചും ഗുരുത്വാകർഷണശക്തി വസ്തുക്കളെ അവയുടെ കേന്ദ്ര ബിന്ദുവിലേക്കാണ് ആകർഷിക്കുന്നത്. വാതകങ്ങൾകൊണ്ടു മാത്രം നിർമിക്കപ്പെട്ട, സൂര്യന്‍റെയും മറ്റു നക്ഷത്രങ്ങളിലെയും ഓരോ തന്മാത്രയെയും അതാതു നക്ഷത്രത്തിന്‍റെ ഗുരുത്വാകർഷണശക്തി അതിശക്തമായി ഉള്ളിലേക്കു വലിക്കുന്നുണ്ട് . ഈ തന്മാത്രകളൊക്കെയും കേന്ദ്ര ബിന്ദുവിലേക്കു വലിച്ചടുപ്പിക്കപ്പെട്ട്, കുത്തിനിറക്കപ്പെട്ട്, വളരെയേറെ സാന്ദ്രത കൂടിയ അവസ്ഥയിലേക്കു നക്ഷത്രം എത്താത്തത്, ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ഷൻ വഴി ഉണ്ടാകുന്ന അതിഭയങ്കരമായ ചൂടിൽ തന്മാത്രകൾ പറന്നകലുന്നതുകൊണ്ടാണ്. നക്ഷത്രത്തിലെ ഹൈഡ്രജൻ മുഴുവൻ കത്തിത്തീരുന്ന മുറയ്ക്കു ചൂട് കുറയുകയും തന്മാത്രകൾ ഉള്ളിലേക്കു വലിച്ചെടുക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഇതു പതിനായിരക്കണക്കിനു വർഷം നീളുന്ന ഒരു പ്രതിഭാസമാണ്. നക്ഷത്രത്തിന്‍റെ ചൂടും പ്രകാശവും കുറഞ്ഞുകൊണ്ടേ ഇരിക്കും. ഉള്ളിലേക്കു ചേർന്നുവരുന്ന ഹീലിയം ആറ്റങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ഘർഷണം അതിശക്തമായ ചൂട് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടാൻ കാരണമാവുകയും, അടുത്ത ഘട്ടം ന്യൂക്ലിയർ റിയാക‌്ഷനു കളമൊരുങ്ങുകയും ചെയ്യും. ഇത്തവണ മൂന്നു ഹീലിയം ആറ്റങ്ങൾ സംയോജിച്ച് കാർബൺ ആറ്റമായി മാറുന്ന പ്രതിഭാസമാണു സംഭവിക്കുക. നക്ഷത്രം വീണ്ടും ചൂടും പ്രകാശവും വമിപ്പിക്കാൻ തുടങ്ങും. ഈ അവസ്ഥയും ലക്ഷക്കണക്കിനു വർഷം നിലനിൽക്കും. മുഴുവൻ ഹീലിയവും തീർന്നാൽ വീണ്ടും ചൂട് കുറയുകയും അതിശക്തമായ ഗുരുത്വാകർഷണ ബലത്തിന്‍റെ സ്വാധീനത്തിൽ നക്ഷത്രം സ്വയം ചുരുങ്ങുകയും ചെയ്യും.
ന്യൂട്രോൺ സ്റ്റാർ
ന്യൂട്രോണും പ്രോട്ടോണും ഒട്ടിച്ചതുപോലെ ചേർത്തുവച്ചിരിക്കുന്ന സാന്ദ്രതയേറിയ വളരെ ചെറിയ ഒരു ന്യൂക്ലിയസും അതിനു ചുറ്റും തിരിയുന്ന, പ്രോട്ടോണിന്‍റെ അത്രതന്നെ എണ്ണം ഇലക്‌ട്രോണുകളും ചേർന്നതാണ് ഒരു ആറ്റം. ന്യൂക്ലിയർ റിയാക‌്ഷനുകൾ അവസാനിച്ച് തണുത്തുറഞ്ഞ നക്ഷത്രത്തിലെ അതിഭീകര ഗുരുത്വാകർഷണം, നക്ഷത്രത്തിലുള്ള മൂലകങ്ങളുടെ ആറ്റങ്ങളിലെ ബലസന്തുലനങ്ങളെ തകർത്തുകളയും.
ഇതിന്‍റെ ഫലമായി ന്യൂക്ലിയസിനു ചുറ്റും അതിവേഗത്തിൽ വലയം ചെയ്തുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രോണുകൾ ന്യൂക്ലിയസിലേക്കു വലിച്ചെടുക്കപ്പെടുകയും ന്യൂക്ലിയസിലെ എതിർചാർജുള്ള പ്രോട്ടോണിൽ ലയിച്ച് ന്യൂട്രോൺ നിർമിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യും. ഇതോടെ ആറ്റത്തിന്‍റെ വ്യാപ്തം ഒരു ലക്ഷത്തിലൊന്നായി കുറഞ്ഞ്, ന്യൂക്ലിയസിന്‍റെ മാത്രം വ്യാപ്തമായി ചുരുങ്ങും. ഇപ്പോൾ ഈ നക്ഷത്രം ന്യൂട്രോണുകൾ മാത്രമുള്ള അതിസാന്ദ്രമായ ഒരു ഗോളമാണ്: ന്യൂട്രോൺ സ്റ്റാർ. ഒരു ടീസ്പൂൺ മാത്രം വ്യാപ്തം വരുന്ന ഭാഗം ന്യൂട്രോൺ സ്റ്റാറിൽനിന്നെടുത്തു തൂക്കിനോക്കിയാൽ അതിന്‍റെ ഭാരം 500 കോടി ടൺ എന്നുപറയുമ്പോൾ, അതു നമ്മുടെ ഏറ്റവും വലിയ ഭാവനകൾക്കും അപ്പുറത്താണല്ലോ!
സൂര്യനടക്കം ഏതു നക്ഷത്രത്തെയും നാം കാണുന്നത് അവ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന പ്രകാശം നമ്മുടെ കണ്ണിൽ എത്തുമ്പോഴാണ്. ന്യൂട്രോൺ സ്റ്റാർ ആയി മാറുന്ന നക്ഷത്രം പ്രകാശം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നില്ല എന്നു മാത്രമല്ല, അതിലേക്കെത്തുന്ന പ്രകാശത്തെ തന്‍റെ അതിഭീകരമായ ഗുരുത്വാകർഷണ ബലംകൊണ്ട് വലിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്യും. അതുകൊണ്ട് ഇവയെ ഒരുതരത്തിലും കാണാനാവില്ല. പ്രപഞ്ചത്തിന്‍റെ ചില ഭാഗങ്ങളിൽ പ്രകാശം പെട്ടെന്ന് അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നതാണ് ഇവയുടെ സാന്നിധ്യത്തിന്‍റെ സൂചന. തന്‍റെ അടുത്തെത്തുന്ന, പ്രകാശമടക്കം എന്തിനെയും വിഴുങ്ങുന്ന, ഈ എരിഞ്ഞുതീർന്ന നക്ഷത്രത്തിനു പൊതുവെയുള്ള പേര് ’ബ്ലാക് ഹോൾ’ അഥവാ തമോഗർത്തം എന്നാണ് .
നമ്മുടെ സൂര്യനെന്ന കുഞ്ഞൻ നക്ഷത്രം മുതൽ അതിന്‍റെ 150 മടങ്ങുള്ള വലിയ ഭീമന്മാർവരെ, കോടിക്കണക്കിനു നക്ഷത്രങ്ങൾ അടങ്ങുന്നതാണ് ക്ഷീരപഥം എന്ന നക്ഷത്രസമൂഹം. ഈ ക്ഷീരപഥം ചുറ്റിത്തിരിയുന്നത് സൂര്യന്‍റെ 34,000 മടങ്ങ് ഭാരംവരുന്ന ഒരു തമോഗർത്തതിനു ചുറ്റുമാണ് എന്നു ശാസ്ത്രലോകം മനസിലാക്കിയിട്ടുണ്ട്.
ഡോ. ജോസ് ജോൺ മല്ലികശേരി
(കോഴിക്കോട് ദേവഗിരി കോളജ് മുൻ പ്രിൻസിപ്പലും തിയററ്റിക്കൽ കെമിസ്ട്രി ഗവേഷകനുമാണ് ലേഖകൻ)