Monday, March 07, 2016

ગુરુત્વાકર્ષણ-સંબંધિત તરંગો : બ્રહ્માંડના રહસ્યપટારામાંથી એક રહસ્ય ઉકલ્યું

હીરોને સતત કોઇ હૈનો અહેસાસ થયા કરે, પણ એ કોઇની હાજરી સીધેસીધી જણાય નહીં, એવી કથા જૂની સસ્પેન્સ ફિલ્મોમાં ઘણી વાર આવતી હતી. કંઇક એવો જ મામલો ખગોળશાસ્ત્રમાં ગુરુત્વાકર્ષણ સંબંધિત તરંગોને લઇને હતો. ગ્રેવિટેશનલ વેવ્ઝ’ / Gravitational Waves તરીકે ઓળખાતાં આ મોજાં ઉર્ફે તરંગો હોઇ શકે છે, એવું સો વર્ષ પહેલાં આઇન્સ્ટાઇને ઠરાવ્યું હતું. જનરલ થિયરી ઑફ રિલેટીવિટી’ (૧૯૧૬)માં ગુરુત્વાકર્ષણ સંબંધિત તરંગોની સંભાવના ચીંધવા છતાં, આઇન્સ્ટાઇનને તેમના અસ્તિત્ત્વ વિશે ખાતરી ન હતી. જો આ તરંગો હોય તો પણ, સસ્પેન્સ ફિલ્મમાં હાલતો હિંચકો છોડી જતી હીરોઇનની માફક, આ તરંગોના અસ્તિત્ત્વના પ્રત્યક્ષ પુરાવા ક્યારે મળશે, એ ખુદ આઇન્સ્ટાઇન પણ કહી શક્યા ન હતા. 

આઇસ્ટાઇનના અવસાન પછી પણ ગુરુત્વાકર્ષણ સંબંધિત મોજાંએ વિજ્ઞાનીઓનો કેડો મૂક્યો નહીં. કારણ કે બ્રહ્માંડનું પોત સમજવામાં એ અત્યંત મહત્ત્વનાં હતાં. મોટા ભાગના લોકો પોતાના જાણીતા વાતાવરણ સિવાય બીજી કોઇ જગ્યાની ભાગ્યે જ કલ્પના કરી શકતા હોય, ત્યારે આઇન્સ્ટાઇને ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો અને ગાણિતીક સમીકરણોની મદદથી અફાટ બ્રહ્માંડનો તાગ મેળવવાના પ્રયાસ આદર્યા હતા. તેમની પહેલાંના મહાન વિજ્ઞાની ન્યૂટને ગુરુત્વાકર્ષણના બળ વિશે વિશ્વને પહેલી વાર જાણ કરી હતી. ન્યૂટનની થિયરી એવી હતી કે નાના-મોટા દરેક પદાર્થને પોતાનું મૂળભૂત ગુરુત્વાકર્ષણ હોય.

આઇન્સ્ટાઇને ન્યૂટનદીધી આ સમજને બદલી નાખી. તેમણે ઠરાવ્યું કે બ્રહ્માંડ ખેંચો તો ખેંચાય, મરોડો તો મરોડાય એવી થ્રી-ડી રબરિયા ચાદર જેવું છે. તેમાં લંબાઇ અને પહોળાઇ ઉપરાંત ઊંડાઇનું પણ પરિમાણ છે. આઇન્સ્ટાઇનની થિયરી પ્રમાણે, દરેક અવકાશી પદાર્થ આ ચાદરમાં ગોઠવાયેલો છે. સરળ સરખામણી ખાતર ધારો કે એક ચોગાનમાં ચાર બાજુ ચાર થાંભલા રોપીને તેમની વચ્ચેના વિસ્તારમાં, જમીનથી ઉપર રહે એવી રીતે નાયલોનની જાળી બાંધવામાં આવે છે. જાળીનો પથારો સપાટ છે. પરંતુ એ જાળીમાં એક જગ્યાએ લોખંડનો નાનો ગોળો મૂકીએ તો? દેખીતું છે કે ગોળાવાળા ભાગમાં જાળી સપાટ નહીં રહે, પણ તેમાં ઝોલ પડશે. માટે જાળી પર બીજો કોઇ પદાર્થ ગોળાની નજીક આવશે, તો ગોળાના વજનને કારણે પડેલા ઝોલથી એ ગોળા તરફ આકર્ષાશે. આ આકર્ષણ એટલે ગુરુત્વાકર્ષણ.

ટૂંકમાં, ગુરુત્વાકર્ષણ પદાર્થમાં અંગભૂત નહીં, પણ બ્રહ્માંડની ચાદરમાં પડેલા ઝોલને કારણે સર્જાય છે. અવકાશમાં જેટલા પદાર્થો છે એ સિવાયનું અવકાશ આપણે ધારીએ છીએ એવું ખાલીનથી. આગળ આપેલા ઉદાહરણમાં આખી જાળી પર પચીસ-પચાસ નાનીમોટી લખોટીઓ મૂકી દઇએ, તો બાકીની જગ્યા ખાલી કહેવાય? ન કહેવાય. કારણ કે, એ ભાગમાં જાળી પોતે તો છે જ. એવી જ રીતે, બ્રહ્માંડના ખાલીભાગમાં સ્પેસટાઇમની ચાદર તો હોય જ છે. (સ્પષ્ટતા એટલી કે બ્રહ્માંડને લગતી ઘણીખરી બાબતો આપણી રોજિંદી જિંદગીનાં ઉદાહરણથી સંપૂર્ણપણે કે સો ટકા વૈજ્ઞાનિક ચોક્સાઇથી સમજી શકાતી નથી, પણ ગૂઢ અને નરી આંખે જોઇ ન શકાય એવાં વૈજ્ઞાનિક રહસ્યોનો પરિચય પામવા અને તેનો મહિમા સમજવા માટે આવાં ઉદાહરણ કામ લાગે છે.)

બ્રહ્માંડના મૂળભૂત પોત જેવી રબરિયા ચાદરને પાણી ભરેલા એક તળાવ તરીકે કલ્પી લઇએ. સામાન્ય સંજોગોમાં તળાવનું પાણી અને તેની અંદર રહેલી સૃષ્ટિ સ્થિર હોય. પરંતુ તેમાં રહેલા રમકડાને ગતિ આપવામાં આવે--ધારો કે, રમકડાં ભેગો તણાઇ આવેલો ભમરડો કોઇ કારણસર પાણીમાં જ ફરવા લાગે તો? સ્વાભાવિક છે કે તળાવનાં સ્થિર જળમાં તરંગો પેદા થાય. એવી જ રીતે, ટચુકડા અસ્તિત્ત્વમાં અઢળક પદાર્થ સંકોચીને બેઠેલા અને શક્તિશાળી ટેલીસ્કોપની નજરથી ઓઝલ રહેતા બે બ્લેકહોલ એકબીજાને ફેરફુદરડી ફરે કે ભયંકર અથડામણ પછી વિલીનીકરણ પામીને એક બ્લેકહૉલમાં ફેરવાઇ જાય તો? સામાન્ય સંજોગોમાં બ્લેકહૉલ અવકાશી ચાદરમાં મોટો ગોબો પાડતા હોય, પણ તે ફુદરડી લેવાનું ચાલુ કરે ત્યારે ચાદરમાં વમળરૂપો તરંગો પેદા થાય. ગુરુત્વાકર્ષણની કારક એવી ચાદરથકી આ તરંગો પેદા થતા હોવાથી, તે ગ્રેવિટેશનલ- ગુરુત્વાકર્ષણ સંબંધિત તરંગો તરીકે ઓળખાય છે. 

ગયા મહિને પહેલી વાર આ તરંગોના અસ્તિત્ત્વના નક્કર પુરાવા મળ્યા, ત્યારે ખગોળશાસ્ત્રીઓ માટે તે ઉજવણીની ઘટના બની રહી. કેમ કે, ‘ચાદરમાં ઉદ્‌ભવતાં વમળોની હાજરી પુરવાર કરવા માટે ૧૯૬૦ના દાયકાથી અનેક સંશોધકો પ્રયત્નશીલ હતા. ઘણાએ તેમનું જીવન ખર્ચી નાખ્યું. છતાં સફળતા છેટી રહી. આ દિશામાં છેલ્લો ધક્કો LIGO તરીકે ઓળખાતા પ્રૉજેક્ટથી મળ્યો.  LIGOનું આખું નામ : લેસર ઇન્ટરફિયરોમીટર ગ્રેવિટેશનલ-વેવ ઑબ્ઝર્વેટરી. એટલે કે લેસર તરંગોમાં પડતી ખલેલની મદદથી (પૃથ્વી સુધી પહોંચતાં) ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની હાજરી પારખવા માટેની વેધશાળા. LIGO ની શરૂઆત ૨૦૦૨થી થઇ. શરૂઆતનાં આઠેક વર્ષ તો એના માટે પણ તરંગોનું અસ્તિત્ત્વ ભૂતિયું જ બની રહ્યું. કેમ કે, પ્રકાશની ઝડપે ગતિ કરતાં આ તરંગો આમ એટલાં નબળાં હોય કે તેમને ઝીલવા માટે અતિચોક્કસ પ્રણાલિની જરૂર પડે. આવી પ્રણાલિમાં લેસરનાં કિરણોમાં પડતી ખલેલ ગુરુત્વાકર્ષણને લગતાં તરંગોથી છે અને બીજાં કારણોસર નથી, એની પણ ચોક્સાઇ કરવી પડે. આવી ભૂલ શક્ય એટલી ટાળવા માટે આવી એક પ્રણાલિ અમેરિકાના વૉશિંગ્ટનમાં અને બીજી તેનાથી ઘણે દૂર લુઇસિનિયામાં ગોઠવવામાં આવી હતી, જેથી ગુરુત્વાકર્ષણ સંબંધિત તરંગો સિવાયની બીજી કોઇ ખલેલ હોય તો તે બન્ને ઠેકાણે એક સાથે, એક જ સમયે હાજરી ન દેખાડે.


ગુરૂત્વાકર્ષણ સંબંધિત તરંગોની શોધથી વિજ્ઞાનજગતમાં ઉત્સાહનો ઉભરો ચડે તેનાં ઘણાં કારણ છે. જેમ કે, બ્રહ્માંડમાં પ્રકાશ જ્યાં જઇ શકતો નથી એવી જગ્યાએ પણ ગુરુત્વાકર્ષણ સંબંધિત તરંગો જઇ શકે છે. બ્રહ્માંડનો જન્મ થયો ત્યાર પછી ૩ લાખ ૮૦ હજાર વર્ષ સુધી શું થયું, તે હજુ સુધી જાણવા મળ્યું નથી. કારણ કે કૉસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડની દીવાલ પ્રકાશને અટકાવે છે. ગ્રેવિટેશનલ વેવ્ઝને આ દીવાલ પણ નડતી નથી. એટલે આ તરંગોથી બ્રહ્માંડના અનેક અજાણ્યા ખૂણા અને તેમાં ધરબાયેલાં મહત્ત્વનાં રહસ્યોની જાણકારી મેળવવાના રસ્તા ખુલી ગયા છે. આ ઉપરાંત, બ્લેકહોલના અસ્તિત્ત્વના પાકા પુરાવા આપવાથી માંડીને પોતાના પ્રચંડ દળથી ફસકી પડેલા તારાના ભંગાર જેવા ન્યૂટ્રોન સ્ટાર વિશે વધારે માહિતી મેળવવામાં પણ ગુરુત્વાકર્ષણ સંબંધિત તરંગો કામ લાગી શકે છે. આ પ્રકારનાં સંશોધનોનું કશું વ્યાપારી મૂલ્ય ન હોય તો પણ, તેમાંથી કરોડો વર્ષ જૂનાં બ્રહ્માંડનાં રહસ્યોનો તાગ મળતો હોય તો તેના માટે કરાયેલા માનવપ્રયાસો અને ખર્ચાયેલી રકમ વસૂલ ગણાવી જોઇએ.

2 comments:

  1. Anonymous7:37:00 AM

    Excellent translation, understanding and narrative ability,
    Thanks,

    ReplyDelete
  2. Nice info! Thanks for provide it in Gujarati!

    ReplyDelete