രഹസ്യങ്ങളുടെ ചുരുളഴിയാത്ത തമോഗർത്തങ്ങൾ

പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും നിഗൂഢമായ വസ്തുവാണ് തോമഗര്‍ത്തം അഥവാ ബ്ലാക്ക് ഹോള്‍. ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ നിയമങ്ങളും സമവാക്യങ്ങളും അപ്രസക്തമാകുന്ന, ഇനിയും ചുരുളഴിയാത്ത രഹസ്യങ്ങളുടെ ഭണ്ഡാരമാണത്. പ്രകാശത്തിന് പോലും രക്ഷപെടാനാകാത്ത വലിയ കെണി!

പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ഏറ്റവും സാധ്യമായ വേഗത പ്രകാശത്തിന്റെതാണ്. ആ പ്രകാശത്തിന് പോലും പുറത്തേക്ക് കടക്കാനാകാത്തത്ര ശക്തമായ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണമാണ് ബ്ലാക്ക് ഹോളിന്. ഭീമാകാരമായ നക്ഷത്രങ്ങള്‍ മരിക്കുമ്പോഴാണ് ബ്ലാക്ക് ഹോളുകള്‍ ഉണ്ടാകുന്നത്. ഒരു വസ്തു ബ്ലാക്ക് ഹോളാകാന്‍ അതിന്റെ വലുപ്പം ഒരു നിശ്ചിത ആരത്തിലേക്ക് ചുരുങ്ങണം. ഈ ആരമാണ് ഷ്വാര്‍സ്‌ചൈല്‍ഡ് റേഡിയസ്. സൈദ്ധാന്തികമായി ഏതൊരു വസ്തുവിനും അതിന്റെ സാന്ദ്രത വര്‍ധിപ്പിച്ച് ചുരുങ്ങി ചുരുങ്ങി തമോഗര്‍ത്തമാകാം. എന്നാല്‍ ഭൂമിയോ സൂര്യനോ പോലെ താരതമ്യേന ചെറിയ വസ്തുക്കള്‍ ബാഹ്യ സമ്മര്‍ദമില്ലാതെ സ്വയം ഞെരുങ്ങി ചെറുതായി ബ്ലാക്ക് ഹോളാകാനുള്ള സാധ്യത പ്രായോഗികമായി ഇല്ല.

ബ്ലാക്ക്ഹോളുകള്‍ ഉണ്ടാകുന്നത് എങ്ങനെ?

നക്ഷത്രങ്ങളില്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം അകത്തേക്ക് ഒരു ശക്തമായ ബലം ചെലുത്തുന്നു. ആന്തരികമായി നടക്കുന്ന ന്യൂക്ലിയര്‍ ഫ്യൂഷന്‍ പുറത്തേക്ക് ഒരു മര്‍ദം ചെലുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. വിപരീത ദിശയിലുള്ള ഈ രണ്ട് പ്രവര്‍ത്തനമാണ് നക്ഷത്രങ്ങളെ സുസ്ഥിരമാക്കി നിര്‍ത്തുന്നത്. ഹൈഡ്രജന്‍ അടക്കം ആന്തരിക പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ക്ക് ഉള്ള ഇന്ധനം ഇല്ലാതാകുന്നതോടെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം മുന്നിട്ടു നില്‍ക്കുകയും അതിന്റെ സ്വാധീനത്താല്‍ നക്ഷത്രം ചുരുങ്ങാന്‍ തുടങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. പതിയെ മുഴുവന്‍ പിണ്ഡവും കേന്ദ്രീകരിച്ച് സാന്ദ്രത കൂടിയ വസ്തുവാകും. നക്ഷത്രങ്ങള്‍ ഇല്ലാതാകുന്ന ഈ ഘട്ടത്തില്‍ വലിപ്പം ഷ്വാര്‍സ്‌ചൈല്‍ഡ് റേഡിയസിലെത്തിയാല്‍ അവ ബ്ലാക്ക്ഹോളുകളുകളായി മാറും. മറിച്ചാണെങ്കില്‍ ന്യൂട്രോണ്‍ സ്റ്റാറുകളോ വൈറ്റ്ഡ്വാര്‍ഫുകളോ മറ്റോ ആയി പരിണമിക്കും.

സിംഗുലാരിറ്റി, ഇവന്റ് ഹൊറൈസണ്‍, അക്രഷന്‍ ഡിസ്‌ക്

ഒരു വസ്തുവിനെ നാം കാണുന്നത് അതില്‍ നിന്നുള്ള അല്ലെങ്കില്‍ അത് പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശം നമ്മുടെ കണ്ണില്‍ പതിക്കുമ്പോഴാണ്. അതിശക്തമായ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം മൂലം ബ്ലാക്ക്ഹോളുകള്‍ പ്രകാശത്തെ പോലും അതിലേക്ക് ആകര്‍ഷിക്കുകയും പുറത്തു കടക്കാനാകാത്തവിധം കുടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇങ്ങനെ പ്രകാശത്തെ പുറത്തേക്ക് പ്രതിഫലിപ്പിക്കാത്തതിനാല്‍ ബ്ലാക്ക്ഹോള്‍ മനുഷ്യന് കാണുക സാധ്യമല്ല. സ്‌പേസ്- ടൈമില്‍ ഏറ്റവും കര്‍വ്ഡ് ആയി കാണപ്പെടുന്ന മേഖലയാണ് ഇത്.

പ്രകാശം നേര്‍രേഖയില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു. ബ്ലാക്ക് ഹോളിനടുത്തേക്ക് പോകുന്തോറും അതിന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ പ്രഭാവത്താല്‍ ഈ നേര്‍രേഖാ ചലനത്തില്‍ മാറ്റം ഉണ്ടാകുന്നു. ബ്ലാക്ക് ഹോളില്‍ പെട്ടുപോകാതെ അതിന് ചുറ്റം പ്രകാശം വൃത്താകൃതിയില്‍ പരിക്രമണം ചെയ്യുന്ന പാതയാണ് ഫോട്ടോണ്‍ സ്ഫിയര്‍. ഷ്വാര്‍സ്‌ചൈല്‍ഡ് റേഡിയസിന്റെ ഒന്നര ഇരട്ടി ദൂരത്താണ് ഇത്. പ്രകാശം ബ്ലാക്ക് ഹോളിനകത്ത് അകപ്പെട്ടുപോകുന്ന അതിര്‍ത്തിയാണ് ഇവന്റ് ഹൊറൈസണ്‍ (സംഭവ ചക്രവാളം). പുറത്തു നിന്ന് നിരീക്ഷിക്കുന്നയാള്‍ക്ക് ഇതിനകത്ത് നടക്കുന്ന ഒരു സംഭവവും അറിയാന്‍ സാധിക്കില്ല. മറ്റു വസ്ുതക്കള്‍ക്ക് ബ്ലാക്ക് ഹോളിന് ചുറ്റും പരിക്രമണം ചെയ്യാന്‍ സാധിക്കുന്ന ദൂരമാണ് ഇന്നര്‍ മോസ്റ്റ് സ്റ്റേബിള്‍ സര്‍ക്കുലാര്‍ ഓര്‍ബിറ്റി. ഷ്വാര്‍സ്‌ചൈല്‍ഡ് റേഡിയസിന്റെ മൂന്ന് ഇരിട്ടിയോളമാണ് ഈ ദൂരം. തമോഗര്‍ത്തതിന് ചുറ്റും ഇങ്ങനെ കറങ്ങുന്ന വസ്തുക്കള്‍ ഒരു ഡിസ്‌ക് രൂപത്തിലാണ് കാണപ്പെടുക. അതാണ് അക്രഷന്‍ ഡിസ്‌ക്.

ബ്ലാക്ക് ഹോളില്‍ അകപ്പെടുന്ന വസ്തുവിന് അതിന്റെ കേന്ദ്രത്തിലേക്ക് പോകുക എന്നത് മാത്രമാണ് സാധ്യം. സാന്ദ്രതയും ഗുരുത്വാകര്‍ഷണവും സ്പേസ് ടൈമിലെ വക്രതയുമെല്ലാം അനന്തമായ ഈ കേന്ദ്രമാണ് സിംഗുലാരിറ്റി. ചലിക്കാത്ത ഒരു തമോഗര്‍ത്തത്തിന്റെ സിംഗുലാരിറ്റിയുടെ വ്യാപ്തം പൂജ്യമായിരിക്കും. വ്യാപ്തം പൂജ്യമായ വലയരൂപത്തിലുള്ള സിംഗുലാരിറ്റിയാണ് റൊട്ടേറ്റിങ് ബ്ലാക്ക്ഹോളിന്. അനന്തമായി ചെറുതായ സാന്ദ്രത കൂടിയ സിംഗുലാരിറ്റിക് സ്പേസ് - ടൈമോ, ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിലെ നിയമങ്ങളൊ ഒന്നും ബാധകമല്ല.

മൂന്ന് ഭൗതിക സവിശേഷതകളാണ് ബ്ലാക്ക്ഹോളിനെ നിര്‍ണയിക്കുന്നത്. പിണ്ഡം, ചാര്‍ജ്, ആംഗുലാര്‍ മൊമന്റം. കറങ്ങുന്നതും കറങ്ങാത്തതും ചാര്‍ജുള്ളതും ഇല്ലാത്തതും അങ്ങനെ വിവിധതരത്തിലുണ്ട് ഇവ. വലിപ്പത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ തമോഗര്‍ത്തതെ നാലായി തരം തിരിച്ചിട്ടുണ്ട്.

ഐന്‍സ്റ്റീനും ഷ്വാര്‍സ്ചൈല്‍ഡും

1916 ലാണ് ഐന്‍സ്റ്റീന്‍ ജനറല്‍ തിയറി ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റി മുന്നോട്ടുവ്ക്കുന്നത്. എന്നാല്‍ തന്റെ ഗ്രാവിറ്റേഷണല്‍ ഫീല്‍ഡ് ഇക്വേഷന് കൃത്യമായ സൊല്യൂഷന്‍ അദ്ദേഹത്തിന് പോലും ഉണ്ടായിരുന്നില്ല. ജര്‍മന്‍ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ കാള്‍ ഷ്വാര്‍സ്ചൈല്‍ഡാണ് ഈ സമവാക്യത്തിന് ആദ്യമായി ഉത്തരം നല്‍കിയത്. ഒന്നാം ലോകയുദ്ധകാലത്ത് റഷ്യയിലെ യുദ്ധഭൂമിയില്‍ നിന്നാണ് ഷ്വാര്‍സ്ചൈല്‍ഡ് റിലേറ്റിവിറ്റി തിയറിക്ക് വ്യാഖ്യാനങ്ങള്‍ നല്‍കിയത്. ഇരുവര്‍ക്കുമിടയിലെ കത്ത് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ അമൂല്യനിധിയാണ്. 1916ല്‍ റിലേറ്റിവിറ്റി സിദ്ധാന്തത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഷ്വാര്‍സ്ചൈല്‍ഡാണ് ബ്ലാക്ക്ഹോള്‍ പ്രവചിച്ചത്. ആ പേര് പ്രയോഗത്തില്‍ വരാന്‍ പിന്നേയും ആറ് ദശാബ്ദം കഴിയേണ്ടിവന്നു.

എങ്ങനെ കണ്ടെത്താം?

കാണാനാകില്ലെങ്കില്‍ തമോഗര്‍ത്തത്തെ എങ്ങനെ തിരിച്ചറിയും? ചുറ്റുമുള്ള വസ്തുക്കളുടെ മേല്‍ തമോഗര്‍ത്തം ചെലുത്തുന്ന സ്വാധീനമാണ് ഇവയുടെ സാന്നിധ്യം മനസിലാക്കാനുള്ള ഏകവഴി.

1971 ല്‍മാത്രമാണ് തമോഗര്‍ത്തം ആദ്യമായി വീക്ഷിക്കുന്നത്. സിഗ്‌നസ് നക്ഷത്രസമൂഹം നിരീക്ഷിക്കുകയായിരുന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ ബ്ലാക്ക്ഹോള്‍ കണ്ടെത്തിയത്. സിഗ്‌നസ് എക്സ്1 തമോഗര്‍ത്തം. നമ്മുടെ സ്വന്തം ഗാലക്സിയായ ആകാശഗംഗയുടെ മധ്യത്തിലുള്ള സാജിറ്റേറിയസ് എ എന്ന സൂപ്പര്‍മാസീവ് ബ്ലാക്ക്ഹോളും പിന്നീട് നിരീക്ഷിച്ചു.

ഇവന്റ് ഹൊറൈസണ്‍ ടെലസ്‌കോപ് സംവിധാനമുപയോഗിച്ച് 2017 ലാണ് ആദ്യമായി ബ്ലാക്ക് ഹോളിന്റെ ചിത്രം ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ പകര്‍ത്തുന്നത്. നാല് ഭൂഖണ്ഡങ്ങളിലായി സ്ഥാപിച്ച ഈ ടെലസ്‌കോപുകള്‍ റേഡിയോ തരംഗങ്ങളാണ് നിരീക്ഷിക്കുന്നത്. എം87 എന്ന തമോഗര്‍ത്തത്തിന്റെ ചിത്രം രണ്ട് വര്‍ഷത്തെ പ്രോസസിങ്ങിന് ശേഷം 2019ല്‍ പുറത്തുവിട്ടു. 2022 മെയില്‍ സാജിറ്റേറിയസ് എയുടെ ചിത്രവും ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ പുറത്തുവിട്ടു. രണ്ട് തമോഗര്‍ത്തങ്ങളുടെ സംയോജനം ലിഗോ കേന്ദ്രത്തിലൂടെ നിരീക്ഷച്ചതും ബ്ലാക്ക് ഹോളുകളെ കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തില്‍ നിര്‍ണായകമായി.

ബ്ലാക്ക്ഹോളിന്റെ അന്ത്യം

ബ്ലാക്ക് ഹോളുകള്‍ വികിരണങ്ങള്‍ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നില്ല എന്ന പൊതുനിഗമനം തിരുത്തിയത് 1974 ല്‍ സ്റ്റീഫന്‍ ഹോക്കിങ് ആണ്. അവ തെര്‍മല്‍ വികിരണങ്ങള്‍ പുറത്തുവിടുന്നുണ്ടെന്നും തുടര്‍ച്ചയായി ശോഷിക്കുന്നുണ്ടെന്നും അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്‌സ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയായിരുന്നു അദ്ദേഹത്തിന്‌റെ വിശദീകരണം. ക്വാണ്ടം മെക്കനിക്‌സ് പ്രകാരം ശൂന്യത വെറും ശൂന്യതയല്ല. പദാര്‍ഥ- ഊര്‍ജ കൊടുക്കല്‍ വാങ്ങലുകള്‍ നടക്കുന്നുണ്ട്. അതായത് വെര്‍ച്വല്‍ പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ എന്ന കണികകള്‍ സ്വയമേവ രൂപപ്പെടുകയും അവ കൂടിച്ചേര്‍ന്ന് സ്വയം ഇല്ലാതാവുകയും ചെയ്യുന്ന പ്രക്രിയ നിരന്തരം അതിവേഗത്തില്‍ നടക്കുന്നുണ്ട്.

ജോഡികളാണ് വെര്‍ച്വല്‍ പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍. ഈവന്റ് ഹൊറൈസണില്‍ ഈ രണ്ട് കണികകള്‍ കൂടിച്ചേര്‍ന്ന് അപ്രത്യക്ഷമാകും മുന്‍പ്, ഒരു കണം ബ്ലാക്ക്ഹോളില്‍ അകപ്പെട്ടാല്‍ മറ്റേത് പുറന്തള്ളപ്പെടുന്നു. ഇവിടെ ഊര്‍ജ സമത്വത്തിനായി ബ്ലാക്ക്ഹോളുകള്‍ ഈ കണികയുടെ ഊര്‍ജത്തിന് തുല്യമായ പിണ്ഡം തെര്‍മല്‍ റേഡിയേഷനായി പുറന്തള്ളപ്പെടുമെന്നാണ് ഹോക്കിങ്ങിന്റെ വിലയിരുത്തല്‍. ഈ റേഡിയേഷനാണ് ഹോക്കിങ് റേഡിയേഷന്‍.

ബ്ലാക്ക്ഹോളില്‍ വീണാല്‍ എന്ത് സംഭവിക്കും?

ഭൂമിയില്‍ നില്‍ക്കുമ്പോള്‍ നമ്മുടെ കാലിന് അനുഭവപ്പെടുന്ന ഭൂഗുരുത്വവും തലയ്ക്ക് അനുഭവപ്പെടുന്ന ഭൂഗുരുത്വവും തമ്മില്‍ വ്യത്യാസമുണ്ട്. എന്നാല്‍ ഈ വ്യത്യാസം വളരെ ചെറുതായതിനാല്‍ നമുക്ക് അവഗണിക്കാം. അതിശക്തമായ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണമുള്ള ബ്ലാക്ക് ഹോളുകളില്‍ ഇതല്ല സ്ഥിതി. ഒരു ബ്ലാക്ക് ഹോളില്‍ നാം വീഴുകയാണെന്ന് ഇരിക്കട്ടെ സിംഗുലാരിറ്റിയോട് അടുത്തുള്ള ഭാഗത്തിന് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം കൂടുതലും ദൂരെയുള്ള ഭാഗത്തിന് കുറവും അനുഭവപ്പെടുന്നു. ഇത് ശരീരത്തെ സ്ട്രച്ച് ചെയ്യുന്നു .ഇതാണ് സ്‌പഗറ്റിഫിക്കേഷന്‍. അങ്ങനെ സിംഗുലാരിറ്റിയോട് അടുക്കുന്തോറും ശരീരം തകര്‍ന്ന് ചിതറിപ്പോകുന്നു.

ഭാവനകള്‍ക്കും സങ്കല്പങ്ങള്‍ക്ക് ചിറകു നല്‍കുന്ന ദുരൂഹതയാണ് ഇപ്പോഴും ബ്ലാക്ക്ഹോളുകള്‍. ഇവന്റ് ഹൊറൈസണിനകത്ത് എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നത് എന്നതടക്കം മനുഷ്യനിനിയും അറിയാത്ത അനേകം ചോദ്യങ്ങളുടെ ഉത്തരം ആ ഇരുട്ടില്‍ മറഞ്ഞിരിപ്പുണ്ട്.