Wednesday, June 06, 2007

തമോദ്രവ്യവലയം

അസാധാരണമായ ഒരു വലയം, അദൃശ്യദ്രവ്യത്തിന്റെ കാണാക്കാഴ്‌ച. കണ്ണില്ലാതെ കാണുന്നതു പോലൊരു അനുഭവം. ഒരു വിദൂര ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടത്തിലേക്ക്‌ ഹബ്ബിള്‍ സ്‌പേസ്‌ ടെലസ്‌കോപ്പ്‌ തിരിച്ച ഒരു സംഘം ശാസ്‌ത്രജ്ഞര്‍ കണ്ടത്‌ അതാണ്‌. ശാസ്‌ത്രലോകം ഇത്രകാലവും കാണാത്ത കാഴ്‌ച
ണ്ടുവര്‍ഷം മുമ്പാണ്‌. അമേരിക്കയില്‍ ബാള്‍ട്ടിമോറിലെ ജോണ്‍ ഹോപ്‌കിന്‍സ്‌ സര്‍വകലാശാലയിലെ ഗവേഷകന്‍ എം. ജയിംസ്‌ ജീയും സഹപ്രവര്‍ത്തകരും ഒരു വിദൂര ഗാലക്‌സികൂട്ടത്തിലേക്ക്‌ ഹബ്ബിള്‍ സ്‌പേസ്‌ ടെലസ്‌കോപ്പ്‌ തിരിച്ചു. 500 കോടി പ്രകാശവര്‍ഷം അകലെയുള്ള (ഒരു പ്രകാശവര്‍ഷം = 9.5 ലക്ഷംകോടി കിലോമീറ്റര്‍) ആ ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടത്തിന്റെ പിണ്ഡം എങ്ങനെ വിതരണം ചെയ്യപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നു മനസിലാക്കുകയായിരുന്നു ലക്ഷ്യം. പക്ഷേ, അപ്രതീക്ഷിതമായ ഒന്നാണ്‌ ആ നിരീക്ഷണഫലങ്ങള്‍ വിശകലനം ചെയ്‌തപ്പോള്‍ കിട്ടിയത്‌. ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടത്തില്‍ സാധാരണദ്രവ്യവുമായി കൂടിക്കലരാതെ, തമോദ്യവ്യത്തിന്റെ ഒരു വലയം സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു എന്നതായിരുന്നു അതിശയകരമായ ആ കണ്ടെത്തല്‍. തമോദ്രവ്യവളയം ഒരു ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടത്തില്‍ കണ്ടെത്തുന്നത്‌ ആദ്യമായാണ്‌ എന്നതു മാത്രമല്ല ഈ കണ്ടുപിടിത്തത്തിന്റെ പ്രത്യേകത; ശാസ്‌ത്രലോകത്തിന്‌ ഇനിയും നിഗൂഢമായ തമോദ്രവ്യത്തിന്‌ ശക്തമായ തെളിവുകൂടിയാകുന്നു ഇത്‌.

പ്രപഞ്ചത്തില്‍ നമുക്ക്‌ അനുഭവേദ്യമായ ദ്രവ്യം (വേണമെങ്കില്‍ അതിനെ ദൃശ്യദ്രവ്യം (visible matter) എന്നു വിളിക്കാം) മൊത്തം ദ്രവ്യത്തിന്റെ വളരെ ചെറിയൊരു പങ്കേയുള്ളൂ എന്ന്‌ ഇതിനകം തെളിഞ്ഞു കഴിഞ്ഞിട്ടുള്ളതാണ്‌. ഡബ്ല്യു.മാപ്പ്‌ (WMAP) പോലുള്ള ബഹിരാകാശനിരീക്ഷണ പേടകങ്ങള്‍ നല്‍കിയിട്ടുള്ള വിവരമനുസരിച്ച്‌ പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ദൃശ്യദ്രവ്യം വെറും നാലു ശതമാനമേ വരൂ. ബാക്കി 96 ശതമാനത്തെ ശാസ്‌ത്രജ്ഞര്‍ രണ്ടായി വേര്‍തിരിച്ചിരിക്കുന്നു-തമോദ്രവ്യമെന്നും (dark matter) ശ്യാമോര്‍ജ്ജ (dark enery)മെന്നും. തമോദ്രവ്യം 22 ശതമാനവും; ശ്യാമോര്‍ജ്ജം 74 ശതമാനവും വരും. 1370 കോടി വര്‍ഷം മുമ്പ്‌ നടന്നതെന്ന്‌ കരുതുന്ന മഹാവിസ്‌ഫോടന (Big Bang) ത്തിന്റെയും, അതോടൊപ്പമുണ്ടായ അതിവികാസത്തിന്റെ (Inflation)യും ഫലമായി പ്രപഞ്ചം ഇപ്പോഴും വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്‌. ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലത്തിനെതിരായി പ്രപഞ്ചത്തിന്‌ വികസിക്കാന്‍ സാധിക്കുന്നത്‌ ശ്യാമോര്‍ജത്തിന്റെ സ്വാധീനത്താലാണെന്ന്‌ കരുതുന്നു. ഒരുതരം വിപരീതഗുരുത്വാകര്‍ഷണമാണത്‌. അതേസമയം, ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടങ്ങളെ ഒരുമിച്ചു നിര്‍ത്താന്‍ സഹായിക്കുന്ന അദൃശ്യശക്തിയായി തമോദ്രവ്യം വിലയിരുത്തപ്പെടുന്നു.

ദൃശ്യദ്രവ്യത്തില്‍ നിന്നുള്ള ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലം മാത്രമേയുണ്ടായിരുന്നുള്ളൂ എങ്കില്‍ മിക്ക ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടങ്ങളും ഇപ്പോഴത്തെ നിലയ്‌ക്കു ഒരുമിച്ചു കാണപ്പെടില്ലായിരുന്നു എന്നത്‌ ഗവേഷകര്‍ക്ക്‌ മുമ്പുതന്നെ അറിവുള്ള കാര്യമാണ്‌. അവ അകലേക്ക്‌ ചിതറിത്തെറിച്ചു പോകുമായിരുന്നു. ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടങ്ങളെ ഒരുമിച്ചു നിര്‍ത്തുന്ന അദൃശ്യവസ്‌തുവാണ്‌ തമോദ്രവ്യം എന്നറിയപ്പെട്ടത്‌. പ്രകാശം പ്രതിഫലിപ്പിക്കുകയോ, അറിയപ്പെടുന്ന ദ്രവ്യരൂപങ്ങളുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുകയോ ചെയ്യാത്തതിനാല്‍ തമോദ്രവ്യം എന്താണെന്നോ എന്താണതിന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങളെന്നോ ഒക്കെ ശാസ്‌ത്രലോകം ഇനിയും കണ്ടെത്താനിരിക്കുന്നതേയുള്ളൂ. ആ നിലയ്‌ക്ക്‌ പ്രപഞ്ചവിജ്ഞാനശാഖയില്‍ സുപ്രധാനമായ ഒന്നാണ്‌, വിദൂര ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടത്തില്‍ ദൃശ്യദ്രവ്യത്തില്‍ നിന്ന്‌ വേര്‍പെട്ട്‌ ഒരു തമോദ്രവ്യവലയം സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു എന്ന കണ്ടെത്തല്‍. 'അസ്‌ട്രോഫിസിക്കല്‍ ജേണലി'ലാണ്‌ ഗവേഷണഫലം പ്രസിദ്ധീകരിക്കുക.

ഗ്രാവിറ്റേഷണല്‍ ലെന്‍സിങ്‌ (gravitational lensing) എന്ന സങ്കേതമാണ്‌ ' ZwCl0024+1652' എന്നു പേരുള്ള ആ വിദൂര ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടത്തെ നിരീക്ഷിക്കാന്‍ ഗവേഷകര്‍ അവലംബിച്ചത്‌. 1915-ല്‍ 'പൊതുആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം' (general theory of relativity) അവതരിപ്പിക്കുമ്പോള്‍ ആല്‍ബര്‍ട്ട്‌ ഐന്‍സ്‌റ്റയിന്‍ പ്രവചിച്ച ഒന്നാണ്‌ ഈ സങ്കേതം. നക്ഷത്രങ്ങളെപ്പോലെ വലിയ പിണ്ഡമുള്ള വസ്‌തുക്കള്‍ക്കരികിലൂടെ പ്രകാശം കടന്നു പോകുമ്പോള്‍, ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്താല്‍ പ്രകാശത്തിന്റെ സഞ്ചാരപഥത്തിന്‌ വ്യതിയാനമുണ്ടാകും; ഒരു ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ലെന്‍സ്‌ രൂപപ്പെടും-ഇതാണ്‌ ഐന്‍സ്റ്റയിന്‍ പറഞ്ഞത്‌. മൂന്നുവര്‍ഷത്തിന്‌ ശേഷം ഒരു സൂര്യഗ്രഹണവേളയില്‍, വിദൂരനക്ഷത്രങ്ങളില്‍ നിന്നെത്തുന്ന പ്രകാശകിരണങ്ങള്‍ സൂര്യനു സമീപം വളയുന്നതായി ബ്രിട്ടീഷ്‌ അസ്‌ട്രോഫിസിസ്റ്റ്‌ ആര്‍തര്‍ എഡിങ്‌ടണ്‍ സ്ഥിരീകരിച്ചു; ഐന്‍സ്റ്റയിന്റെ പ്രവചനം ശരിയാണെന്നും. ആധുനിക വാനശാസ്‌ത്രത്തില്‍ ശക്തമായ ഒരു നീരീക്ഷണ ഉപാധിയായി ഗ്രാവിറ്റേഷണല്‍ ലെന്‍സിങ്‌ മാറി. വിദൂരവസ്‌തുക്കളെയും നക്ഷത്രങ്ങളെയും ഗാലക്‌സികളെയും പഠിക്കാന്‍ ഇന്ന്‌ ഈ സങ്കേതം വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു.

വിദൂര ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടിലൂടെ അതിനു പിന്നിലെ ഗാലക്‌സികളുടെ പ്രകാശം കടന്നു വരുമ്പോള്‍ പ്രകാശത്തിന്റെ സഞ്ചാരപഥത്തിലുണ്ടാകുന്ന സൂക്ഷ്‌മവ്യതിയാനത്തിന്റെ തോതു മനസിലാക്കുക. ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടത്തെ നേരിട്ടു നിരീക്ഷിക്കുമ്പോള്‍ ലഭിക്കുന്ന ഫലങ്ങള്‍ അതുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുക. അങ്ങനെ അവിടുത്തെ പിണ്ഡത്തിന്റെ വിതരണക്രമം മനസിലാക്കുക-ഇതിനായിരുന്നു ഡോ.ജീയുടെയും സംഘത്തിന്റെയും ശ്രമം. മറ്റ്‌ ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടങ്ങളില്‍ കാണപ്പെടുന്നതില്‍ നിന്ന്‌ വ്യത്യസ്‌തമായി ഒരു വ്യതികരണം നിരീക്ഷണഫലങ്ങളില്‍ ഗവേഷകര്‍ കണ്ടു. ആ വ്യതികരണം എന്താണെന്ന്‌ വിശദീകരിക്കാന്‍ മാസങ്ങളോളം ശ്രമിച്ചിട്ടും, നീരീക്ഷണഫലങ്ങളെ ആവര്‍ത്തിച്ചു വിശകലനം ചെയ്‌തിട്ടും അവര്‍ക്ക്‌ കഴിഞ്ഞില്ല. ഒടുവില്‍ അതൊരു തമോദ്രവ്യവലയമാണെന്നും, സാധാരണദ്രവ്യത്തോട്‌ കൂട്ടുചേരാതെയാണ്‌ അതിന്റെ നിലയെന്നും ഡോ.ജീക്കും സംഘത്തിനും നിഗമനത്തില്‍ എത്തേണ്ടിവന്നു. 26 ലക്ഷം പ്രകാശവര്‍ഷം വിസ്‌താരമുണ്ട്‌ ആ അസാധാരണവലയത്തിനെന്നും മനസിലായി.

അത്തരമൊരു വലയം എങ്ങനെയുണ്ടായി എന്ന്‌ മനസിലാക്കാന്‍, ഇതേ ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടത്തെക്കുറിച്ചുള്ള മുന്‍പഠനങ്ങള്‍ ഡോ.ജീയും സംഘവും ചികഞ്ഞു. ജര്‍മനിയില്‍ ബോണ്‍ സര്‍വകലാശാലയിലെ ഒലിവര്‍ ഷോസ്‌കെയും സംഘവും ' ZwCl0024+1652' ഗാസക്‌സിക്കൂട്ടത്തെപ്പറ്റി 2002-ല്‍ ഒരു പഠനം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ടായിരുന്നു. നൂറുകോടി വര്‍ഷത്തിനും 200 കോടിവര്‍ഷത്തിനും മധ്യേ സമീപസ്ഥങ്ങളായ രണ്ട്‌ ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടങ്ങള്‍ അതിഭീമമായ ഒരു കൂട്ടിയിടിക്കു വിധേയമായാണ്‌ ഇപ്പോഴത്തെ ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടം രൂപ്പെട്ടതെന്നായിരുന്നു ആ പഠനത്തില്‍ പറഞ്ഞിട്ടുള്ളത്‌. പരിസരപ്രദേശത്തെ ദൃശ്യദ്രവ്യവിതരണത്തെ വിശകലനം ചെയ്‌താണ്‌ ഗവേഷകര്‍ ഇത്തരമൊരു നിഗമനത്തില്‍ എത്തിയത്‌. ആ കൂട്ടിയിടിയുടെ അവശേഷിക്കുന്ന തെളിവാണ്‌ ഇപ്പോള്‍ കണ്ടെത്തിയ തമോദ്രവ്യവലയം എന്ന്‌ ഡോ.ജീയും സംഘവും അനുമാനിക്കുന്നു. ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടങ്ങള്‍ കൂട്ടിയിടിച്ചപ്പോള്‍ അതിലെ തമോദ്രവ്യവും കൂട്ടിയിടിച്ചിട്ടുണ്ടാകും. കൂട്ടിയിടിക്കുശേഷം അത്‌ പരസ്‌പരം അകലുന്തോരും ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തിന്റെ ഫലമായി അത്‌ വലയമായി രൂപപ്പെട്ടിരിക്കും. കുളത്തില്‍ കല്ലെറിയുമ്പോള്‍ ഓളങ്ങള്‍ വൃത്താകൃതിയില്‍ അകന്നു പോകുംപോലെ.

"ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടത്തിലെ ദൃശ്യദ്രവ്യത്തില്‍ നിന്ന്‌ വേര്‍പെട്ട്‌ ഒരു സവിശേഷഘടനയില്‍ തമോദ്രവ്യം സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്‌ ആദ്യമായാണ്‌ കണ്ടെത്തുന്നത്‌"- ഡോ.ജീ പറയുന്നു. "അദൃശ്യമായ ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം മുമ്പ്‌ പല ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടങ്ങളിലും തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, ഇത്രയും ഭീമമായ തോതില്‍ വ്യത്യസ്‌തമായ നിലയില്‍ ഇതുവരെ കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല. ആദ്യം ആ വലയം കണ്ടപ്പോള്‍ ഒരു ശല്യമായാണ്‌ തോന്നിയത്‌. ഞങ്ങളുടെ നിരീക്ഷണഫലങ്ങളില്‍ എന്തോ പിഴവുപറ്റിയെന്ന്‌ ഭയപ്പെട്ടു. ഒരു വര്‍ഷത്തിലേറെ ആ ഫലങ്ങള്‍ വിശകലനം ചെയ്യേണ്ടിവന്നു, അതൊരു തമോദ്രവ്യവലയമാണെന്ന്‌ ബോധ്യപ്പെടാന്‍"-അദ്ദേഹം അറിയിക്കുന്നു. ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടങ്ങള്‍ കൂട്ടിയിടിച്ചപ്പോള്‍ എന്തുസംഭവിച്ചിരിക്കാം എന്നറിയാന്‍ അതിന്റെ കമ്പ്യൂട്ടര്‍ മാതൃക ഗവേഷകര്‍ പരീക്ഷിക്കുകയുണ്ടായി. കമ്പ്യൂട്ടര്‍മാതൃക നല്‍കിയ ഫലം നിരീക്ഷണത്തില്‍ ലഭിച്ചതിനെ ശരിവെച്ചു. "ശരിക്കു പറഞ്ഞാല്‍ പ്രകൃതി നമുക്കായി ഒരു പരീക്ഷണം ആ വിദൂരതയില്‍ നടത്തിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്‌; ഒരിക്കലും പരീക്ഷണശാലയില്‍ നടത്താന്‍ കഴിയാത്ത ഒന്ന്‌"-പഠനസംഘത്തില്‍ അംഗമായ ഹോളണ്ട്‌ ഫോര്‍ഡ്‌ പറയുന്നു.

ഇത്തരത്തില്‍ രണ്ട്‌ ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടങ്ങള്‍ കൂട്ടിയിടിച്ചതിന്റെ ഫലമായുണ്ടായ 'ബുള്ളറ്റ്‌ ക്ലസ്റ്റര്‍' (Bullet Cluster), മുമ്പ്‌ ഹബ്ബിള്‍ സ്‌പേസ്‌ ടെലസ്‌കോപ്പും ചന്ദ്ര എക്‌സ്‌റേ ഒബ്‌സര്‍വേറ്ററിയും നിരീക്ഷിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. ആ കൂട്ടിയിടിയില്‍ ചുട്ടുപഴുത്ത വാതകമേഘങ്ങളില്‍ നിന്ന്‌ തമോദ്രവ്യം അകന്നു പിന്‍വാങ്ങിയെങ്കിലും, അവിടുത്തെ തമോദ്രവ്യത്തിന്റെ ഇപ്പോഴത്തെ വിതരണം സാധാരണ ഗാലക്‌സിക്കൂട്ടങ്ങളിലേതുപോലെയാണ്‌. ദൃശ്യദ്രവ്യത്തില്‍ നിന്ന്‌ മാറി വ്യത്യസ്‌ത നിലയില്‍ തമോദ്രവ്യം സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്‌ 'ZwCl0024+1652'-യിലാണ്‌ ആദ്യമായി നിരീക്ഷിക്കുന്നത്‌. ഒരുപക്ഷേ, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അറിയപ്പെടാത്ത നിഗൂഢമുഖം അനാവരണം ചെയ്യാനുള്ള ശ്രമത്തില്‍ പുതിയൊരു വഴിത്തിരിവാകാമിത്‌. (കടപ്പാട്‌: ഇ.എസ്‌.എ/ഹബ്ബിള്‍ ഇന്‍ഫര്‍മേഷന്‍ സെന്റര്‍, ദ എക്കണോമിസ്‌റ്റ്‌)

5 comments:

JA said...

ഇന്നും ശാസ്‌ത്രലോകത്തിന്‌ പിടികൊടുക്കാത്ത ഒന്നാണ്‌ തമോദ്രവ്യം. അത്‌ എന്താണെന്നോ, എങ്ങനെ നിലകൊള്ളുന്നു എന്നോ ഒന്നും അറിയില്ല. ആ നിലയ്‌ക്ക്‌ വിദൂര നക്ഷ്‌ത്രക്കൂട്ടത്തില്‍ ഒരു തമോദ്രവ്യവലയം തിരിച്ചറിയുകയെന്നു പറഞ്ഞാല്‍ അത്‌ വളരെ പ്രാധാന്യമുള്ള കണ്ടെത്തലാണ്‌. അത്തരമൊരു കണ്ടെത്തലിനെപ്പറ്റി..

Manu said...

amazing info!!! you remind me every time how little I know about this world.

sorry 'bout english, no choice

കുതിരവട്ടന്‍ | kuthiravattan said...

നല്ല ലേഖനം.

അശോക് said...

Good article.

sidharth said...

thank you