Thursday, March 03, 2011

ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ 'വിചിത്രദ്രവ്യരൂപം'

ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളെന്ന് പറഞ്ഞാല്‍ തന്നെ വിചിത്രരൂപങ്ങളാണ്. സൂപ്പര്‍നോവ സ്‌ഫോടനങ്ങളുടെ ശേഷിപ്പ്. അവയുടെ അകക്കാമ്പില്‍ കൂടുതല്‍ വിചിത്രമായ ദ്രവ്യരൂപമാണത്രേ ഉള്ളത്. ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തെ ധിക്കരിക്കാന്‍ ശേഷിയുള്ളതായി തോന്നുന്ന, അതിചാലകശേഷിയുള്ള, അതിദ്രാവകാവസ്ഥയുള്ള ഒന്നാണത്രെ ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളുടെ അകക്കാമ്പ്.

നമ്മുടെ സ്വന്തം ഗാലക്‌സിയായ ക്ഷീരപഥം അഥവാ ആകാശഗംഗയില്‍ സൂപ്പര്‍നോവ സ്‌ഫോടനത്തിന്റെ ബാക്കിയായി അവശേഷിക്കുന്ന 'കാസിയോപ്പീയ എ' (Cassiopeia A) എന്ന ന്യൂട്രോണ്‍ താര (neutron star)ത്തെ പഠനവിധേയമാക്കിയ ഗവേഷകരാണ്, അതിവിചിത്ര ദ്രവ്യരൂപമാണ് (weird state of matter) ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളുടെ അകക്കാമ്പില്‍ (core) ഉള്ളതെന്ന നിഗമനത്തിലെത്തിയത്.

'ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളുടെ അകക്കാമ്പ് തീര്‍ത്തും അപരിചിത രൂപത്തിലാകാമെന്ന് മുമ്പു തന്നെ ഗവേഷകര്‍ സംശയിച്ചിരുന്നു. ആ സംശയത്തിന് ഇതുവരെ നേരിട്ട് തെളിവ് ലഭിച്ചിരുന്നില്ല'-പഠനത്തിന് നേതൃത്വം നല്‍കിയ ക്യാനഡിയില്‍ ആല്‍ബര്‍ട്ട സര്‍വകലാശാലയിലെ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ക്രെയ്ഗ് ഹീന്‍കെ പറയുന്നു. 'അതിദ്രവാവസ്ഥയിലുള്ള ഹീലിയം ഭൂമിയില്‍ നമ്മള്‍ കണ്ടിട്ടുണ്ട്. എന്നാല്‍, ഒരു ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തിന്റെ അകക്കാമ്പ് അത്തരമൊരു അവസ്ഥയിലാണെന്നതിന് ആദ്യമായി തെളിവ് ലഭിക്കുകയാണ്'.

സൂപ്പര്‍നോവ വിസ്‌ഫോടനത്തില്‍ അവശേഷിക്കുന്ന അതിസാന്ദ്രതയുള്ള ഭാഗമാണ് ന്യൂട്രോണ്‍ താരം. ഭീമാകാരമായ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ അകക്കാമ്പ് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്താല്‍ തകര്‍ന്നടിയുമ്പോള്‍, അതിശക്തമായി ഊര്‍ജപ്രവാഹം പുറത്തേക്കുണ്ടാവുകയും ആ ഊര്‍ജപ്രവാഹത്തില്‍ നക്ഷത്രത്തിന്റെ ബാഹ്യഅടരുകള്‍ പൊട്ടിത്തെറിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതാണ് സൂപ്പര്‍നോവ വിസ്‌ഫോടനം. തകര്‍ന്നടിഞ്ഞ അകക്കാമ്പ് ഒരു തമോഗര്‍ത്തമോ അതിന്റെ 'കാണാവുന്ന ബന്ധു'വായ ന്യൂട്രോണ്‍ താരമോ ആയി പരിണമിക്കുന്നു.

തമോഗര്‍ത്തങ്ങള്‍ നമ്മുക്ക് ദര്‍ശിക്കാനാവാത്ത രൂപത്തിലേക്ക് മാറുന്നു. എന്നാല്‍, ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളെ നമുക്ക് കാണാം. ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളിലെ ദ്രവ്യത്തില്‍ മുഖ്യമായും ന്യൂട്രോണുകള്‍ മാത്രമേ ഉണ്ടാകൂ, മറ്റ് മൗലികകണങ്ങള്‍ കുറവായിരിക്കും. 'പ്രപഞ്ചത്തില്‍ നമുക്ക് കാണാന്‍ സാധിക്കുന്ന ഏറ്റവും സാന്ദ്രതയേറിയ വസ്തുക്കളാണ് ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങള്‍'-ഹീന്‍കെ വിശദീകരിക്കുന്നു.

ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തിലെ ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്ദ്രത അസാധാരണമാം വിധം ഉയര്‍ന്നതായിരിക്കും. ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തില്‍ നിന്നെടുക്കുന്ന ഒരു ടീസ്പൂണ്‍ ദ്രവ്യത്തിന്റെ പിണ്ഡം 600 കോടി ടണ്‍ വരുമെന്നാണ് കണക്ക്. ഏതാണ്ട് 700 കോടി മനുഷ്യര്‍ ഇപ്പോള്‍ ഭൂമുഖത്തുണ്ട്. അത്രയുംപേരെ അമര്‍ത്തി ഞരിച്ച് ഒരു ഷുഗര്‍ ക്യൂബിന്റെ വലിപ്പമാക്കിയാല്‍, ആ പഞ്ചസാരക്കട്ടയ്ക്ക് എന്ത് സാന്ദ്രതയുണ്ടാകുമോ അതാണ് ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തിന്റെ സാന്ദ്രത-ഹീന്‍കെ പറയുന്നു.

നാസയുടെ ചന്ദ്ര എക്‌സ്‌റേ ഒബ്‌സര്‍വേറ്ററി നല്‍കുന്ന 'കാസിയോപ്പിയ എ'യുടെ വിവരങ്ങള്‍ കഴിഞ്ഞ പത്തുവര്‍ഷമായി പഠിക്കുന്ന ഗവേഷകരാണ് ഹീന്‍കെയും സൗതാംപ്ടണ്‍ സര്‍വകലാശാലയിലെ വയന്‍ ഹോയും. ഈ ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തിന്റെ അകക്കാമ്പ് തണുത്തുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണെന്ന് കഴിഞ്ഞ വര്‍ഷമാണ് അവര്‍ കണ്ടെത്തിയത്. പത്തുവര്‍ഷത്തിനിടെ നാല് ശതമാനം ഊഷ്മാവ് കുറഞ്ഞു.

ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളുടെ ഊഷ്മാവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പഠനത്തില്‍ വിദഗ്ധരായ റഷ്യന്‍ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ പീറ്റര്‍ ഷറ്റെര്‍നിന്‍, ദിമിത്രി യാക്കോവ്‌ലേവ് എന്നിവരുമായി ഈ നിഗമനം ഇരുവരും ചര്‍ച്ച ചെയ്തു. കരുതിയതിലും വേഗത്തില്‍ കാസിയോപ്പിയ എ യുടെ അകക്കാമ്പ് തണുക്കുന്നുവെന്നാണ് ഇതില്‍ നിന്ന് വ്യക്തമായത്.

ഹീന്‍കെയുടെ സംഘത്തെ കൂടാതെ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഡാനി പേജിന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള മെക്‌സിക്കന്‍ സംഘവും ഇതെപ്പറ്റി പഠിക്കുന്നുണ്ടായിരുന്നു. ഇരു സംഘവും എത്തിയ നിഗമനം ഇതാണ്-ഊഷ്മാവ് കുറയുന്നു എന്നതിനര്‍ഥം, ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തിന്റെ അകക്കാമ്പില്‍ അതിദ്രാവകവാസ്ഥ (superfluid state) ഉണ്ടെന്നാണ്.

'ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ മൗലികമായി പ്രാധാന്യമുള്ള ചില വിചിത്ര സംഗതികള്‍ സംഭവിക്കുന്നുവെന്നാണ് നമ്മള്‍ ഇതുവഴി മനസിലാക്കുന്നത്'-ഹീന്‍കെ ചൂണ്ടിക്കാട്ടി. ഇരുസംഘത്തിന്റെയും പഠനറിപ്പോര്‍ട്ട് ഈ മാസം റോയല്‍ അസ്‌ട്രോണമിക്കല്‍ സൊസൈറ്റിയുടെ 'മന്ത്‌ലി നോട്ടീസസി'ലും 'ഫിസിക്കല്‍ റിവ്യു ലറ്റേഴ്‌സി'ലും പ്രസിദ്ധീകരിക്കും.

അതിദ്രാവകാവസ്ഥ പ്രാപിച്ച ദ്രവത്തിന് അല്‍പ്പവും തടസ്സമില്ലാതെ (without any friction) ഒഴുകാനാകും. ഭൂമിയില്‍ ഈ അവസ്ഥ വളരെ താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ മാത്രമേ കണ്ടിട്ടുള്ളു. ദ്രാവക ഹീലിയത്തിന്റെ ഊഷ്മാവ് കേവലപൂജ്യത്തിന് (മൈനസ് 273 ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസ്) അല്‍പ്പം മുകളിലെത്തുമ്പോള്‍ അത് അതിദ്രാവകമായി മാറുന്നു. സാധാരണ പാത്രങ്ങളില്‍ അതിദ്രാവകത്തെ സൂക്ഷിക്കാനാവില്ല. ഒരു ചായക്കപ്പില്‍ അതിദ്രാവകാവസ്ഥയിലുള്ള ഹീലിയം എടുത്താല്‍, ഹീലിയം ദ്രാവകം മുഴുവന്‍ കപ്പിന്റെ വശങ്ങളിലൂടെ മുകളിലേക്ക് കയറിയൊഴുകി നഷ്ടപ്പെടും.

ഭൂമയില്‍ ഇത്ര താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിലേ അതിദ്രാവകവസ്ഥ പ്രകടമാകുന്നുള്ളു എങ്കിലും, അസാധാരണമായ സാന്ദ്രതയുള്ളതിനാല്‍ ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തിനുള്ളില്‍ വളരെ ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ തന്നെ ഈ പ്രതിഭാസം സാധ്യമാകുന്നു എന്നുവേണം പുതിയ കണ്ടെത്തലില്‍ നിന്ന് അനുമാനിക്കാന്‍. അതിദ്രാവകം മാത്രമല്ല, കാസിയോപ്പിയ എ യുടെ അകക്കാമ്പ് അതിചാലകം (superconductor) കൂടിയാണെന്ന് ഗവേഷകര്‍ പറയുന്നു.

അല്‍പ്പവും പ്രതിരോധമില്ലാതെ വൈദ്യുതി കടത്തിവിടാന്‍ സഹായിക്കുന്നവയാണ് അതിചാലകങ്ങള്‍. ഭൂമിയില്‍ വളരെ താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിലേ അതിചാലകത്വവും ദര്‍ശിച്ചിട്ടുള്ളു (മൈനസ് 100 ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസില്‍). എന്നാല്‍, ന്യൂട്രോണ്‍ താരത്തിനുള്ളില്‍ വളരെ ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ തന്നെ അതിചാലകത്വം സാധ്യമാണെന്നാണ് പുതിയ കണ്ടെത്തല്‍ വ്യക്തമാക്കുന്നത്.

ഭൂമിയില്‍ അസാധാരണമാംവിധം താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ മാത്രം സാധ്യമാകുന്ന അവസ്ഥകളും പ്രതിഭാസങ്ങളും ലക്ഷക്കണക്കിന് ഡിഗ്രി ഊഷ്മാവുള്ള ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളില്‍ സാധ്യമാകുന്നതായുള്ള കണ്ടെത്തല്‍, പുതിയ പഠനങ്ങള്‍ക്കും സാധ്യതകള്‍ക്കുമുള്ള വാതായനമാണ് തുറക്കുന്നത്.
(കടപ്പാട്: The Edmonton Journal)

4 comments:

JA said...

ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളെന്ന് പറഞ്ഞാല്‍ തന്നെ വിചിത്രരൂപങ്ങളാണ്. സൂപ്പര്‍നോവ സ്‌ഫോടനങ്ങളുടെ ശേഷിപ്പ്. അവയുടെ അകക്കാമ്പില്‍ കൂടുതല്‍ വിചിത്രമായ ദ്രവ്യരൂപമാണത്രേ ഉള്ളത്. ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തെ ധിക്കരിക്കാന്‍ ശേഷിയുള്ളതായി തോന്നുന്ന, അതിചാലകശേഷിയുള്ള, അതിദ്രാവകാവസ്ഥയുള്ള ഒന്നാണത്രെ ന്യൂട്രോണ്‍ താരങ്ങളുടെ അകക്കാമ്പ്.

SHANAVAS said...

Very good informative post.very deep
and unthinkable figures,especially the density.
regards.
shanavas.

sreee said...

ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ അതിചാലകത്വവും അതിദ്രാവകത്വവും ഒരു പുതിയ കണ്ടെത്തലിനു വഴിതെളിക്കുമെന്നു പ്രതീക്ഷിക്കാം. വിജ്ഞാന പ്രദമായ ലേഖനം.നന്ദി.

sankalpangal said...

ശാസ്തം വളരും തോറും ഭാരതീയതത്ത്വ ചിന്തയോട് കൂടുതൽ അടുക്കുന്നു എന്നു തോന്നുന്നു.