ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ ଏବଂ କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତ (THEORY OF RELATIVITY AND BLACKHOLE)

ଆମ ମଧ୍ୟରୁ ଅଧିକାଂଶ ଏହି ପ୍ରସିଦ୍ଧ ସମୀକରଣ F = GMm / R ^ 2, ନ୍ୟୁଟନ୍ (Newton) ଙ୍କର ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ନିୟମ ସହିତ ପରିଚିତ | କିନ୍ତୁ ଏହି ସମୀକରଣଟି ସୀମାବଦ୍ଧ ଅଟେ | ଆଲୋକର ବେଗରେ ଗତି କରୁଥିବା କଣିକା ପାଇଁ ଏହି ନିୟମ ଉପଯୁକ୍ତ ନୁହେଁ | ତେଣୁ 1905 ମସିହାରେ, ଆଲବର୍ଟ ଆଇନଷ୍ଟାଇନ (Albert Einstein) ବିଖ୍ୟାତ “ବିଶେଷ ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ” (special theory of relativity) ପ୍ରକାଶ କରିଥିଲେ ଯେଉଁଥିରେ ସେ 1887 ରେ କରାଯାଇଥିବା ମାଇକେଲଶନ-ମୋର୍ଲେ ପରୀକ୍ଷଣ (Michelson-Morley experiment) ର ଫଳାଫଳକୁ ବିବେଚନା କରିଥିଲେ | ମାଇକେଲଶନ-ମୋର୍ଲେ ପରୀକ୍ଷଣ ପୂର୍ବରୁ ଏହା ବିଶ୍ୱାସ କରାଯାଉଥିଲା ଯେ ଏହି ଅନ୍ତରୀକ୍ଷରେ ଏକ “ଇଥର” (aether) ନାମକ ଏକ ମାଧ୍ୟମ ଅଛି ଯାହା ମାଧ୍ୟମରେ ଆଲୋକ ତରଙ୍ଗ ରୂପ ଧାରଣ କରି ଭ୍ରମଣ କରିଥାଏ | କିନ୍ତୁ ପରୀକ୍ଷଣ ଏହାକୁ ଅସ୍ୱୀକାର କଲା ଏବଂ ଆଲୋକର ଗତି ସ୍ଥିର ଅଟେ, ଏହି ଧାରଣା ମଧ୍ୟ ସ୍ଥାପିତ କଲା (ଆଲୋକର ଗତି = c = 299792458 m / s) | ଆଇନଷ୍ଟାଇନ ଏହା ବ୍ୟବହାର କରି କହିଲେ ଯେ ଆଲୋକଠାରୁ ଦ୍ରୁତ ଗତିରେ ଯାତ୍ରା କରିବା ଅସମ୍ଭବ | ସେ ପ୍ରସ୍ତାବ ଦେଲେ ଯେ ଆମ ଚାରିପାଖରେ ଥିବା ସ୍ଥାନ ଚାରି ବିମୀୟ (dimensional) ଅଟେ, ଚତୁର୍ଥ ବିମ (dimension) ହେଉଛି ସମୟ | ତତ୍ପରେ ବିଶ୍ୱର ଗଣିତଜ୍ଞମାନେ ବିଶେଷ ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱକୁ ସାଧାରଣ ଲୋକଙ୍କ ଅନୁକୂଳ ରୂପ ଦେବାକୁ ଚେଷ୍ଟା କଲେ |

ଧରିନିଅନ୍ତୁ ଆପଣ 5m / s ବେଗରେ ବିଦ୍ୟାଳୟକୁ ଯାତ୍ରା କରୁଛନ୍ତି | ଯଦି ଆପଣଙ୍କ ଘର ଗ୍ରାଫ୍ କାଗଜରେ O ରେ ଅଛି ଏବଂ ଆପଣଙ୍କ ବିଦ୍ୟାଳୟ A (ଆପଣଙ୍କ ଘର ଠାରୁ 20 ମିଟର ଦୂରରେ) ରେ ଅଛି, ତେବେ t ବନାମ x ଗ୍ରାଫ୍ ଏହିପରି ହେବ-

ବର୍ତ୍ତମାନ କଳ୍ପନା କରନ୍ତୁ ଆପଣ c / 2 (c = ଆଲୋକର ଗତି) ବେଗରେ ଭ୍ରମଣ କରୁଛନ୍ତି ତେବେ ଆପଣଙ୍କର t ବନାମ x ଗ୍ରାଫ୍ ଏହିପରି ଦେଖାଯିବ -

କିନ୍ତୁ ଏଠାରେ ଆମେ ବିଚାର କରୁ ଯେ ସମୟ ଆମର ସ୍ଥିତି ଏବଂ ଗତି ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ ନାହିଁ | ବିଶେଷ ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ ଅନୁଯାୟୀ, ଛିଡା ହୋଇଥିବା ବ୍ୟକ୍ତିଙ୍କ ଅନୁସାରେ, ବେଗରେ ଗତି କରୁଥିବା ବ୍ୟକ୍ତିଙ୍କ ପାଇଁ ସମୟ ଧୀର ଗତିରେ ଯାତ୍ରା କରେ (ସମୟ ବିସ୍ତାର) | କିନ୍ତୁ ଆମେ ବାସ୍ତବ ଜୀବନରେ ସମୟର ପରିବର୍ତ୍ତନ କାହିଁକି ଦେଖୁନାହୁଁ? ଏହାର କାରଣ ହେଉଛି, ଯେଉଁ ଗତିରେ ଆମେ ଲୋକମାନେ କାମ କରୁ, ତାହା c (c = ଆଲୋକର ଗତି) ତୁଳନାରେ ଅମୂଳକ | ତେଣୁ ସମୟର ପରିବର୍ତ୍ତନ ଆଖିଦୃଶିଆ ନୁହେଁ |

ଆଇନଷ୍ଟାଇନ୍, ସମୟ ସ୍ୱାଧୀନ ନୁହେଁ, ଦେଖାଇବା ପରେ, ହରମାନ୍ ମିନକୋସ୍କି (Hermann Minkowski) ପ୍ରସ୍ତାବ ଦେଲେ ଯେ ଏହି ଜାଗାରେ ଥିବା ପ୍ରତ୍ୟେକ ବସ୍ତୁକୁ ତିନୋଟି ନିର୍ଦ୍ଦେଶାଙ୍କ (coordinate) (x, y, z) ପରିବର୍ତ୍ତେ ଚାରୋଟି ନିର୍ଦ୍ଦେଶାଙ୍କ (x, y, z, t) ସହିତ ସମାଧାନ କରାଯାଇପାରିବ |

ଏହି 4 ଟି ନିର୍ଦ୍ଦେଶାଙ୍କ ମଡେଲକୁ ଦିକ୍-କାଳ (space-time) କୁହାଯାଏ | ଆମର ଆଖପାଖ ଏପରି t ବନାମ x ର ନିର୍ଦ୍ଦେଶକ ଅକ୍ଷ ଭଳି ଅଦୃଶ୍ୟ ଧାଡିରେ ପରିପୂର୍ଣ୍ଣ ବୋଲି କଳ୍ପନା କରିହବ, ଯାହା ଦିକ୍-କାଳ ବିଷୟରେ ଏକ ଉତ୍ତମ ଦୃଶ୍ୟ ଦେଇପାରେ | (ଏହି ଦିକ୍-କାଳ 4 ବିମୀୟ ଅଟେ କାରଣ ଏହା 4 ଟି ନିର୍ଦ୍ଦେଶାଙ୍କ ଆବଶ୍ୟକ କରେ | ଆମେ କେବଳ ସମୟକୁ ଅନ୍ୟ ଏକ ସଂଖ୍ୟା ପରି କଳ୍ପନା କରିବୁ ଯାହା ଦୈର୍ଘ୍ୟ ପରି (ଯାହା ଏଠାରେ x, y କିମ୍ବା z) ବସ୍ତୁରୁ ବସ୍ତୁକୁ, ସେମାନଙ୍କ ଗତିରେ ପାର୍ଥକ୍ୟ ଥିବା ହେତୁ ବଦଳି ଯାଇପାରିବ | ଵିମ ବିଷୟରେ ଆଲୋଚନା କରିବା ଉଚ୍ଚ ଜ୍ଞାନ ଆବଶ୍ୟକ କରେ ଏଣୁ ଏହି ପ୍ରବନ୍ଧରେ ଆଲୋଚନା କରା ହବ ନାହିଁ | )

ସମୟ ବିସ୍ତାର ପରି, ବିଶେଷ ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ ର ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପ୍ରଭାବ ଅଛି ଯେପରିକି ଦୈର୍ଘ୍ୟ ସଂକୋଚନ ଯେଉଁଠାରେ ଏକ ଅଚଳ ବ୍ୟକ୍ତି ଅନୁସାରେ, ଏକ ଚଳପ୍ରଚଳ ବସ୍ତୁ ତାର ଗତି ଦିଗରେ ସଂକୁଚିତ ହୋଇଯାଏ |

ବିଶେଷ ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ ଅନୁଯାୟୀ, ଯାତ୍ରା କରୁଥିବା ବସ୍ତୁଗୁଡ଼ିକର ଓଜନ ବଢ଼େ | ଏହି ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ ର ଅନ୍ୟ ଏକ ପ୍ରସିଦ୍ଧ ସମୀକରଣ ହେଉଛି E = mc^2 | ଏଠାରେ m ପ୍ରକୃତ ଓଜନ ନୁହେଁ ବରଂ ସେମାନଙ୍କର ଗତି ହେତୁ ବସ୍ତୁର ବର୍ଦ୍ଧିତ ଓଜନ | ଏହି ସମୀକରଣ କହିଥାଏ ଯେ ଶକ୍ତି ଏବଂ ଓଜନ ସମାନ ଜିନିଷର ଭିନ୍ନ ରୂପ ଏବଂ ଦୁଇଟି ଭିନ୍ନ ଜିନିଷ ନୁହେଁ |

ବର୍ତ୍ତମାନ, "ସାଧାରଣ ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ" (General theory of relativity) ର ମୂଳ ବିଷୟ ବୁଝିବା | ଆଇନଷ୍ଟାଇନ ମୌଳିକ ଭାବରେ ତାଙ୍କର ବିଶେଷ ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱରେ ତ୍ୱରଣ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ କରି ଏହି ତତ୍ତ୍ୱ ର ପରିକଳ୍ପନା କରିଥିଲେ | ସେ ତତ୍ତ୍ୱ ଦେଲେ ଯେ ଓଜନ ଥିବା ବସ୍ତୁଗୁଡ଼ିକ ଦିକ୍-କାଳକୁ ବକ୍ର କରିବାରେ ସକ୍ଷମ ଏବଂ ଦିକ୍-କାଳର ସିଧା ରାସ୍ତାରେ ଯିବାକୁ ଚେଷ୍ଟା କରୁଥିବା ଅନ୍ୟ ବସ୍ତୁଗୁଡ଼ିକ ଦିକ୍-କାଳ ବକ୍ର ହୋଇଯିବାରୁ ଏକ ବକ୍ର ପଥ ଅନୁସରଣ କରନ୍ତି | ବଡ ବସ୍ତୁର ଉପସ୍ଥିତିରେ ଆଲୋକ ମଧ୍ୟ ବକ୍ର ହୋଇଯାଏ ଯାହା ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ଲେନ୍ସିଂ (gravitational lensing) ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଘଟଣା ସୃଷ୍ଟି କରେ | ଏହି ଭିଡିଓଟି ଦର୍ଶାଏ ଯେ ବଡ଼ ବସ୍ତୁଗୁଡ଼ିକ ସେମାନଙ୍କ ଚାରିପାଖରେ ଦିକ୍-କାଳକୁ କିପରି ଗୁଡ଼ାଇ ଦିଏ ଏବଂ ଅନ୍ୟ ବସ୍ତୁଗୁଡ଼ିକୁ ସେମାନଙ୍କ ଆଡକୁ ଆକର୍ଷିତ କରେ ଯାହାକୁ ଆମେ ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ବୋଲି କହିଥାଉ |

ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ବୁଝିବାରେ ଏହି ଦୁଇଟି ତତ୍ତ୍ୱ ଏକ ପ୍ରମୁଖ ଭୂମିକା ଗ୍ରହଣ କରେ | 2016 ରେ ପ୍ରଥମ ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ତରଙ୍ଗ (gravitational wave) ଚିହ୍ନଟ ହେବା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ, କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତ, ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ ହେତୁ ଏକ ତତ୍ତ୍ୱିକ ବସ୍ତୁ ହୋଇ ରହି ଥିଲା | 10 ଏପ୍ରିଲ 2019 ରେ ଦୂରବୀକ୍ଷଣ ଯନ୍ତ୍ର ରେ ଦେଖା ଯାଇଥିବା କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତର ଏହା ହେଉଛି ପ୍ରକୃତ ଚିତ୍ର |

ଯେତେବେଳେ ଏକ ବିରାଟ ତାରା ମରିଯାଏ (ଅର୍ଥାତ୍ ତାରାର ସମସ୍ତ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ (hydrogen),ସମେକନ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା (fusion process) ସାହାଯ୍ୟ ରେ ହିଲିୟମ୍ ଗ୍ୟାସ (helium gas) ହୋଇଯାଏ), ଏହା ନିଜର ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ହେତୁ ସଂକୁଚିତ ହୋଇ କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତ ସୃଷ୍ଟି କରେ | କିନ୍ତୁ ସମସ୍ତ ତାରକା କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତ ହୁଅନ୍ତି ନାହିଁ | ଏବେ, ଚିତ୍ରରେ ଦିଆଯାଇଥିବା କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତର ମୁଖ୍ୟ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକୁ ବିଚାର କରିବା |

କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତର ଓଜନ, ପ୍ରାରମ୍ଭରେ, ସ୍ରଷ୍ଟା ତାରାର ଓଜନ ସହିତ ସମାନ | କିନ୍ତୁ ପରବର୍ତ୍ତୀ ସମୟରେ ଏହାର ଉଚ୍ଚ ସାନ୍ଦ୍ରତା ହେତୁ ଏହା ନିକଟସ୍ଥ ତାରା, ଗ୍ରହ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଜିନିଷକୁ ଆକର୍ଷିତ କରିଥାଏ ଏବଂ ଏହାକୁ ନିଜ ସହିତ ଲିପ୍ତ କରିଦିଏ ଯାହାଦ୍ୱାରା ଏହାର ଓଜନ ବଢିଥାଏ | କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତର ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣର ଶକ୍ତି ଏତେ ଶକ୍ତିଶାଳୀ ଯେ ଏହାର ଘଟଣା କ୍ଷିତିଜ (event horizon) ଭିତରେ ଥରେ ପଶିଗଲେ ଆଲୋକ ମଧ୍ୟ ଏହା ବାହାରକୁ ଯାଇପାରିବ ନାହିଁ | ତେଣୁ ଏକ କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତ କିପରି ଦେଖାଯାଏ ଆମେ ଦେଖିପାରୁ ନାହୁଁ | କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତ ଚାରିପାଖରେ ଆମେ ଯାହା ଦେଖିପାରୁ, ତାହା ହେଉଛି ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଚକ୍ର (accretion disk) ଯାହା ଦୃଶ୍ୟମାନ ହୁଏ | ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଚକ୍ରରେ ଧୂଳି, ଗ୍ୟାସ୍, କିମ୍ବା ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ବୃହତ ବସ୍ତୁ ଥାଏ ଯାହାକି କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତ ଦ୍ୱାରା ଗ୍ରାସିତ ହେବ କ୍ରମରେ ଥାନ୍ତି | ବିଶିଷ୍ଟତା (singularity) ହେଉଛି କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତର କେନ୍ଦ୍ର ଯେଉଁଠାରେ ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ଶକ୍ତି ପ୍ରାୟ ଅସୀମ ହୋଇଯାଏ | ଏହାର ଅର୍ଥ ହେଉଛି ଦିକ୍-କାଳ ବହୁତ ପରିମାଣରେ ବକ୍ର ହୋଇଯାଏ | ଏହାର କାରଣ ହେଉଛି ଅତ୍ୟଧିକ ଘନତ୍ୱ (ଅତ୍ୟଧିକ ଓଜନ ଏକ ଛୋଟ ସ୍ଥାନରେ କେନ୍ଦ୍ରୀଭୂତ ହୋଇ ରହିଥାଏ) | କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତରୁ ଉତ୍ପନ୍ନ ହେଉଥିବା ଗାମା ବିକିରଣକୁ ହକିଙ୍ଗ ବିକିରଣ (Hawking radiation) କୁହାଯାଏ ଯାହା କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତ ଦ୍ୱାରା ମୁକ୍ତ ହେବ ବୋଲି ପୂର୍ବାନୁମାନ କରାଯାଇଛି | ଏହା ଘଟିପାରେ ଯେହେତୁ କିଛି ତତ୍ତ୍ୱ ସୂଚିତ କରେ ଯେ ଘଟଣା କ୍ଷିତିଜରେ, ପଦାର୍ଥ ଏବଂ ପ୍ରତିପଦାର୍ଥ ଗାମା ରଶ୍ମି ସୃଷ୍ଟି କରିବାକୁ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରନ୍ତି | ଏଠାରେ ଥିବା ଚିତ୍ରଟି ଦର୍ଶାଏ ଯେ ଅନ୍ୟ ବୃହତ ବସ୍ତୁଗୁଡ଼ିକ ତୁଳନାରେ ଏକ କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତ ଦିକ୍-କାଳ କୁ କିପରି ବକ୍ର କରେ |

ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ ଜାଣିବା ସତ୍ୱେ ଆମେ କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତ ପଛରେ ଥିବା ସମ୍ପୂର୍ଣ ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଖୋଜି ପାଇ ନାହୁଁ | କିନ୍ତୁ ବିଜ୍ଞାନ ଏବଂ ବୈଷୟିକ ଜ୍ଞାନର ଅଗ୍ରଗତି ସହିତ, ଶୀଘ୍ର କୃଷ୍ଣଗର୍ତ୍ତର ବିଜ୍ଞାନ, ଠିପି ଖୋଲିବା ପଛରେ ଥିବା ବିଜ୍ଞାନ ପରି ସହଜ ହୋଇଯିବ |

ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ଦାସ, IISER, Kolkata