பிரபஞ்சத்தின் மகத்தான ஐம்பது புதிர்கள் ! நியூட்ரான் விண்மீன் ! துடிப்பு விண்மீன் ! (கட்டுரை: 10)

This entry is part of 40 in the series 20080103_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா


2007 ஆம் ஆண்டு ஆகஸ்டு 20 ஆம் தேதி வானியல் விஞ்ஞானிகள் ராபர்ட் ரூத்லெட்ஜ் & டிரெக் பாக்ஸ் (Robert Rutledge & Derek Fox) இருவரும் தொலைநோக்கிகள் மூலமாகவும், ஜெர்மன்-அமெரிக்க “ரோஸாட்” விண்ணுளவி (ROSAT Space Probe) மூலமாகவும் உளவு செய்ததில் பூமிக்கு மிக்க நெருக்கத்தில் இருக்கும் ஒரு நியூட்ரான் விண்மீனைக் கண்டு பிடித்தார்கள் ! அந்தக் கதிர்ப்பிண்டம் உர்ஸா மைனர் (Ursa Minor Constellation) என்னும் விண்மீன் மந்தைக்கு அருகில் காணப்பட்டது. 1990-1999 ஆண்டுகளில் ரோஸாட் இதுவரை விண்வெளியை உளவி 18,000 எக்ஸ்-ரே வீசும் முடத்துவ விண்மீன்களைப் பதிவு செய்துள்ளது. மேலும் அந்த விண்ணுளவி ஒளி வீசி வெளிப்புறம் புலப்பட்டு உட்புறச் செவ்வொளி, ரேடியோ அலைகளை (Objects with Visible Light, Infrared Light & Radio Waves) எழுப்பும் விண்வெளிப் பிண்டங்களின் பட்டியலையும் ஆக்க உதவியிருக்கிறது.

Fig. 1
Neutron Star – 1

அந்த நியூட்ரான் விண்மீனை எட்டாவது எண்ணிக்கையாகக் கொண்டு “கல்வேரா” (Calvera) என்று பெயர் வைத்துள்ளார். இதுவரை ஏழு தனிப்பட்ட நியூட்ரான் விண்மீன்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த நியூட்ரான் விண்மீன்களில் எதுவும் சிதைவு பெற்ற சூப்பநோவா மிச்சத்துடன் (Supernova Remnant) ஒட்டியதில்லை ! அதனுடைய இரட்டைத் துணைப்பகுதியும் (Binary Companion) இல்லை ! மேலும் அதனுடைய கதிரலைத் துடிப்பு மில்லை (Radio Pulsations) ! கால்ரா நியூட்ரான் விண்மீன் கண்டுபிடிக்கப் பட்டதும், ஹவாயியின் 8.1 மீடர் தொலைநோக்கியில் துருவி ஆராய்ந்து அது ஓர் விந்தையான முடத்துவ விண்மீன் என்பது அறியப்பட்டது. நமது பால்மய வீதி காலக்ஸித் தட்டுக்கு மேலாக கால்ரா அமைந்துள்ளது. கால்ரா நியூட்ரான் விண்மீனின் தூரம் 250-1000 ஒளியாண்டுக்குள் இருக்க வேண்டும் என்று யூகிக்கப்படுகிறது !

Fig. 2
Planetary Nebula

நியூட்ரான் விண்மீன் என்று எதைக் குறிப்பிடுகிறார் ?

பிரபஞ்சத்தில் பிறந்த ஒரு விண்மீனின் இறுதி மரண நிலைகளில் ஒன்று நியூட்ரான் விண்மீன் எனப்படும் முடிவான வடிவம். சூரியப் பளுவைப் போல் 4 முதல் 8 மடங்கு பெருத்த திணிவு விண்மீன்கள் சிதைவாகி விளைவதே ஒரு நியூட்ரான் விண்மீன் ! பொதுவான விண்மீன்கள் தமது அணுக்கரு எரிசக்தி யாவும் எரிந்து போன பிறகு, சூப்பர்நோவாவாக வெடித்து விடுகின்றன ! அந்த வெடிப்பில் விண்மீனின் மேலடுக்குகள் சிதறிப் போய் அது வனப்புள்ள ஓர் சூப்பர்நோவாவின் மிச்சமாகிறது. விண்மீனின் உட்கருவானது பேரளவு ஈர்ப்பு விசை அழுத்தத்தில் சின்னா பின்னம் ஆகச் சிதைகிறது ! அப்படிச் சிதைவாகும் போது விண்மீனில் உள்ள நேர் மின்னியல் புரோட்டான்களும், எதிர் மின்னியல் எலெக்டிரான்களும் இணைந்து (1 புரோட்டான் + 1 எலெக்டிரான் = 1 நியூட்ரான்) நியூட்ரான்களாக மாறிகின்றன. அதனால் அவை நியூட்ரான் விண்மீன் என்று அழைக்கப் படுகின்றன.

Fig. 3
Structure of a Neutron Star

ஒரு நியூட்ரான் விண்மீன் சுமார் 20 கி.மீடர் (12 மைல்) விட்டம் கொண்டது. அதன் பளு சூரியனைப் போல் சுமார் 1.4 மடங்குள்ளது. அதாவது நியூட்ரான் விண்மீன் குள்ளி ஆயினும், பளு திண்மையானது (Mass is Dense with High Density). நியூட்ரான் விண்மீனின் சிறு பிண்டம் கூட பல டன் பளுவைக் கொண்டதாய் இருக்கும். நியூட்ரான் விண்மீனின் பளு அடர்த்தி ஆனதால், அதன் ஈர்ப்பாற்றலும் பேரளவில் பிரமிக்க வைப்பதாய் உள்ளது. ஒரு நியூட்ரான் விண்மீனின் ஈர்ப்பு விசை பூமியின் ஈர்ப்பு விசைபோல் [2 x 10 to the power of 11 (2 X 10^11)] மடங்கு மிகையானது ! அதே போல் நியூட்ரான் விண்மீனின் காந்த சக்தி பூமியின் காந்த சக்தி போல் 1 மில்லியன் மடங்கு பெருத்தது !

சூப்பர்நோவா மிச்சங்களாக (Supernova Remnants) நியூட்ரான் விண்மீன்கள் தோன்றலாம் ! தனிப்பட்ட நியூட்ரான் விண்மீன்களாகவும் பிறக்கலாம் ! இரட்டைப் பிறவிகளாக (Binary Systems) காட்சி அளிக்கலாம் ! அவ்விதம் இரட்டையாக அமைந்துள்ள நியூட்ரான் விண்மீனின் பளுவைக் கணிப்பது எளியது. அப்படிக் கண்டுபிடித்ததில் நியூட்ரான் விண்மீன்களின் பளு, பரிதியின் பளுவைப் போல் 1.4 மடங்கு (சந்திரசேகர் வரம்பு) இருந்ததாக அறியப்பட்டது. இரட்டை அமைப்பில் நான்கு நியூட்ரான் விண்மீன்கள் அண்டக் கோள்களைக் கொண்டுள்ளதாக அறியப் படுகிறது ! கருந்துளைகள் (Black Holes) மிகவும் கனமானதால் “சந்திரசேகர் வரம்பு” ஒரு பிண்டத்தை நியூட்ரான் விண்மீனா அல்லது கருந்துளையா என்று அடையாளம் காண உதவுகிறது !

Fig. 4
Colliding Neutron Stars

துடிப்பு விண்மீன்கள் (Pulsars) என்பவை யாவை ?

1967 ஆம் ஆண்டில்தான் ஜோசிலின் பெல் பர்னெல் (Jocelyn Bell Burnell) என்னும் ஒரு கல்லூரி மாணவி ஒரே அதிர்வு வீதத்தில் விட்டுவிட்டு மின்னும் துடிப்பு விண்மீன்களை ரேடியோ அலைவீசும் மூலப் பிண்டங்களாகக் கண்டுபிடித்தார் ! சுழலும் நியூட்ரான் விண்மீன்களே துடிப்பு விண்மீன்கள் என்று அழைக்கப் படுகின்றன ! அவை ஓர் அச்சில் சுற்றுவதால் விட்டுவிட்டு மின்னுகின்றன ! இப்போது நாம் அனைத்து அலை வேகங்களிலும் துடிப்பு விண்மீன்களைக் காண முடிகிறது. ஒளி வேகத்தை ஒட்டிய விரைவில் உந்திச் செல்லும் பரமாணுக்கள் கொண்டு சுழலும் நியூட்ரான் விண்மீனே துடிப்பு விண்மீன் என்று அறியப்படுகிறது. கப்பலுக்கு வழிகாட்டும் கலங்கரை விளக்கு போல துடிப்பு விண்மீன்கள் வெளிப்படுத்தும் ஒளி விட்டுவிட்டு மின்னுகிறது.

Fig. 5
Neutron Star Found near the Earth

சில துடிப்பு விண்மீன்கள் எக்ஸ்ரே கதிர்களை உமிழ்கின்றன. புகழ்பெற்ற நண்டு நிபுளா எனப்படும் நியூட்ரான் விண்மீன் ஒரு சூப்பர்நோவா வெடிப்பில் பிறந்ததுதான். கி.பி. 1054 ஆம் ஆண்டில் வெறும் சூப்பர்நோவா மட்டும் காணப் பட்டதாக அறியப் படுகிறது ! ஐன்ஸ்டைன் எக்ஸ்ரே வானோக்ககத்தில் (Einstein X-Ray Observatory) உளவப்பட்ட நண்டு நிபுளாவின் நடுவில் விட்டுவிட்டு மின்னும் ஒளிமிக்க துடிப்பு விண்மீன் ஒன்று காணப்பட்டது.

இரட்டை ஏற்பாட்டில் ஓர் ஆரோக்கிய விண்மீனும், சிதைவில் தோன்றிய ஒரு நியூட்ரான் விண்மீனும் பின்னிக் கொள்கின்றன. அசுரத்தனமான வலுக்கொண்ட நியூட்ரான் விண்மீனின் ஈர்ப்பாற்றல் ஆரோக்கிய விண்மீனின் பண்டங்களைத் தன்வசம் இழுத்துக் கொள்கிறது. அந்தப் பண்டங்கள் நியூட்ரான் விண்மீனின் துருவப் பகுதிகளில் புகுந்து செல்கின்றன ! இந்த இயக்கமானது “விண்மீன் பிண்டப் பெருக்கம்” (Accretion Process between Binary System Stars) என்று சொல்லப்படுகிறது. அப்படிப் பெருக்கம் உண்டாகும் போது நியூட்ரான் விண்மீன் சூடேறி எக்ஸ்ரே கதிர்களை உமிழ்கிறது !


Fig. 6
Pulsar Signals

விண்மீன்களின் சிதைவுக் கோலங்கள் !

கோடான கோடி விண்மீன்களின் பிறந்தகமும், அழிவகமும் எல்லையற்ற பிரபஞ்சத்தில் பால்வீதி ஒளிமயத் திடலே [Milky Way Galaxy]! தோன்றிய எந்த விண்மீனும் அழியாமல் அப்படியே உருக்குலையாமல் வாழ்பவை அல்ல! பூமியில் பிறந்த மனிதர்களுக்கும், மற்ற உயிரினங்களுக்கும் எப்படி ஆயுட்காலம் என்று குறிக்கப் பட்டுள்ளதோ, அதே போன்று அண்டவெளியிலும் விண்மீன் ஒவ்வொன்றுக்கும் ஆயுட்காலம் தீர்மானிக்கப் பட்டுள்ளது! இதுவரைப் பத்து பில்லியன் ஆண்டுகள் விண்வெளியில் கண்சிமிட்டி வாழ்ந்து வந்த சில விண்மீன்கள், இன்னும் 100 பில்லியன் ஆண்டுகள் கழித்து அழிந்து போகலாம்! சில விண்மீன்கள் சூரியனை விடப் பலமடங்கு பெரியவை! சில வடிவத்தில் சிறியவை! கொதிப்போடு கொந்தளிப்பவை சில! குளிர்ந்து கட்டியாய்த் திரண்டவை சில! ஒளிப் பிழம்பைக் கொட்டுபவை சில! ஒளி யிழந்து குருடாகிப் போனவை சில! பல பில்லியன் மைல் தூரத்தில் மினுமினுக்கும் விண்மீன்களைப் பற்றிய விஞ்ஞானிகளின் அறிவெல்லாம், அவற்றின் ஒளித்திரட்சிதைப் பார்த்து, ஒளிமாற்றத்தைப் பார்த்து, இடத்தைப் பார்த்து, இடமாற்றத்தைப் பார்த்து, ஒளிநிறப் பட்டையைப் [Light Spectrum] பார்த்துத், தமது பெளதிக ரசாயன விதிகளைப் பயன்படுத்திச் செய்து கொண்ட விளக்கங்களே!

Fig. 7
Life & Death of Pulsars

ஒரு விண்மீன் தனது உடம்பைச் சிறிதளவு சிதைத்து வாயு முகிலை உமிழ்கிறது. அப்போது விண்மீன் முன்பு இருந்ததை விட 5000-10,000 மடங்கு ஒளி வீசுகிறது! அது நோவா விண்மீன் [Nova Star] என்று அழைக்கப்படுகிறது. சூப்பர்நோவா [Supernova] விண்மீன்கள் வெடிப்பில் சிதைவுற்றுச் சிறு துணுக்குகளை வெளியேற்றிச் சூரியனை விட 100 மில்லியன் மடங்கு ஒளிமயத்தைப் பெறுகின்றன. சூரிய குடும்பத்தின் அண்டங்களான புதன், வெள்ளி, பூமி, செவ்வாய், வியாழன், சனி போன்ற கோள்கள் ஒரு சூப்பர்நோவா வெடிப்பில் உண்டானவை என்றும், அவற்றைப் பின்னால் சூரியன் கவர்ந்து கொண்டதாகவும் கருதப்படுகிறது!

Fig. 8
Pulsar Beams & Spins

பரிதியின் பளுவைப் போல் 1.4 மடங்கு [1.4 times Solar Mass] மேற்பட்ட விண்மீன் இறுதியில் ஒரு வெண்குள்ளியை [White Dwarf] உருவாக்குவ தில்லை என்று சந்திரசேகர் கூறினார். [வெண்குள்ளி என்பது பரிதியின் பளுவை (Mass) அடைந்து, அணுக்கருச் சக்தி யற்றுச் சிதைந்த விண்மீன் ஒன்றின் முடிவுக் கோலம். அது வடிவத்தில் சிறியது! ஆனால் அதன் திணிவு [Density] மிக மிக மிகையானது!] அதற்குப் பதிலாக அந்த விண்மீன் தொடர்ந்து சிதைவுற்று, சூப்பர்நோவா வெடிப்பில் [Supernova Explosion] பொங்கித் தனது வாயுக்களின் சூழ்வெளியை ஊதி அகற்றி, ஒரு நியூட்ரான் விண்மீனாக [Neutron Star] மாறுகிறது. பரிதியைப் போல் 10 மடங்கு பருத்த விண்மீன் ஒன்று, இன்னும் தொடர்ந்து
நொறுங்கி, இறுதியில் ஒரு கருந்துளை [Black Hole] உண்டாகிறது. சந்திரசேகரின் இந்த மூன்று அறிவிப்புகளும் சூப்பர்நோவா, நியூட்ரான் விண்மீன், மற்றும் கருந்துளை ஆகியவற்றை விளக்கிப் பிரபஞ்சம் ஆதியில் தோன்றிய முறைகளைப் புரிந்து கொள்ள உதவுகின்றன.


Fig. 9
Crab Nebula

சில சமயங்களில் இறுதி நொறுங்கல் [Final Collapse] விண்மீனில் ஹைடிரஜன், ஹீலியம் ஆகியவற்றை விடக் கனமான மூலகங்களில் [Heavier Elements] திடாரென அணுக்கரு இயக்கங்களைத் தூண்டி விடலாம்! பிறகு அவ்வணுக்கரு இயக்கங்களே சூப்பர்நோவாவாக [Supernova] வெடித்து ஆயிரம் ஒளிமயக் காட்சிகளை [Galaxies] விட பேரொளி வீசக் காரண மாகலாம்! ஓராண்டுக்குப் பிறகு பேரொளி மங்கி, பரவும் முகில் வாயுக்கள் கிளம்பி, மூல விண்மீனின் நடுக்கரு [Core] மட்டும் மிஞ்சுகிறது! அம்முகில் பயணம் செய்து, அடுத்து மற்ற அகில முகிலோடு கலந்து, ஈர்ப்பியல் நொறுங்கலில் புதிய ஒரு விண்மீனை உண்டாக்கும்! எஞ்சிய நடுக்கரு பேரளவுத் திணிவில் [Extremely Dense] இறுகி வெப்பமும், வெளிச்சமும் அளிக்க எரிப்பண்டம் இல்லாது, முடமான நியூட்ரான் விண்மீனாய் [Neutron Star] மாறுகிறது!

Fig 10
Accretion Process

நியூட்ரான் விண்மீன் முதல் நூறாயிரம் ஆண்டுகள் வானலைக் கதிர்க் கற்றைகளை [Beams of Radio Waves] வெளியாக்கி, விண்மீன் சுற்றும் போது கதிர்கள் பூமியில் உள்ள வானலைத் தொலைநோக்கியில் துடிப்புகளை [Pulses] உண்டாக்குகின்றன! ஓர் இளைய நியூட்ரான் துடிப்பு விண்மீன் [Pulsar] என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது. துடிப்பு விண்மீனின் குறுக்களவு சுமார் 9 மைல் ! ஆயினும் அதன் பளு பிரம்மாண்டமான நமது பரிதியின் நிறைக்கு ஒத்ததாகும்!

Fig. 11
Jocelyn Bell Burnell

(தொடரும்)

தகவல்:

1. Astronomy’s Explore the Universe 8th Edition (2002) December 31, 2001

2. National Geographic Magazine (1982) Frontiers of Science The Family of the Sun By: Bradford Smith Ph. D. Professor of Planetary Sciences, The University of Arizona.

3. National Geographic Magazine (1975) Amazing Universe, The Family of Stars By: Herbert Friedman.

4. Internet Article “Stellar Evolution”

5. Majestic Universe By: Serge Brunier (1999)

6. Neutron Stars & Pulsars -From the Internet Sources (December 2006)

7. Possible Closest Neutron Star to Earth Found – Eberly College of Science [ www.science.psu.edu ] (August 20, 2007)

*******************************
S. Jayabarathan (jayabarat@tnt21.com) January 3, 2008

Series Navigation