பிரபஞ்சத்தின் மகத்தான ஐம்பது புதிர்கள் ! அகிலவெளியில் காமாக் கதிர் வெடிப்புகள் ! )Cosmos Gamma-Ray Bursts) (கட்டுரை: 16)

This entry is part of 30 in the series 20080214_Issue

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


“டாலமி [Ptolemy] ஒரு பிரபஞ்சத்தை உருவாக்கினார்! அது ஈராயிரம் ஆண்டுகள் நீடித்தன! நியூட்டன் ஒரு பிரபஞ்சத்தைக் கண்டுபிடித்தார்! அது இரு நூறாண்டுகள் நீடித்தன! இப்போது டாக்டர் ஐன்ஸ்டைன் ஒரு புதிய பிரபஞ்சத்தைக் கண்டுபிடித்திருக்கிறார்! அது எத்தனை ஆண்டுகளுக்கு நீடிக்கும் என்று யாருக்கும் தெரியாது!”

ஜார்ஜ் பெர்னாட் ஷா (1856-1950)

“ஒப்பற்ற உன்னத விஞ்ஞானி ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் விஞ்ஞானம் செழித்து மேம்பட்ட நூற்றாண்டில் வாழ்ந்தவர்! அணுகுண்டு ஆக்கம், பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்பு, ஒளித்துகள் பௌதிகம், [Quantum Physics] மின்னியல் துறை [Electronics] ஆகியவற்றில் அவர் கைத்தடம் படாத பகுதியே யில்லை!”

·பெரடரிக் கோல்டன் [Frederic Golden]

“கற்கால மனிதன் முதலில் தீயைக் கண்டு பிடித்த பிறகு, அணுசக்தி பூமியிலே படைக்கப் பட்ட ஒரு புரட்சிகரமான பூத சக்தி என்று சொல்கிறேன்”

“மூன்றாம் உலகப் போர் மூண்டால் எந்த விதமான ஆயுதங்கள் பயன்படுத்தப்படும் என்பதை நானறியேன்! ஆனால் நான்காம் உலகப் போரில் கற்களும், கைத்தடிகளும் மட்டுமே உபயோகப்படும் என்று தெரிகிறது, எனக்கு!”

ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் (1879-1955)

Fig. 1
Gamma-Ray Bursts -1

மாபெரும் பிரபஞ்சப் புதிரான காமாக்கதிர் வெடிப்புகள் !

1979 ஆம் ஆண்டுதான் அகிலவெளியில் முதன்முதல் காமாக்கதிர் வெடிப்புகள் [Gamma-Ray Bursts (GRB)] காணப்பட்டு அறிவிக்கப்பட்டன ! 1969-1971 ஆண்டுகளில் பூமியை நோக்கி வந்த அமெரிக்கன் “வேலா” இராணுவ உளவு துணைக்கோள்கள் (Vela Military Satellites) உலக நாடுகளின் அணு ஆயுதச் சோதனைத் தவிர்ப்பு ஒப்பந்தம் (Nuclear Test Ban Treaty) ஏற்பாடுகளைக் கண்காணித்து வந்தன ! அந்த உளவுப் பதிவு வேளைகளில் திடீரென அறியப்பட்ட வெடிப்புக் காட்சிகள் பூமியிலிருந்து எழாமல் அகிலவெளியில் காணப்பட்டன ! விரைவிலேயே அவை யாவும் பிரபஞ்ச விண்வெளியின் புதிராகக் கிளம்பிய கதிர் வெடிப்புகள் என்று அறிந்தனர். நாசா 1991 இல் தனது இரண்டாவது வானோக்கு விண்ணுளவியான “காம்ப்டன் காமாக்கதிர் நோக்காய்வி” [Compton Gamma-Ray Observatory (CGRO)] ஏவியது. 1995 இல் விண்ணுளவியின் விஞ்ஞானப் பதிவு முடிவுகளை மீகனும், ·பிஷ்மனும் (Meegan & Fishman) சேகரித்து வெளியிட்டுள்ளார்கள். விண்ணுளவியில் அமைந்துள்ள “வெடிப்பு மினுப்புப் பதிவுச் சோதனைக் கருவி” [Gamma-Ray Burst & Tansient Experiment (BATSE)] 3000 வெடிப்புகளுக்கு மேல் பதிவு செய்துள்ளது. அந்த வெடிப்புக்கள் யாவும் “ஏகதிசைக்” காட்சி முறையில் பரவியுள்ளது (Isotropically Distributed) அறியப்பட்டது.

Fig. 1A
Gamma-Ray Observatory

கடந்த முப்பது ஆண்டுகளாக அகிலவெளியில் திடீரென எழும்பும் புதிர்க்க் காட்சியான காமாக்கதிர் வெடிப்புகள் வானோக்கு விஞ்ஞானிகளைப் பெருவியப்பில் ஆழ்த்தி யிருக்கின்றன ! மகா சக்தி வாய்ந்த அந்தக் காமாக்கதிர் வெடிப்புகள் ஒளிமயமாகத் தோன்றி எங்கிருந்து எழுகின்றன என்று அறிய முடியாமல் அனுதினமும் காட்சி அளித்து வருகின்றன. சில வெடிப்புகள் பின்ன வினாடியில் ஒளிவீசி மறையும். சில வெடிப்புகள் சில நிமிடங்கள் நீடிக்கும். ஆனால் அந்த காமாக்கதிர் வெடிப்புகளின் ஒளிமயம் சிதையும் சூப்பர்நோவாவை விட ஒளி வீசுகின்றன. இருண்ட வான மண்டலத்தில் பெருங்கொண்ட ஒளிமயத்தில் மின்னலைப் போல் வெட்டி மறையும் ஒளித்திரட்சியே காமாக்கதிர் வெடிப்பு ! அவ்வெடிப்புத் தினம் ஒருமுறை ரீதியில் வானில் ஒளிர்கிறது. காமாக்கதிர்ப் பேழையான சூரியனை விடப் பேரளவி ஒளிமயத்தில் மின்னலைப் போல் கண்சிமிட்டும் காமாக்கதிர் வெடிப்புகள் ! சென்ற மூன்று ஆண்டுகளாக காமாக்கதிர் வெடிப்புகளின் மங்கும் எக்ஸ்-ரே, கண்ணொளி, ரேடியோ அலைகள் பற்றிய கருத்துகள் விருத்தியாகி முன்னேற்றம் அடைந்துள்ளன. அவை யாவும் விண்மீன் தோற்றத்துக்கு முன்னோடியாகவோ அல்லது சூப்பர்நோவாவுக்கு மூலமாகவோ உள்ளன !

Fig. 1B
G.R. Bursts Images

நியூட்ரான் விண்மீன்களில் காமாக்கதிர் வெடிப்புகள்

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. 2
G. R. Glows -1

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. 3
G.R. Glows -2

விண்மீன்களின் சிதைவுக் கோலங்கள் !

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. 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. 4
G.R. Host Galaxies

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. 5
G.R. Radiation

[தொடரும்]

தகவல்கள்:

Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Astronomy Magazine.

1. Albert Einstein By: Frederic Golden, Time Magazine -Person of the Century [Dec 31, 1999]
2. A Brief History of Relativity By: Stephan Hawking, Time Magazine
3. Einstein’s Unfinished Symphony By: Madeleine Nash, Time Magazine
4. The Age of Einstein By: Roger Rosenblatt, Time Magazine
5. 100 Years of Einstein By: Gregory Mone, Popular Science [June 2005]
6. Gravity Probe Launched By: Chad Cooper, Staff Writer, NASA Kennedy Space Center (Apr 2, 2004]
7. http://www.thinnai.com/science/sc0317021.html [Author’s Article on Einstein]
8. Einstein Probe Heads into Space BBC News.
9. Einstein Mass Energy Equation Marks 100 Years By: Roland Pease BBC Science Writer.
10 All Systems Go on Gravity Probe B Source NASA [April 30, 2004]
11 Testing Einstein’s Universe: Gravity Probe B [Feb 2005]
12 50 Greatest Mysteries of the Universe – What are Gamma-Ray Bursts ? (Aug 21, 2007)
13 NASA Report : (http://science.hq.nasa.gov/universe/science/bang.html)
14 Gamma-Ray Burst Physics (From Internet Sites)
15 Compton Gamma-Ray Observatory By: Wikipedia
16 Astronomy Facts File Dictionary (1986)

******************

jayabarat@tnt21.com [February 14, 2008]

Series Navigation