आउनुस्, अब एकछिन ब्ल्याक होलको यात्रा गरौँ

सांकेतिक चित्र।

तपाईँसँग कुनै उपायले हामी बसेको पृथ्वी भनाउँदो यस गोलालाई खुम्च्याउने उपाय छ? उपाय अलिक ठूलै चाहिन्छ।

ठूलो उपाय यस अर्थमा कि हामी बसेको सम्पूर्ण पृथ्वीलाई केराउको दाना जत्रो आकारमा ल्याउन सक्नुपर्छ।

हामी बसेको पृथ्वीरूपी यस गोलाको औसत व्यास (Diameter)१२ हज़ार ७४२ किमी छ। यस गोलाको परिधि (Circumference) ४० हज़ार ७५ किमी छ। गोलाको सतहको कुल क्षेत्रफल ५१ करोड़ ७२ लाख वर्ग किमी (जल र थल दुबै गरेर) छ। यस पृथ्वीरुपी गोलाको आयतन (Volume) १ दशमलब ०८३२१ * १० को घात १२ घन किमी छ। यस पृथ्वीरूपी गोलाको सम्पूर्ण द्रव्यमान (Mass) ५ दशमलब ९७२३७ * १० को घात २४ किलोग्राम रहेको छ।

तपाईँले यसलाई खुम्च्याएर केराउको दाना (केराउको दानाको व्यासबारे आफैँ कल्पना गर्नुस्, यो कति मिलिमिटर हुन आउँछ) जत्रो बनाउँदा हेरौँ के कस्ता परिवर्तन घटित हुन्छन्?

सर्वप्रथम त यसको व्यास १२ हज़ार ७४२ किमीबाट घटेर केही मिलिमिटरमा सीमित हुन आउँछ। परिधि पनि घटेर ४० हज़ारको सट्टा केही मिलिमिटरमा झर्छ। आयतनको हक़मा पनि परिणाम मिलिमिटरमै सीमित हुन्छ। तर पृथ्वीलाई केराउ दानाको आकारमा ल्याउँदा पनि यसको द्रव्यमान भने यथावत रहन्छ। कारण? कारण सर्वविदित नै छ- ‘वी क्यान नट क्रिएट अर डेस्ट्राय एनर्जी।’

यस केराउको दानाभित्र सबै किसिमका पदार्थ र सबै किसिमका एनर्जी (पृथ्वीमा रहेका) संगृहित भएका हुन्छन्। केही मिलिमिटर व्यासको यस केराउ दानामा पृथ्वीको सम्पूर्ण द्रव्यमान कोचिएर रहेको हुन्छ। अब यस केराउ दानारूपी पृथ्वीलाई तपाईँको बूताले हल्लाएर हेर्नुस्!

पृथ्वीको गुणधर्मबारे वैज्ञानिक हिसाबले अध्ययन गर्दा यसको एउटा अर्को ‘टर्मिनोलोजी’ अर्थात घनत्व (Density ) बारे पढ्नु पर्ने हुन्छ।

पृथ्वीको घनत्व ५ दशमलव ५१४ ग्राम प्रति घन सेन्टिमिटर रहेको छ। घनत्वको सम्बन्ध वस्तुको आकार र त्यसमा निहित पदार्थको द्रव्यमानको अन्तर्सम्बन्धले निर्धारित गर्छ।

केराउ दानाजत्रो हुनुभन्दा पहिला १२ हज़ार ७४२ किमीको पृथ्वीभित्र उपलब्धमाथि वर्णित क्षेत्रफल र आयतनमा सबै पदार्थ र एनर्जी छरिएको अवस्थामा भएका कारण यसको घनत्व ५ दशमलब ५१४ ग्राम प्रति घन सेन्टिमिटर रहेको थियो। तर केराउको दानाभित्र खुम्चिएर रहेको पदार्थको यति विघ्न मात्राले यसको घनत्वमा असीमित वृद्धि हुन्छ।

घनत्व बढ्दा के हुन्छ?

विधार्थी जीवनमा विज्ञान पढेका अथवा पछि रूचि भएर यसप्रति आकर्षित भएका पाठकहरुलाई थाहा छ होला, पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण (Gravity ) ९.८०७ मीटर प्रतिवर्ग सेकेण्ड छ। केराउ दाना आकारमा ढले पछि ‘केराउ पृथ्वी’को घनत्व असीमित वृद्धि हुन्छ। यसरी घनत्व वृद्धि हुँदा गुरुत्वाकर्षण पनि असीमित नै वृद्धि हुन्छ।
पृथ्वीको जुन गुरुत्वाकर्षण छ अर्थात जुन वेगले पृथ्वीले सबै वस्तुलाई आफूतिर तान्छ, सदा सर्वदा तानिरहेको हुन्छ। यसले गर्दा पृथ्वीको सतह छाडेर अन्तरिक्षमा जान विशेष गति चाहिन्छ। यो नभएको खण्डमा अन्तरिक्ष यात्रामा उठेको वस्तु पृथ्वीमै पछारिन्छ। यो जुन विशेष गति आवश्यक पर्छ यसलाई पृथ्वीको पलायन वेग (Escape Velosity) भनिन्छ।

नाम ठीकै र सुहाउँदो राखेका रहेछन वैज्ञानिकहरुले! पृथ्वीबाट पलायन गरी जाने वेग अर्थात ‘पलायन वेग।’ पलायन वेगको मान ११ दशमलब १८६ किमी प्रति सेकेण्ड रहेको छ। यो भन्दा कम गतिले पृथ्वीबाट पलायन गरी अन्तरिक्ष अथवा अन्य कुनै खगोलीय पिण्डको यात्रा गर्न सकिँदैन। पृथ्वीबाट पठाइने जुनसुकै कृतिम भूउपग्रह ( Earth Satalite ) हुन्, चन्द्र अभियान, मंगल अभियान अथवा जुनसुकै अरु अन्तरिक्ष अभियान हुन्, तिनका रकेटको गति पलायन वेग भन्दा बढ़ी हुन्छ। आधुनिक विज्ञानले रकेटको गति १६-१८ किमी प्रति सेकेण्डसम्म पुर्‍याइसकेको छ।

यसपटक मलाई सम्पादकज्यूको निर्देशन छ, लामो र जटिल विज्ञानपरक न बनाउनु होला लेखलाई, सामान्य र संक्षेपमै जानकारी दिनु होला।

प्रयास गर्दैछु, हेरौँ कतिको सफल हुन्छु?

मिल्की वेको केन्द्र।

तपाईँले बनाएको ‘केराउ दाना पृथ्वी’को गुरुत्वाकर्षण वृद्धि हुँदा यसको पलायन वेग पनि बढ्छ। कति बढ्छ यसको हिसाब गर्नपट्टि नलागेर (हुन त मेरो सामान्य मस्तिष्कले यसको गणना गर्नु सम्भव पनि छैन) कल्पना गरौँ- गुरुत्वाकर्षण र पलायन वेग यति बढेको छ कि त्यो केराउ दानारूपी पृथ्वी ‘वन वे ट्राफिक’ बन्न पुगेको छ। अर्थात त्यहाँ प्रवेश त गर्न सकिन्छ तर त्यहाँबाट केही पनि उम्केर बाहिर जान सक्दैन। प्रकाश पनि त्यहाँ ठोक्किएर बाहिर आउन पाउँदैन। बुझ्नु भयो, त्यहाँको गुरुत्वाकर्षणले प्रकाशलाई पनि फर्किने अनुमति दिँदैन। प्रकाश जसको गति २ लाख ९९ हज़ार ७९२ किमी प्रति सेकेण्ड हुन्छ, त्यो पनि एकपटक त्यहाँ प्रवेश गरे पछि सदाका लागि कैद हुन्छ।

त्यहाँको गुरुत्वाकर्षण यति प्रबल छ कि त्यहाँ पसेको केही पनि बाहिर आउन सक्दैन।

पृथ्वीलाई केराउ दानाजत्रो आकारमा खुम्च्याउँदा यो ब्ल्याक होल (Black Hole ) मा परिवर्तित हुन्छ। ब्ल्याक होल ब्रह्माण्डमा यस्ता संरचना हुन् जहाँ भौतिक विज्ञानका सारा नियम फेल हुन्छन्।

यस वर्ष अर्थात सन २०२० को भौतिक विज्ञानका लागि नोबेल पुरस्कारको घोषणा ६ अक्टोबर मंगलबारका दिन अपरान्ह साढ़े तीन बजेतिर भयो। नोबेल पुरस्कार कमिटीले यस वर्ष नोबेल पुरस्कारका लागि तीनजना वैज्ञानिकलाई चयन गर्‍यो। र, यस वर्ष भौतिक विज्ञानका लागि दिइने यो पुरस्कार भौतिक विज्ञानको ‘कस्मोलोजी’ शाखाको ‘ब्ल्याक होल कस्मोलोजी’ विधालाई प्रदान गरिएको छ।
अब तपाईँहरुले ब्ल्याक होलबारे गरिएको काल्पनिक चर्चाको अर्थ बुझ्नुभयो होला।

इङ्गल्यान्डका ८९ वर्षीय रोजर पेनरोजलाई ब्लैक होल निर्माण सम्बन्धी आइन्सटिनको ‘जनरल रिलेटीभीटी थ्योरी’ अनुसार व्याख्या एवं पूर्वानुमानका लागि नोबेल पुरस्कारबाट सम्मानित गरिएको हो।

थोरै पाठकहरुलाई भए पनि थाहा होला- आइन्स्टिनको ‘जनरल रिलेटीभीटी थ्योरी’ को गणितीय विवेचना अनुसार ब्रह्माण्डमा केही त्यस्ता पनि पिण्ड हुनु पर्ने हो जसको गुरुत्वाकर्षण अति प्रबल हुन्छ र त्यहाँबाट प्रकाश पनि फर्केर आउन पाउँदैन।

आफ्नो ‘थ्योरी’ले प्रमाणित गरे पनि आइन्स्टिन महोदयलाई यस कुरामा कहिल्यै पनि विश्वास लागेन। ब्रह्माण्डमा यस्ता अति प्रबल गुत्वाकर्षण भएका पिण्ड हुन सक्छन भन्ने कुरामा आइन्स्टिनलाई फिटिक्क पनि विश्वास थिएन।

आइन्स्टिनको मृत्यु १९५५ ताका भयो। त्यस बेलासम्म ब्ल्याक होलको अस्तित्वबारे थाहा भएको थिएन।

हुन त १९१५ मा प्रकाशित भएको उनको ‘जनरल रिलेटीभीटी थ्योरी’ को गणितीय मीमांसाले स्पष्ट पारेको थियो- अत्याधिक मात्रामा संपीडित भएको द्रव्यमानले (Compact Mass) ‘स्पेसटाइम’लाई प्रभावित गर्छ। ब्रह्माण्डमा कहिँ यस्तो पनि पिण्ड हुन सक्छ्न जहाँको गुरुत्वाकर्षण यति प्रबल हुन सक्छ जसले ‘इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक रेडिएसन’ ( प्रकाश लगायत तलदेखि माथिसम्मका सबै गामा रेज, एक्सरेज, अल्ट्राभायलेट, इन्फ्रारेड, माइक्रोवेव्स र रेडियोवेव्सलाई पनि) लाई रोक्न सक्छ।

१९१५ मा ‘जनरल रिलेटीभीटी थ्योरी’ प्रकाशमा आएपछि एक वर्षभित्रै सन १९१६ मा जर्मनीका वैज्ञानिक कार्ल स्वजरशिल्ड (Karl Schwarzschild ) ले यस्तो पिण्ड अथवा क्षेत्र हुनु पर्ने वैज्ञानिक सैद्धान्तिक आधार प्रस्तुत गरेका थिए। यिनकै सम्मानमा ब्ल्याकहोल सम्बन्धी अध्ययन विज्ञान शाखालाई ‘ब्ल्याक होल कस्मोलोजी’का साथै ‘स्वजरशिल्ड कस्मोलोजी’ पनि भनिन्छ।

प्रारम्भका वर्षमा ब्ल्याक होलको नामाकरण भएको थिएन। यसको परिभाषामा यस्तो क्षेत्र भनिएको थियो जहाँबाट केही पनि फर्केर आउन पाउँदैन।

विज्ञानले पहिलो पटक ब्ल्याकहोल पत्ता लाउने कार्य त १९७१ तिर आएर मात्र गर्न सक्यो। यसको नाम राख्ने कार्य भने रोबर्ट एच डिके (Robert H . Dicke) ले १९६० मै गरेका थिए। यस नाम रखाईको सम्बन्ध भारतको कोलकोता शहरको एउटा जेलसँग रहेको थियो। यस जेललाई ‘ब्ल्याक होल अफ इन्डिया’ भनिन्थ्यो। ब्ल्याक होल नाम यसै जेलबाट लिइएको हो। यो नाम प्रचारित गर्नमा विज्ञान लेखक मार्किया बर्टूसियाक, एन इविंग, अमेरिकन खगोलविद जोन व्हीलर, साइन्स पत्रिका ‘लाइफ’ र ‘साइन्स न्यूज’को ठूलो भूमिका थियो।

अहिले आएर पुरस्कृत भएका रोजर पेनरोजले आइन्स्टिनको मृत्यु भएको दस वर्ष पछि सन १९६५ मा एउटा शोध पत्रमा ‘जनरल रिलेटीभीटी थ्योरी’ अनुसार ब्लैक होल निर्माण प्रक्रियाबारे व्याख्या प्रस्तुत गरेका थिए। आइन्स्टिनको निजी विश्वासलाई गलत साबित गर्दै उनको ‘थ्योरी’ सही साबित भयो- ब्रह्माण्डमा अनन्त गुरुत्वाकर्षण भएका पिण्ड फेला परे। यी पिण्ड मात्रै फेला परेनन्, विज्ञानलाई यो पनि थाहा भयो यी पिण्डले नै आकाशगंगालाई बाँधेर राख्छन्, यी पिण्डको अनुपस्थितिमा आकाशगंगाको स्वरुप रहन सक्दैन।

एन्ड्रिया गिज।

५५ वर्ष पछि आएर रोजरलाई उनको व्याख्या र पूर्वानुमानका लागि सर्वोच्च सम्मानले विभूषित गरिएको छ। शायद उनी नोबेल पुरस्कार थाप्नका लागि नै बाँचिरहेका थिए। नोबेल मरणोपरान्त दिइँदैन। नभए ब्ल्याक होल अध्ययन, खोज र अनुसन्धानका लागि धेरैजनालाई यो पुरस्कार दिनु पर्ने हुन्थ्यो। निसन्देह यस पंक्तिमा भारतीय वैज्ञानिक सुब्रमन्यम चन्द्रशेखरको पनि नाम आउँछ।

यसैगरी जर्मनीका ६८ वर्षीय रेनहार्ड गेन्जेल तथा अमेरिकाको ५५ वर्षीया एन्ड्रिया गीजलाई रोजर पेनरोजका साथै संयुक्त रूपमा पुरस्कृत गरिएको छ। पुरस्कारको आधा रकम पेनरोजलाई र बाँकी रहेको रकमको आधा आधा गीज र गेन्जेललाई दिइने छ।

‘युनिभर्सिटी अफ क्यालिफ़ोर्निया वर्कले यूएसए’ र ‘म्याक्स प्लांक इंस्टीट्यूट फर एक्स्ट्राटेरेस्ट्रियल फिजिक्स जर्मनी’सँग आबद्ध रेनहार्ड र

‘युनिभर्सिटी अफ क्यालिफ़ोर्निया लस एन्जलस अमेरिका’सँग आबद्ध एन्ड्रियालाई हामी सदस्य भएकै ‘मिल्की वे ग्यालेक्सी’मा रहेको एउटा ‘सुपर म्यासिभ ब्ल्याक होल’ खोजीका लागि पुरस्कृत गरिएको हो।

गीज र रेनहार्डले खोजेको ब्ल्याक होल ‘सैगिटारिअस ए’ (Sagittarius A ) को द्रव्यमान ४१ लाख सूर्य जति रहेको छ। ‘मिल्की वे’ आकाशगंगाको ‘ग्यालेक्टिकल सेन्टर’मा रहेको यो ‘सुपर म्यासिभ ब्ल्याक होल’ पृथ्वीदेखि झण्डै २७ हज़ार प्रकाश वर्ष टाढा छ। यसको व्यास झण्डै २ करोड़ ३० लाख किमी छ। भनौँ यो हाम्रो सूर्यभन्दा झण्डै १६ गुणा ठूलो छ। हाम्रो सूर्यको व्यास जम्मा १३ लाख ३२ हज़ार किमी छ। सूर्यभन्दा आकारमा जम्मा १६ गुणा ठूलो तर यसको द्रव्यमान भने सूर्यभन्दा ४१ लाख गुणा बढ़ी छ। कल्पना गर्नुस यसको गुरुत्वाकर्षण कति होला?

पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण ९.८०७ मिटर प्रतिवर्ग सेकेण्ड भएजस्तै सूर्यको गुरुत्वाकर्षण यसको झण्डै २८ गुणा बढ़ी अर्थात २७४ मिटर प्रतिवर्ग सेकेण्ड छ। सूर्यभन्दा ४१ लाख गुणा ठूलो ‘म्यासिभ ब्ल्याक होल’ को गुरुत्वाकर्षण कति होला? सूर्यसँग सामान्य काल्पनिक तुलना गर्दा नै यसको मान अर्बौँ मीटर प्रतिवर्ग सेकेण्डमा पुग्छ।

माथि कतै पृथ्वीको द्रव्यमान कति छ लेखेको थिएँ। सूर्यको द्रव्यमान पृथ्वीभन्दा ३ लाख ३२ हज़ार ९४६ गुणा बढ़ी छ। ‘ग्यालेक्टिकल सेंटर’ मा रहेको ‘सुपर म्यासिभ ब्ल्याक होल’ को द्रव्यमान सूर्यभन्दा ४१ लाख गुणा बढ़ी छ। सानोले ठूलोको परिक्रमा गर्ने प्राकृतिक नियमअनुसार पृथ्वीले सूर्यको परिक्रमा गरेझैँ सूर्यले ‘ग्यालेक्टिकल सेन्टर’मा रहेको यस ‘सुपर म्यासिभ ब्लैक होल’ को परिक्रमा गर्छ। सूर्यलाई ‘ग्यालेक्टिकल सेन्टर’को एउटा परिक्रमा पूरा गर्न २२-२४ करोड़ वर्षको समय लाग्छ। सूर्य उत्पत्ति भएदेखि यसले जम्मा २० वटा परिक्रमा पूरा गरेको छ।

विज्ञानलाई अहिलेसम्म ब्ल्याक होलका बारेमा अति थोरै जानकारी मात्र प्राप्त छ। गत वर्ष मात्रै ब्ल्याक होलको फोटो सार्वजनिक भएको थियो। भनौँ विज्ञानले भर्खर मात्रै ब्ल्याक होल अध्ययनको चरणमा प्रवेश गरेको छ। विस्तारै यसबारे अनेकन रहस्य उद्घाटित हुँदै जान्छन्।

अन्तमा मैले विज्ञानका सुधि पाठकजनहरुसँग क्षमायाचना गर्नुपर्ने हुन्छ। मैले लेखलाई रोचक आरम्भ दिन पृथ्वीलाई केराउ दाना आकारमा ल्याएर ब्ल्याक होल बनाउन सकिन्छ भन्नु विज्ञानका दृष्टिले गलत कुरा हो। पृथ्वी त के भीमकाय ग्रह बृहस्पतिलाई पनि खुम्च्याएर ब्ल्याक होल बन्दैन।

यहाँसम्म कि हाम्रो सूर्यलाई खुम्च्याउँदा पनि ब्ल्याक होल बन्दैन। पृथ्वी, बृहस्पति अथवा सूर्यसँग ब्ल्याक होल बन्न सक्ने द्रव्यमान छैन। कुनै पनि किसिमको ब्ल्याक होल बन्न हाम्रो सूर्यसँग जुन द्रव्यमान छ त्यसको २० गुणा बढ़ी द्रव्यमान चाहिन्छ।

असोज २२, २०७७ मा प्रकाशित
प्रतिक्रिया दिनुहोस्