মহাবিশ্বে মহাকাশে সব পর্ব একত্রে
ব্রহ্মান্ডের রহস্য – কৃষ্ণবস্তু ও কৃষ্ণশক্তি
অরূপ বন্দ্যোপাধ্যায়
এ-কথা আমরা প্রায়শই শুনে থাকি, পৃথিবীর যত অজানা, তার সবটা জানা যাবে না, বা দেখা যাবে না। কথা হচ্ছে, কতটা আমাদের জানার বা দেখার বাইরে সে বিষয়ে সম্যক ধারণা হওয়ার কৌতূহল যতখানি, তার চাইতে অনেক বেশি জটিল তাকে অনুধাবন করবার পথ। এখনো পর্যন্ত যা জানা যাচ্ছে, তা হল, সারা ব্রহ্মাণ্ডের মাত্র চার শতাংশ আমরা দেখতে পাই। বাকি ছেয়ানব্বই শতাংশ আছে আমাদের চোখের আড়ালে। এর অর্থ হল, ব্রহ্মাণ্ডের বেশির ভাগ অংশ আমাদের অজানা। অজানাকে জানা ও চেনা বিজ্ঞানের উদেশ্য। হাজার হাজার বছর ধরে মানুষ ব্রহ্মাণ্ডর স্বরূপ সন্ধানে রত হয়েও যতটা তাকে চিনতে পেরেছে, সে যৎসামান্যই। তবুও আধুনিক বিজ্ঞান ব্রহ্মাণ্ডের রহস্যের অবগুণ্ঠন কতটা তুলে ধরেছে সেই নিয়ে আলোচনা করাই এই প্রবন্ধের উদ্দেশ্য।
চোখে যে মাত্র চার শতাংশ আমরা দেখতে পাচ্ছি, তার বেশির ভাগ খালি চোখে দেখা যায় না। তার জন্য লাগে অত্যাধুনিক সব টেলিস্কোপ। বিজ্ঞানীরা বলছেন ছিয়ানব্বই ভাগ ব্রহ্মাণ্ড তৈরি কৃষ্ণবস্তু বা ডার্ক ম্যাটার ও কৃষ্ণ শক্তি বা ডার্ক এনার্জি দিয়ে। প্রথমে জেনে নেব কৃষ্ণবস্তু কী।
কৃষ্ণবস্তু আমরা খালি চোখে দেখতে পাই না কেন সেটা জানতে হলে আগে বুঝে নিতে হবে আমরা কোনও বস্তুকে দেখতে পাই কেন। আলোর সাহায্যে আমরা কোনও বস্তুকে দেখতে পাই। আলো কী? আলো হচ্ছে তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গের একটা অংশ। তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গ সৃষ্টি হয় কোনও অনু বা পরমানুর আন্দোলিত হবার ফলে তার থেকে উদ্ভূত তড়িৎ ক্ষেত্র এবং চুম্বক ক্ষেত্রের যৌথ তরঙ্গ। এই তরঙ্গ কোনও মাধ্যম ছাড়াই যাতায়াত করতে সক্ষম। মোটা মুটি ভাবে তিন ভাগে তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গকে ভাগ করা যেতে পারে, (১) অতিবেগুনী রশ্মি, (২) দৃশ্যমান রশ্মি, (৩) অবলোহিত রশ্মি (চিত্র ১)। মাঝের দৃশ্যমান রশ্মি বা ভিসিব্ল লাইটের তরঙ্গ দৈরঘ ৪০০ থেকে ৭০০ ন্যানোমিটার। আমাদের চোখের ভিতরে যে পর্দায় বস্তুর ছবি ফুটে ওঠে তাকে রেটিনা বলে। রেটিনা এমন ভাবে তৈরি যে শুধুমাত্র দৃশ্যমান রশ্মি, বা ৪০০ থেকে ৭০০ ন্যানোমিটার তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের তরঙ্গ তাতে ধরা পড়ে। তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গের বাকি অংশ সেখানে কোনও প্রভাব ফেলতে পারে না। বিশ্ব ব্রহ্মাণ্ডে ছড়িয়ে থাকা বস্তু থেকে নির্গত আলো যদি দৃশ্যমান আলোকের তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের সাথে মিলে যায় তবেই আমরা সেই বস্তুকে দেখতে পাবো। টেলিস্কোপ আবিষ্কারের প্রথম দিকে দৃশ্যমান আলোকে কাজে লাগিয়ে বস্তুর প্রতিবিম্বর আকার বাড়িয়ে তাঁকে দেখা হত। এরপর এলো রেডিও টেলিস্কোপ, তারপর এক্সরে টেলিস্কোপ, আরও পরে অবলোহিত টেলিস্কোপ। সেই টেলিস্কোপের সাহায্যে মহাজাগতিক বস্তু থেকে নির্গত অতিবেগুনী বা অবলোহিত রশ্মিকে টেলিস্কোপে বন্দী করে তার আলোকচিত্র তুলে বস্তুটিকে পরখ করা শুরু হল।
১৬১০ খ্রিষ্টাব্দে গ্যালিলিও যখন প্রথম স্পেস টেলিস্কোপ আবিষ্কার করেন, তখন মহাকাশে ধরা পড়ে শনির বলয়, জানা যায় জুপিটারে চাঁদ আছে আর আমরা যাকে ছায়াপথ বলে জানি সেটা আসলে এক নক্ষত্রপুঞ্জ। তারপর বিজ্ঞানীদের প্রচেষ্টায় টেলিস্কোপের সংস্কার হতে থাকে। ১৯২০ সালে বিজ্ঞানী এডওয়ার্ড হাব্ল এক মস্ত টেলিস্কোপ বানিয়ে ফেলেন। সেই টেলিস্কোপ বানাবার উদ্দেশ্য ছিল আমাদের ছায়াপথ, যাকে বলা হয় মিল্কিওয়ে বা আকাশ গঙ্গা, তার থেকে দূরে অবস্থিত নক্ষত্র পুঞ্জ বা গ্যালাক্সিদের দেখা। পৃথিবী পৃষ্ঠ থেকে পরিষ্কার ভাবে মহাকাশ পর্যবেক্ষণ করা যায় না, তার কারণ বায়ুমণ্ডলে উপস্থিত ধূলিকণা, গ্যাস ও মেঘ। তাই পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলের বাইরে মহাকাশে চোখ রাখতে ১৯৯০ সালে নাসা (NASA) অত্যাধুনিক হাব্ল টেলিস্কোপ পাঠায় মহাকাশে (চিত্র-২)। পৃথিবীর চারধারে প্রদক্ষিণ করতে করতে মহাকাশের ছবি তোলার জন্য এই টেলিস্কোপকে পাঠানো হয়। এখনো পর্যন্ত এই টেলিস্কোপ প্রতি নিয়ত পরীক্ষাগারে লক্ষ লক্ষ ছবি পাঠিয়ে চলেছে। সেই ছবি বিশ্লেষণ করে অত্যাশ্চর্য সব ঘটনা বিজ্ঞানীরা আবিষ্কার করে চলেছেন। এই টেলিস্কোপের পাঠানো ছবির ভিত্তিতে জানা গেছে এই বিশ্ব ব্রহ্মাণ্ডের বয়স ১৩০০০ থেকে ১৪০০০ কোটি বছর। দেখা গেছে কিভাবে সৃষ্টি হয় তারা আর গ্রহ উপগ্রহ। হাব্ল টেলিস্কোপ দিয়ে তোলা ছবিতে দেখা যাচ্ছে (চিত্র-৩) তোলা তিনটি গ্যাসের স্তম্ভ। বাম দিকের স্তম্ভের মাথায় সৃষ্টি হতে চলেছে নক্ষত্র। এই গ্যাসের স্তম্ভটির দৈর্ঘ প্রায় চার আলোকবর্ষ। এ ছাড়াও আবিষ্কৃত হয়েছে কৃষ্ণ বস্তু বা ব্ল্যাক ম্যাটার, যা এতদিন শুধু অনুমিতই ছিল।
এবার আমরা বোঝার চেষ্টা করব কৃষ্ণ বস্তু কী। যে বস্তুকে খালি চোখে দেখা যায় না, অথচ মহাকাশে বিদ্যমান, তাকেই আমরা বলি কৃষ্ণবস্তু। জাগতিক যে বস্তুদের আমরা দেখে থাকি তার পদার্থ তৈরি প্রোটন, নিউট্রন আর ইলেকট্রন দিয়ে, সমষ্টিগত ভাবে যাদের বৈজ্ঞানিকেরা ’ব্যারিওনিক ম্যাটার’ বলে থাকেন। বিশ্ব জগতে বর্তমানে এই ব্যারিওনিক ম্যাটার আছে ৪.৭ শতাংশ। কৃষ্ণবস্তু আছে ২৩ শতাংশ। বাকি ৭২ শতাংশ কৃষ্ণ শক্তি বা ডার্ক এনার্জি। বিজ্ঞানীরা যদিও উপলব্ধ তথ্য বিশ্লেষণ করে কৃষ্ণ বস্তুর অস্তিত্বের ব্যাপারে অনেকটাই নিশ্চিত, কিন্তু কৃষ্ণ শক্তি এখনো অধরাই রয়ে গেছে।
উপরে যে পরিসংখ্যান দেওয়া আছে তা হল বর্তমানের ব্রহ্মাণ্ডের অবস্থা। কিন্তু জটিল সব অংক জানাচ্ছে আজ থেকে প্রায় ১৩০ কোটি বছর আগে যখন ব্রহ্মাণ্ড সৃষ্টি হয়েছিল, তখন কৃষ্ণ বস্তুর পরিমাণ ছিল ৬৩ শতাংশ। তাহলে কোথায় গেলো বাকি ৪০ শতাংশ? অনুমান করা হচ্ছে বিগ ব্যাং হবার পর থেকে এখন পর্যন্ত ৪০ শতাংশ কৃষ্ণবস্তু শক্তিতে রূপান্তরিত হয়ে গেছে। এই প্রসঙ্গে মনে করা যেতে পারে, আইনস্টাইন সর্ব প্রথম শক্তি ও পদার্থের রূপান্তরের সূত্র প্রস্তাব করেন।
কৃষ্ণ বস্তু আছে, অথচ তা যন্ত্রে ধরা পড়বে না। কারণ এই বস্তু আলো বিকিরণ করে না। কিন্তু হাব্ল টেলিস্কোপ ধরে ফেলেছে তার অস্তিত্ব। কৃষ্ণ বস্তুর বিপুল ভর সাধারণ কল্পনার বাইরে। কৃষ্ণবস্তুর প্রবল অভিকর্ষজ বলের প্রভাবে ব্যারিয়নিক ম্যাটার একত্রিত হয়ে জন্ম হয় নক্ষত্র মণ্ডলীর, যাকে আমরা বলি গ্যালাক্সি। লক্ষ লক্ষ গ্যালাক্সি একত্রিত হয়ে গ্যলাক্সি ক্লাস্টার বা গ্যালাক্সি পুঞ্জের সৃষ্টি হয়। হাব্ল টেলিস্কোপে প্রাপ্ত ছবিতে অনেক দূরের কোনও গ্যালাক্সির প্রতিচ্ছবি আকারে অনেক বড় হয়ে ধরা পড়েছে। এই ঘটনাকে বলা হয় গ্র্যাভিটেশনাল লেন্সিং। নিচের ছবি ভালো করে দেখলে ( চিত্র-৪) এই ঘটনা বুঝতে সুবিধা হবে। যদি মাঝের গ্যালাক্সি পুঞ্জের চারিপাশে কৃষ্ণবস্তু না থাকতো তাহলে আলোর রশ্মি সোজাসুজি চলে যেত, আর পৃথিবী পৃষ্ঠ থেকে ব্লু গ্যালাক্সির স্পেকট্রাম আমরা দেখতে পেতাম না। গ্যালাক্সি পুঞ্জের বিপুল ভরের উপস্থিতিতে আলোর পথ যায় বেঁকে। তাই উত্তল লেন্সের সাহায্যে আমরা কোনও বস্তুর প্রতিচ্ছবি যেমন বড় করে দেখতে পাই, গ্যালাক্সির ক্ষেত্রেও একই ব্যাপার দেখা যায়। প্রশ্ন হচ্ছে এতে কৃষ্ণবস্তুর প্রমান কী করে হয়? উত্তরে বিজ্ঞানীরা বলছেন, এই যে গ্যালাক্সি পুঞ্জের সৃষ্টি হচ্ছে, বা সব গ্যালাক্সিরা এক জোট হচ্ছে, তার পিছনে আছে কৃষ্ণবস্তুর অভিকর্ষজ টান।
হাব্ল টেলিস্কোপে উপলব্ধ লক্ষ লক্ষ ছবি বিশ্লেষণ করে বিজ্ঞানীরা ব্রহ্মান্ডের যে দ্বিমাত্রিক চিত্র কল্পনা প্রস্তাব করেছেন, নিচের ছবিতে তা দেওয়া হল। উজ্জ্বল আলোক বিন্দুগুলি এক একটি নক্ষত্রপুঞ্জ আর বেগুনি রঙের এলাকায় আছে কৃষ্ণবস্তু। অর্থাৎ কৃষ্ণবস্তু তার পেটে ধারন করে আছে গ্যলাক্সিগুলিকে।
কৃষ্ণবস্তু ও কৃষ্ণগহ্বর কিন্তু এক নয়। বহুদিন যাবত কৃষ্ণগহ্বরের কথা অল্প বিস্তর আমাদের জানা আছে। কারণ কৃষ্ণগহ্বরের অস্তিত্ব অনেক আগেই পাওয়া গিয়েছে নক্ষত্র পুঞ্জের গতি পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে। যেকোনো নক্ষত্র পুঞ্জের কেন্দ্রে আছে কৃষ্ণগহ্বর, যার চারিদিকে পাক খেয়ে চলেছে নক্ষত্র পুঞ্জটি। কৃষ্ণগহ্বরের আকার নক্ষত্রপুঞ্জের গতিবেগ এবং আকারকে নিয়ন্ত্রন করে। নিচের ছবিতে নাসার তোলা একটি ছবিতে দুটি কৃষ্ণগহ্বর দেখা গেছে। আবার সম্প্রতি দুটি কৃষ্ণগহ্বর মিলিত হবার ফলে যে প্রচণ্ড বিস্ফোরণ হয়েছে, তাও ধরা পড়েছে টেলিস্কোপে। বিষয়ের জটিলতার মধ্যে না গিয়ে বলা যায়, কৃষ্ণগহ্বরের ঘনত্ব কৃষ্ণবস্তুর ঘনত্বের চাইতে অনেক অনেক গুণ বেশি। তাহলে আবার প্রশ্ন মনে উদয় হয়, কৃষ্ণবস্তুর উপাদান কী। উত্তরে বিজ্ঞানীরা আপাতত চুপ থাকাই শ্রেয় মনে করছেন, কারণ এখনো সেবিষয়ে পরীক্ষা নিরীক্ষা চলছে। শুধুমাত্র তারা এইটুকু জানিয়েছেন যে কৃষ্ণবস্তু যে কনা দিয়ে তৈরি, তা তড়িৎধর্মী নয়, অর্থাৎ তারা আপাত নিঃস্পৃহ, নিজেদের মধ্যে কোনও টান নেই, কিন্তু ব্যারিয়নিক কনাদের উপর প্রবল অভিকর্ষজ বল প্রয়োগ করে।
কৃষ্ণবস্তুর ব্যাপারে খানিকটা জানা হয়ে গেলো। এখন দেখা যাক কৃষ্ণ শক্তি বা ডার্ক এনার্জি কী। গ্যালাক্সি পুঞ্জ তৈরি করতে কৃষ্ণবস্তুর যেমন এক বিরাট ভূমিকা সম্পর্কে আমরা জানতে পারলাম, তেমনি ব্রহ্মাণ্ডের আদি ও ভবিষ্যৎ জানতে হলে, কৃষ্ণশক্তির রূপ ও প্রকৃতি জানতে হবে । আলবার্ট আইনস্টাইন ১৯১৭ সালে তার বিখ্যাত সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বে বলেছিলেন ব্রহ্মাণ্ড আকারে চ্যাপ্টা। ভর ও শক্তির সমতা আনতে তাঁকে এই তত্ত্বের প্রবর্তন করতে হয়েছিল। তিনি বলেন, অভিকর্ষজ টানের ফলে গ্রহ নক্ষত্র সব একত্র হচ্ছে না তার কারণ এক অদৃশ্য শক্তি, যার ধর্ম বিকর্ষণ। আকর্ষণ ও বিকর্ষণ জনিত বল সমান সমান হওয়ায় নক্ষত্ররা দিব্যি মহাকাশে বিরাজমান। আইনস্টাইন প্রবর্তিত এই অদৃশ্য শক্তিকে বিজ্ঞানীরা নাম দিয়েছেন ডার্ক এনার্জি বা কৃষ্ণশক্তি। আগে যে শক্তি অনুমিত ছিল, সাম্প্রতিক বৈজ্ঞানিক অনুসন্ধানের উপর ভিত্তি করে যে সিদ্ধান্তে বিজ্ঞানীরা উপনীত হয়েছেন, তা হল, কৃষ্ণ শক্তিই ব্রহ্মাণ্ডের সৃষ্টি ও লয়ের জন্য দায়ী। কেমন করে তা জানার আগে আমাদের জেনে নিতে হবে ব্রহ্মাণ্ডের গতি প্রকৃতির উপর এমন ধারনার পিছনে লুকিয়ে থাকা বৈজ্ঞানিক গবেষণা।
বিজ্ঞানী এডওয়ার্ড হাব্ল তার টেলিস্কোপের সাহায্যে প্রমান করেন ব্রহ্মাণ্ড গতিশীল এবং নক্ষত্র পুঞ্জ একে অপরের থেকে দূরে সরে যাচ্ছে। পর্যবেক্ষিত তথ্য বিশ্লেষণ করে দেখা গেল, নক্ষত্র পুঞ্জ শুধু যে গতিশীল তা নয়, তার গতিবেগ বেড়ে চলেছে, অর্থাৎ ব্রহ্মাণ্ডের প্রসারন হচ্ছে। নক্ষত্র পুঞ্জ থেকে আসা আলোর বর্ণালী লাল আলোর দিকে ক্রমশ সরে যাওয়া এর সত্যতা প্রমান করল। এই ঘটনাকে বলা হয় রেড শিফট। তারপর প্রশ্ন উঠল, তাহলে অনাদি অনন্তকাল ধরে কী চলতে থাকবে ব্রহ্মাণ্ডের এই প্রসারন? বিজ্ঞানীরা একমত হলেন, তাই হোক। কিন্তু বিজ্ঞানের ধর্ম হল আজ যা সত্য, আগামীতে তা ভ্রান্ত। বারংবার মানব সভ্যতার ইতিহাস এই কথাই প্রমান করেছে। তাই আর একদল বিজ্ঞানী বললেন, না ব্রহ্মাণ্ড একসময় প্রসারিত হতে হতে স্থিতাবস্থায় আসবে এবং তখন সমস্ত নক্ষত্রপুঞ্জ সমবেগে চলতে থাকবে। তর্ক বিতর্ক চলতে থাকল। ভর ও শক্তির সামঞ্জস্য কিছুতেই আসে না। তার সাথে প্রশ্ন উঠল ব্রহ্মাণ্ডের ঘনত্ব নিয়ে। সেই ঘনত্ব কী সময়ের সাথে সাথে বদলে যায়? আবার নতুন করে বিশ্লেষণ করে বিজ্ঞানীরা যে ব্রহ্মাণ্ডের মডেল অতি সম্প্রতি প্রস্তাব করেছেন সেটা নিয়ে নিচে আলোচনা করব।
ব্রহ্মাণ্ডের ভর ও শক্তির সমতার সমাধান করতে গিয়ে কৃষ্ণশক্তির গুরুত্ব এখন সর্বাধিক বলে মনে করা হচ্ছে। কৃষ্ণ শক্তির ধর্ম হল বিকর্ষণ। তার প্রভাবেই বিগ ব্যাং হবার পর ব্যারিয়নিক ম্যাটার ছড়িয়ে পড়ছে। বর্তমানে নক্ষত্রপুঞ্জের গতিতে ত্বরন আছে, যার ফলে তাদের নিজেদের গতি বেড়েই চলেছে। কৃষ্ণ শক্তির প্রভাবে ব্যারিয়নিক ম্যাটার অভিকর্ষজ আকর্ষণের বাধা কাটিয়ে ছড়িয়ে পড়ছে। ক্রমশ এমন হতে হতে একসময় ত্বরন কমতে থাকবে। তার ফলে নক্ষত্রপুঞ্জের আপেক্ষিক গতিবেগ কমে যাবে। তারপর একদিন সব স্থির হয়ে গোটা ব্রহ্মাণ্ড সংকুচিত হতে থাকবে। গত বিগ ব্যাং থেকে প্রায় তিনশো কোটি বছর পর আবার এক বিগ ব্যাং এর উপযুক্ত পরিস্থিতি তৈরি হবে। আবার ব্রহ্মাণ্ড প্রসারিত হবে। এই ভাবেই চলতে থাকবে এক একটি ব্রহ্মকালচক্র।
তাহলে যা আমরা জানতে পারলাম তা হচ্ছে, বিশ্বব্রহ্মাণ্ড অসীম নয়। বর্তমানে যে চ্যাপ্টা আকার সে ধারন করেছে, তা সাময়িক মাত্র। এই আকারের পিছনে আছে কৃষ্ণ শক্তি। আর কৃষ্ণশক্তি থেকেই সৃষ্টি যত জড় পদার্থ ও কৃষ্ণবস্তু। কৃষ্ণশক্তি পদার্থে রূপান্তরিত হলে সৃষ্টি হয় কৃষ্ণবস্তু। শক্তি ও ভরের পরস্পর রূপ পরিবর্তনই ব্রহ্মাণ্ডের রহস্য।