கருந்துளைகள் 08 – வரலாறு மாறுமோ?

இது ஒரு தொடர் பதிவு, மற்றைய பகுதிகளையும் படிக்க, கீழுள்ள லிங்க்கை கிளிக் செய்யவும்.

கருந்துளைகள் – அறிவியல் தொடர்

நமது சூரியனை விட 1.4 தொடக்கம் 3 மடங்கு திணிவுள்ள மையப்பகுதியை கொண்ட விண்மீன்கள் நியூட்ரான் விண்மீன்களாக மாறும் என்று நாம் பார்த்தோம். அப்படியென்றால் ஒரு விண்மீனின் மையப்பகுதியின் திணிவு 3 சூரியத் திணிவைவிட அதிகமாக இருப்பின் என்ன நடக்கும்?

ஒரே வார்த்தையில் அது கருந்துளையாகிவிடும் என்று சொல்லவிடாமல், அது எவ்வாறு நடைபெறுகிறது என்று படிப் படியாக பார்போம்.

நான் முன்னரே சொன்னதுபோல, கருந்துளைக்கான ஐடியா, நியூட்டன் காலத்திலேயே இருந்திருந்தாலும், ஐன்ஸ்டீனின் பொதுச் சார்புக் கோட்பாடே முதன் முதலில் கருந்துளை இருப்பதற்கான கணித ரீதியான சமன்பாடுகளை வெளிக்கொண்டு வந்தது. 1915இல் ஐன்ஸ்டீன் தனது சார்புக் கோட்பாட்டை வெளியிட்டாலும், அவரது சார்புச் சமன்பாடுகளுக்கு தீர்வை முதன் முதலில் கண்டவர், கார்ல் சுவர்ட்சில்ட் (Karl Schwarzschild 1873 – 1916). கார்லிற்கு பின்னர் வேறு பலரும் இந்த தீர்வை உறுதிப்படுத்தினாலும், இன்று இந்த தீர்வு “சுவர்ட்சில்ட் ஆரை” (Schwarzschild radius) என அழைக்கப்படுகிறது.

சுவர்ட்சில்ட் ஆரை என்றால் என்னவென்று பார்த்துவிடுவோம். அதாவது, சுவர்ட்சில்ட் ஆரை என்பது ஒரு கோளத்தின் ஆரை – ஒரு பொருளின் திணிவை, இந்த சுவர்ட்சில்ட் ஆரை அளவுள்ள கோளத்தின் அளவுக்கு சுருக்கினால், இக் கோளத்தின் விடுபடு திசைவேகம் (escape velocity) ஒளியின் வேகமாக இருக்கும்! ஆக அந்தக் கோளத்தில் இருந்து ஒளியும் தப்பிக்க முடியாது. 1920 களில் சுவர்ட்சில்ட் இதை வெளியிட்ட போது, ஒருவரும் இதை கருந்துளைகளோடு ஒப்பிட்டு பார்க்கவில்லை. பெரும்பாலான கணிதவியலாலர்களும், இயற்பியலாளர்களும் இது பொதுச் சார்புக் கோட்பாட்டில் உள்ள ஒரு முரண்பாடு என்றே கருதினர். ஆனால் 1931இல் சுப்பிரமணியன் சந்திரசேகர் ஒரு புதிய பாதையை தொடக்கிவிட்டார்.

சுபிரமணியன் சந்திரசேகர்

சுப்பிரமணியன் சந்திரசேகர் (1910-1995) – கருந்துளைகள் சார்ந்த இயற்பியல் விதிகளுக்கான முன்னோடியான கணிதவியல் சமன்பாடுகளை நிறுவியதற்காக நோபல் பரிசு பெற்ற ஒரு தமிழர்! இந்தியாவில் பிறந்து வளர்ந்து, சிகாகோ பல்கலைகழகத்தில் பேராசிரியராக இருந்தவர். இவர் கருந்துளைகள் பற்றிய ஆராய்ச்சிக்கு என்ன செய்தார் என்று பார்ப்போம்.

வெள்ளைக் குள்ளன் (white dwarf) என்று ஒரு வகையான விண்மீன்களைப் பற்றி முன்பு சொல்லியிருந்தேன் (வெள்ளைக்குள்ளனைப் பற்றி பாகம் 5 இல் பார்த்துள்ளோம்). இந்த வெள்ளைக் குள்ளனின் அளவு சூரிய திணிவில் 1.44 மடங்குக்கு அதிகமாக இருக்க முடியாது என்று சந்திரசேகர், பொதுச் சார்புக் கோட்பாட்டு விதிகளைப் பயன்படுத்தி கணக்கிட்டார், அதுவும் தனது 19ஆவது வயதில்! (தற்போது நீங்கள் திறந்திருக்கும் வாயை மூடிக்கொள்ளலாம்). இன்று இந்த திணிவின் அளவு சந்திரசேகர் வரையறை என்று அழைகப்படுகிறது. புதிய ஆய்வின் படி, தற்போது ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட இந்த திணிவின் அளவு 1.39 சூரியத் திணிவுகளாகும்.

நாம் ஏற்கனவே பார்த்தபடி (பாகம் 5இல்), ஒரு வெள்ளைக்குள்ளனாக மாறிய விண்மீன் தனது ஈர்ப்புவிசையால் மேலும் சுருங்காமல் அதன் நிலையை பேணுவதற்கு இலத்திரன்களின் அழுத்தம் காரணம். அப்படியென்றால், சந்திரசேகரின் கணக்குப்படி, ஒரு விண்மீனின் மைய்யப்பகுதியின் திணிவு 1.44 மடங்கு சூரியத் திணிவைவிட அதிகமாக இருப்பின், இலத்திரன்களின் அழுத்தம் கூட, அதன் ஈர்ப்பு விசைக்கு தாக்கு பிடிக்காது. ஆகவே அந்த விண்மீன் முடிவிலி அளவு சுருங்கிவிடும்! அல்லது எவ்வளவு தூரம் சுருங்கும் என பொ.சா.கோவை வைத்து கணக்கிட முடியாது என்று சந்திரசேகர் காட்டினார்.

ஆர்தர் எடிங்க்டன்

வில்லன் இல்லாவிட்டால் கதை சூடுபிடிக்காதல்லவா! வந்துவிட்டார் வில்லன் ஆர்தர் எடிங்க்டன் (Arthur Eddington). சந்திரசேகர் இவரிடம்தான் ஆராய்ச்சி உதவியாளராக இருந்தார். சந்திரசேகரின் இந்த கணிதவியல் முடிவை எடிங்க்டன் ஏற்றுக் கொள்ளவில்லை. அப்போதிருந்த பெரும்பாலான இயற்பியலாளர்கள் போல, கருந்துளை என்று ஒன்று இயற்கையில் இருக்கும் என எடிங்க்டன் நம்பவில்லை, அதுவொரு பொ.சா.கோவில் உள்ள கணிதவியல் முரண்பாடு என்றே அவர் கருதினார். ஆனால் இப்போது சந்திரசேகரின் ஆராய்ச்சி முடிவு, கருந்துளைகள் போன்ற அமைப்பு கட்டாயம் பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் என்று சொல்லுகிறதே. முடியாது! முடியவே முடியாது!! நிச்சயமாக, இதைப் போல விண்மீன்கள் முடிவிலியளவு சிறிதாக சுருங்குவதை தடுக்க இயற்கையில், இன்னும் நாம் கண்டுபிடிக்கப்படாத ஒரு விதி இருக்கும் என்று நம்பினார்.

பழைய தமிழ் பட வில்லன், நம்பியார் போல கையைப் பிசைந்துகொண்டே, “என்னடா சந்திரசேகரா, நான் என்ன செய்ய சொன்னா நீ என்ன செய்து வச்சிருக்கே?” என்று கேட்டது மட்டுமல்லாது, சந்திரசேகரின் ஆராச்சி துறையையே வேறு திசைக்கு மாற்றிவிட்டார். எடிங்க்டன் அப்போது மிகப் புகழ்பெற்ற ஒரு அறிவியலாளராக இருந்ததனால், சந்திரசேகரின் ஆராய்ச்சி முடிவில்  உடன்பட்ட பவுளி (Pauli), போர் (Bohr) போன்ற இயற்பியலாளர்களும் சந்திரசேகருக்கு சாதகமாக குரல்கொடுக்கவில்லை. அப்படி அவர்கள் குரல்கொடுத்திருந்தால், வரலாறு சற்றேமாறித்தான் போயிருக்கும்.

ரோபர்ட் ஓபன்கைமர்

சிறிது காலத்திற்கு சந்திரசேகரின் வரையறை மற்றும் அவரது ஆராய்ச்சி, இயற்பியல் சமூகத்தால் மறக்கப்படிருந்தாலும், 1939 களில் ரோபர்ட் ஓபன்கைமர் (Robert Oppenheimer) என்ற இயற்பியலாளர், அவர்தான் முதல் அணுகுண்டை உருவாகிய புண்ணியவான் (அனுகுண்டின் தந்தை என்றும் செல்லமாக அழைகிறார்கள்??!!), 1.4 சூரியத்திணிவை விட அதிகமாகவும், அதேவேளை 3 சூரியத்திணிவை விட குறைவாகவும் இருந்தால், அந்த விண்மீன் நியூட்ரான் விண்மீனாக மாறும் அதேவேளை, ஒரு விண்மீனின் மையப்பகுதியின் திணிவு 3 சூரியத் திணிவைவிட அதிகமாக இருப்பின், இயற்கையில் இருக்ககூடிய எந்தவொரு விதியும், அந்த விண்மீன் சுருங்கி கருந்துளையாவதை தடுக்கமுடியாது என நிறுவினார். அதுமட்டுமல்லாது, ஓபன்கைமருடன் அவரது சகாக்களும் சேர்ந்து சுவர்ட்சில்ட் ஆரை அளவுள்ள அளவிற்கு அந்த விண்மீன்கள் வரும்போது, அந்தக் கோளத்தினுள் துடிக்கும் நேரமும் நின்றுவிடும் என்றும் கூறினார். இதனால் அந்த விண்மீன்களுக்கு இவர்கள் “உறைந்த விண்மீன்கள்” என்று பெயரும் வைத்தனர்.

அது என்ன உறைந்த விண்மீன்கள்? அடுத்ததாக பார்ப்போம்.

படங்கள்: இணையம்