முகப்பு அறிவியல் கருந்துளைகள் 14 – சுற்றியிருக்கும் அரக்கன்

கருந்துளைகள் 14 – சுற்றியிருக்கும் அரக்கன்

87
0

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

கருந்துளைகள் – அறிவியல் தொடர்

இந்த பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் எல்லாமே வெளிநேரத்தில் தான் அமைந்துள்ளது. வெளிநேரம் என்ற ஒன்றே இந்த பிரபஞ்சம் என நாம் கருதலாம். அதாவது வெள்ளை கான்வஸில் ஓவியம் வரைவதுபோல; இந்த கன்வாஸ் தான் வெளிநேரம், அதில் உள்ள ஓவியம் இந்த பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் அனைத்துப் பொருட்களும். நான், நீங்கள், உங்கள் வீட்டு டோமி நாய்க் குட்டி, உலகம், சூரியன், விண்மீன்கள், விண்மீன் பேரடைகள், கருந்துளைகள் என எல்லாமே இந்த ஓவியத்தில் இருப்பவையே! சரி குழப்பாமல் விடயத்திற்கு வருகிறேன்.

இந்த கருந்துளைகளைப் பொறுத்தவரை, நாம் ஏற்கனவே நாம் பார்த்த வரை, வெளிநேரம் என்ற ஒன்றை அது அளவுக்கதிகமாக இழுத்து வளைக்கிறது. நிகழ்வெல்லை (event horizon) என்ற ஒன்றைப் பற்றி நாம் ஏற்கனவே பார்த்துள்ளோம். இந்த நிகழ்வெல்லையை நாம் கருந்துளையின் எல்லை என்றும் அழைக்கலாம். அதாவது இந்த நிகழ்வெல்லையிலே தான் கருந்துளையின் உட்பகுதி ஆரம்பமாகிறது. அதாவது இந்த நிகழ்வெல்லையில் ஈர்ப்பு விசை அதிகரித்து, அந்தப் பகுதியின் விடுபடு திசைவேகம் ஒளியின் வேகத்தை அடைகிறது, ஆக இந்த நிகழ்வெல்லைக்குள் இருந்து எதுவும் வெளிவர முடியாது. (பொதுச் சார்புக் கோட்பாட்டுப் படி எதுவும் ஒளியைவிட வேகமாக பயணிக்க முடியாதே!).

இந்த நிகழ்வெல்லையை நோக்கி நாம் செல்லும் போது, நம்மை அவதானித்துக் கொண்டு இருப்பவருக்கு, நாம் எதோ ஸ்லொவ் மோசன் படத்தில் வருவது போல தெரியும், நாம் கருந்துளையை நெருங்க நெருங்க, நமது இயக்க வேகம் குறைவது போல தெரியும், அதேவேளை நாம் பார்க்க சிவப்பாகிக் கொண்டே வருவோம். அதற்கும் காரணம் உண்டு.

கருந்துளையை நெருங்க நெருங்க, அது வெளிநேரத்தை இழுக்கும் அளவும் அதிகரிக்கும். அபோது இதில் பயணிக்கும் ஒளியும் விரிவடையும். ஒரு ஸ்ப்ரிங்கை இருகைகளிலும் பிடித்து இழுப்பதைப் போல சிந்தித்துப் பாருங்கள். ஒளியும் ஒரு மின்காந்த அலைதான். அதுவும், நாம் பார்க்கும் நிறங்கள், அதாவது வானவில்லில் தெரியுமே எழு நிறங்கள், அவை இந்த அலைவடிவத்தில் தான் இருக்கிறது. அலைகளுக்கு அலைநீளம் என்று ஒன்று உண்டு. இதையும் இலகுவில் விளங்க வேண்டும் என்றால், கடலில் பார்க்கும் அலைகளை நினைத்துக் கொள்ளுங்கள். இப்போது ஒரு சந்தர்ப்பத்தில் 2 செக்கன் இடைவெளியில் இரண்டு அலைகள் வருகிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம். பிறகு சிறிது நேரத்தில் இரண்டு அலைகள் 10 செக்கன் இடைவெளியில் வருகின்றன. இப்போது இவற்றை வைத்துப் பார்த்தால், முன் வந்த அலைகள் அலை நீளம் குறைந்தவை, அதான் வேகமாக வந்துவிட்டதே, பின் வந்த இரு அலைகளும் அலைநீளம் கூடியவை. மிகச் சுத்தமான உதாரணம் இல்லாவிடினும் உங்களுக்கு விளங்குவதற்காக கூறினேன்.

இதே போலதான் ஒவ்வொரு நிறத்திற்கும் அலைநீளம் உண்டு. அதில் மிகவும் அலைநீளம் கூடியது சிவப்பு (அலைநீளம் 620-750 நானோமீட்டர்). மிக மிக அலைநீளம் குறைந்தது ஊதா (அலைநீளம் 380-450 நானோமீட்டர்). இங்கு ஊதா ஒளியின் அலைநீளத்தை படிப்படியாக அதிகரிக்க, கருநீலம், நீலம், பச்சை, மஞ்சள், ஆரஞ்சு கடைசியாக சிவப்பு என்று இந்த எழு நிறங்களும் வரும்.

மின்காந்த அலைகளின் முழு அலைக்கற்றைத் தொகுதி. “VISIBLE” என்ற பகுதியில், வலப்பக்கத்தில் ஊதா நிறமும், இடப்பக்கத்தில் சிவப்பு நிறமும் இருப்பதை அவதானிக்க. அலைக்கற்றைக்கு கீழுள்ள பகுதியில், குறிப்பிட்ட மின்காந்த அலையில், அலைநீளத்தோடு ஒப்பிடக் கூடிய பொருட்களை குறித்திருக்கிறார்கள். (படத்தை கிளிக் செய்தது பெரிதாக்கி பாருங்கள்)

சரி, சிவப்பின் அலைநீளத்தை இன்னும் இழுத்து பெரிதாக்கினால் என்ன ஆகும்? அது இப்போது அகச்சிவப்பு (infrared) அலையாக மாறிவிடும். அதேபோல ஊதா ஒளியின் அலைநீளத்தை குறைத்தால் அது புறஊதாக் கதிர்களாக (ultraviolet) மாறிவிடும். இவை எல்லாமே மின்காந்த அலைவீச்சில் இருக்கும் கதிர்களே. ஆனால் எம்மால், சிவப்பில் இருந்து ஊதா வரையுள்ள அலைவீச்சை மட்டுமே கண்களால் பார்க்க முடியும். இது புலனாகும் நிறமாலை (visible spectrum) / புலனாகும் அலைவீச்சு என்று அழைக்கப்படும்.

இதெல்லாம் ஏன் சொல்கிறேன்? காரணம் உண்டு. இங்கு நாம் பார்க்கவேண்டிய விடயம் என்னவென்றால் இந்த நிகழ்வெல்லையனது அதனைச் சுற்றியுள்ள வெளியை மிகக்கடுமையாக இழுப்பதனால், வெளி விரிவடைகிறது, அதில் பயணிக்கும் ஒளியும் விரிவடைகிறது, அதாவது அதன் அலைநீளம் அதிகரிக்கிறது (அந்த ஸ்ப்ரிங் உதாரணத்தை நினைத்துக் கொள்ளுங்கள்). இப்படி விரிவடைந்து, விரிவடைந்து ஒரு கட்டத்தில் எல்லா நிறங்களும் சிவப்பு நிறத்தின் அலைநீளத்திற்கு வந்துவிடும். அதானால் தான் தொலைவில் இருந்து பார்ப்பவருக்கு நிகழ்வெல்லைக்குள் விழுந்துகொண்டிருக்கும் எதுவாயினும், சிவப்பாக தெரியும். ஆனாலும் இந்த சிவப்பு நிரந்தரம் இல்லை. நிகழ்வெல்லையை நெருங்க நெருங்க ஈர்ப்பு விசை அதிகரிப்பதால், சிவப்பின் அலை நீளமும் அதிகரிக்கும், ஒரு கட்டத்தில் அது புலனாகும் சிவப்பில் இருந்து விடுபட்டு, அகச்சிவப்பு கதிர்களாக மாறிவிடும் (அதைத் தொடர்ந்து படிப் படியாக அலைநீளம் அதிகரித்து மைக்ரோவேவ், ரேடியோவேவ் என்று செல்லும்), அதனை நம்மால் பார்க்க முடியாது. ஆக கருந்துளையின் நிகழ்வெல்லையை நோக்கி விழுபவர் கொஞ்சம் கொஞ்சமாக சிவப்பாக மாறி, பின் மங்கலாக சென்று ஒரு கட்டத்தில் நிகழ்வெல்லையை கடக்கும் போது மறைந்துவிடுவார். ஆனால் இதெல்லாம் தூரத்தில் இருந்து பார்ப்பவருக்குதான்.

கருந்துளையின் நிகழ்வெல்லையை நோக்கி செல்லுபவருக்கு இப்படி நிறங்கள் மாறுவது தெரியாது, ஏன் என்றால் அவரும் சேர்ந்துதான் வெளியோடு (space) சேர்ந்து இழுபடுகிறாரே!

இப்படி வெளியோடு சேர்ந்து இழுபடுவதில் இன்னுமொரு நிகழ்ச்சியை தூரத்தில் இருந்து அவதானிப்பவர் பார்க்கக்கூடும். அதாவது நீங்கள் (கருந்துளையை நோக்கி செல்பவர்) கருந்துளையை நோக்கி தரையிறங்குவது போல செல்கிறீர்கள் என்று வைத்துக் கொள்வோம். அப்படியென்றால் கால்கள் கருந்துளையை நோக்கியும், தலை கருந்துளைக்கு எதிர் திசையிலும் இருக்கும் என்று வைத்துக் கொள்வோம். இப்போது உங்கள் தலையை இழுப்பதை விட கால்களை கருந்துளையின் ஈர்ப்பு வேகமாக இழுக்கும், இப்படி தலைக்கும் காலுக்கும் வேறுபட்ட ஈர்ப்பு விசையானது, உங்களை அப்படியே நீட்டிவிடும், அதாவது சப்பாத்தி மாவை தயார் செய்து விட்டு, அந்த உருண்டைகளை இழுத்துப் பார்த்து இருகிறீர்களா, அப்படியே இழுபட்டுக் கொண்டே வருமே, அதேபோல நீங்களும் இழுபட்டுக்கொண்டே வந்து ஒரு கட்டத்தில் உங்கள் உடம்பில் உள்ள அணுக்கள் வரை இப்படி இழுபட்டு சிதைந்துவிடும்.

blackhole_pastabarbecue_2_0

வெளியில் இருந்து பார்க்கும் ஒருவருக்கு, நாம் கருந்துளையின் நிகழ்வெல்லையை கடப்பதை பார்க்கவே முடியாது. எப்படி நிகழ்வெல்லை வெளியை இழுக்கிறதோ, அதேபோலே அது நேரத்தையும் அல்லவா இழுக்கிறது. இதப் பற்றி நாம் ஏற்கனவே தெளிவாக பார்த்துவிட்டோம், இருந்தும் இங்கு மீண்டும் சொல்வதற்கான காரணம், மீண்டும் ஒருமுறை புரியவைப்பதற்காகவே.

வெளியில் இருந்து பார்ப்பவருக்கு, நிகழ்வெல்லையை கடக்க முடிவிலி அளவு நேரம் ஆகும் போல தோன்றும். ஏன் என்றால் கருந்துளையின் நிகழ்வெல்லை வெளிநேரத்தை (space-time) மிக மிக அதிகமாக, கிட்டத்தட்ட முடிவிலி அளவிற்கு இழுத்து வளைத்துள்ளது. ஆனால் நிகழ்வெல்லையை கடப்பவருக்கு இந்தப் பிரச்சினை எல்லாம் இல்லை, அவர் சாதாரணமாக நிகழ்வெல்லையை கடந்துசென்றுவிடுவார்.

ஆனால் உள்ளே கடந்து சென்றுவிட்டால்த்தான் திரும்ப முடியாதே.

கருந்துளைக்குள் என்ன இருக்கும்? அதாவது நிகழ்வெல்லையின் உட்பகுதியில் என்ன இருக்கும் என்று பார்க்கலாம். அதற்கு முதல் ஒரு சிறிய எச்சரிக்கை. இனி நாம் பார்க்கபோகும் விடயங்கள், கணிதவியல் / இயற்பியல் துறையின் ஒரு எல்லையில் இருக்கும் கருத்துக்கள். இவை இன்னமும் பூரணமாக ஆராயப்படாத ஒன்று. நமக்குத் தெரிந்த இயற்பியல் / கணிதவியல் விதிகளைப் பயன்படுத்தி இப்படித்தான் இருக்கலாம் என்று கருதுகிறோம். எதிர்காலத்தில் இவற்றை வாய்ப்புப் பார்க்க சந்தர்பங்கள் அமையலாம்.

சரி செல்வோம் உள்ளிருக்கும் அரக்கனை நோக்கி.

தொடரும்.

படங்கள்: இணையம்