কী সঙ্কেত ভেসে আসে - গৌতম গঙ্গোপাধ্যায়

১০০৬ সাল। হঠাৎ জাপান থেকে উত্তর আমেরিকা, চিন থেকে ইটালি, সারা পৃথিবীর আকাশে দেখা দিল এক নতুন তারকা। বৃক নক্ষত্রমণ্ডলের নতুন তারাটা এতই উজ্জ্বল যে তাকে দিনের বেলায় দেখা যাচ্ছিল। মিশরের রাজজ্যোতির্বিদ আলি ইবন রিজোয়ান দেখলেন যে বাড়তে বাড়তে এক সময় তারাটার ঔজ্জ্বল্য পূর্ণিমার চাঁদের চারভাগের এক ভাগ হয়ে দাঁড়িয়েছে। কিছুদিন পরে তারাটা আবার মিলিয়ে গেল।

এই প্রথম নয়, শেষও নয়। ইতিহাসে দেখা যায় ১৮৫ সালে সেন্টর নক্ষত্রপুঞ্জে এবং ১০৫৪ সালে কর্কট নক্ষত্রমণ্ডলে হঠাৎ করে নতুন উজ্জ্বল তারা কিছুদিনের জন্য দেখা দিয়েছিল। ১৫৭২ সালে শর্মিষ্ঠা তারামণ্ডলে যে নতুন তারা জ্বলে উঠেছিল, বিখ্যাত জ্যোতির্বিজ্ঞানী টাইকো ব্রাহে তা পর্যবেক্ষণ করেছিলেন। তার বত্রিশ বছর পরে সর্পধারী তারামণ্ডলের নতুন তারা নিরীক্ষণ করবেন টাইকোর প্রাক্তন সহকারী আরো বিখ্যাত বিজ্ঞানী জোহানেস কেপলার। এই ক্ষণস্থায়ী উজ্জ্বল নক্ষত্ররা বিজ্ঞানীদের চিন্তায় ফেলেছিল। তাঁরা অবশেষে বুঝতে পারলেন এ হল নক্ষত্রদের মৃত্যুযন্ত্রণার প্রকাশ। সেই মৃত নক্ষত্রদের সম্পর্কে আজ লিখতে বসেছি। তার আগে একটু সাম্প্রতিক ইতিহাসের পাতা উলটে নেয়া যাক।

১৯৬৭ সাল। কেমব্রিজে মুলার্ড রেডিও মানমন্দিরে পিএইচডির জন্য অ্যান্টনি হিউইশের অধীনে গবেষণা করছিলেন চব্বিশ বছরের আইরিশ তরুণী জোসেলিন বেল, পরবর্তী কালে জোসেলিন বেল বার্নেল। তিনি কোয়াসার নামের এক ধরনের জ্যোতিষ্কের সন্ধান করছিলেন। বেল দেখলেন দিনের একটা নির্দিষ্ট সময় আকাশের এক বিশেষ অঞ্চল থেকে রেডিও সঙ্কেত ভেসে আসছে। মহাকাশ থেকে রেডিও তরঙ্গ নতুন কিছু নয়, নানা ভাবে রেডিও সঙ্কেত তৈরি হতে পারে। আমাদের সৌরজগতে সূর্য বা বৃহস্পতিও রেডিও উৎস। কিন্তু এই সঙ্কেত বিশ্লেষণ করে বেল ও তাঁর মাস্টারমশাই হিউইশ দুজনেই অবাক হয়ে গেলেন, এত নিয়মিত সঙ্কেত কখনো তাঁরা দেখেন নি। দুটি রেডিও কম্পনের মধ্যে সময়ের পার্থক্য সবসময় ১.৩ সেকেন্ড। (পরে ভালো করে মেপে দেখা গেছে ঠিক ১.৩৩৭৩০ সেকেন্ড।) প্রথম সঙ্কেত ধরা পড়েছিল ৬ আগস্ট, বেলরা নিশ্চিত হলেন সেবছরের ২৮ নভেম্বর। প্রথম প্রথম তাঁরা ভেবেছিলেন যে হয়তো সামরিক বা বেতারপ্রচারের কোনো সঙ্কেত তাঁদের দূরবিনে ধরা পড়েছে। কিন্তু দেখা গেল পরপর দুদিনে সঙ্কেত আসছে চব্বিশ ঘণ্টা নয়, তেইশ ঘণ্টা ছাপ্পান্ন মিনিট পরে। অর্থাৎ সৌর দিন নয়, সঙ্কেত ভেসে আসছে নাক্ষত্র দিনের হিসাবে। তার অর্থ এই সঙ্কেতের উৎস দূর মহাকাশ। (সৌর দিন ও নাক্ষত্র দিনের সম্পর্কে এই লেখার শেষে আলোচনা করা আছে।)

শিক্ষক-ছাত্রীর মনে একবারের জন্য হলেও ভিনগ্রহীদের কথা এসেছিল। তাই তাঁরা নিজেদের মধ্যে আলোচনার জন্য এই রেডিও উৎসের নাম দিয়েছিলেন এক নম্বর লিটল গ্রিন ম্যান, সংক্ষেপে এলজিএম-১। কিন্তু জোসেলিন শীগগিরই দেখলেন মহাকাশের আরো তিন জায়গা থেকে এই রকম সঙ্কেত তাঁর রিসিভারে ধরা পড়ছে। ছায়াপথের এই সব নক্ষত্র থেকে আমাদের কাছে আলো পৌঁছোতে সময় নেয় হাজার হাজার বছর। তাই ভিনগ্রহে সভ্যতা থাকলেও তারা সবাই একই সঙ্গে আমাদের পৃথিবীর উদ্দেশ্যে সঙ্কেত পাঠাবে কেন? বিশেষ করে সেই সঙ্কেত যখন যাত্রা শুরু করেছিল, তখন পৃথিবীতে রেডিও আবিষ্কার হয়নি, হয়তো মানুষ তখনো জঙ্গলে জঙ্গলে ঘুরে বেড়াচ্ছে। তাই এলজিএমদের নাম্বার এক থেকে বেড়ে আর দুইয়ে পৌঁছলো না।

১৯৬৭ সালে জোসেলিন বেল (আলোকচিত্রঃ রজার হাওয়ার্থ- Flickr, CC BY-SA 2.0, উৎস)

বেল-হিউইশদের কাজে উৎসাহিত হয়ে আরো অনেক বিজ্ঞানী এই ধরনের রেডিও উৎস খুঁজতে শুরু করলেন। ১৯৬৮ সালের মধ্যেই অনেকগুলো খুঁজে পাওয়াও গেল। খুব নিয়মিত রেডিও তরঙ্গের কম্পন বা পালস পাঠাচ্ছে, তাই এদের নাম দেওয়া হল পালসার। এদের মধ্যে একটা ছিল কর্কট নক্ষত্রমন্ডলে যেখানে ১০৫৪ সালে নতুন তারা দেখা গিয়েছিল। আগেই সেখানে দূরবিনে ধরা পড়েছিল মৃত তারার শেষ চিহ্ন এক নীহারিকা। কর্কট নীহারিকার কাছে যে একটা রেডিও উৎস আছে তা ১৯৬৫ সালেই হিউইশ ও স্যামুয়েল ওকোয়ে দেখেছিলেন। পরবর্তীকালে বোঝা গেল সেটা একটি পালসার। পরপর দুটি পালসের মধ্যে সময়ের পার্থক্যকে আমরা বলি কম্পনকাল। কর্কট পালসারের ক্ষেত্রে এর মান মাত্র ৩৩.৫ মিলিসেকেন্ড অর্থাৎ ০.০৩৩৫ সেকেন্ড। আজ পর্যন্ত প্রায় আড়াই হাজার পালসার বিজ্ঞানীরা খুঁজে পেয়েছেন। আমাদের ছায়াপথ আকাশগঙ্গার বাইরেও তাদের পাওয়া গেছে। আমাদের ছায়াপথের পালসারদের সবচেয়ে কম কম্পনকাল পাওয়া গেছে ১.৪ মিলিসেকেন্ড। পালসারদের কম্পনকাল এতটাই নিয়মিত যে কখনো কখনো তা আমাদের সবচেয়ে ভালো পারমাণবিক ঘড়ি বা অ্যাটমিক ক্লকের সঙ্গে তুলনীয়।

কর্কট নীহারিকা, এর কেন্দ্রে আছে একটি পালসার (আলোকচিত্রঃ নাসা)

১৯৭৪ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার দুজনকে দেওয়া হয়। তাঁদের মধ্যে একজন ছিলেন অ্যান্টনি হিউইশ। পালসার আবিষ্কারের জন্য তাঁকে মনোনীত করা হয়েছিল। জোসেলিনকে মনোনীত করা হয়নি। তাঁকে বাদ দেওয়ার জন্য নোবেল কমিটির তীব্র সমালোচনা হয়েছিল। জোসেলিন অবশ্য পুরস্কারের বিষয়টাকে এড়িয়ে গিয়ে বলেছিলেন যে খু্ব ব্যতিক্রমী ক্ষেত্র ছাড়া ছাত্র গবেষকদের পুরস্কার দিলে নোবেলেরই গুরুত্ব কমে যাবে। তিনি বিনয়ের সঙ্গে বলেছিলেন তাঁর নিজের কাজকে তিনি সেই ব্যতিক্রমের মধ্যে মনে করেন না। তিনি যাই বলুন, বিজ্ঞানীদের সিংহভাগ বিশ্বাস করেন জোসেলিনকে বঞ্চিত করাটা অন্যায় হয়েছিল।

পালসার কী? কেমন ভাবে সে এত নিয়মিত রেডিও সঙ্কেত পাঠায়? আবিষ্কারের অল্পদিনের মধ্যেই বিজ্ঞানীরা বুঝতে পারেন যে পালসাররা হল অত্যন্ত দ্রুতবেগে ঘূর্ণমান নিউট্রন তারা। আমরা জানি পরমাণুর নিউক্লিয়াসে দু ধরনের কণা থাকতে পারে, প্রোটন ও নিউট্রন। নিউট্রনের কোনো বৈদ্যুতিক আধান নেই। নিউট্রন তারার কথা ওয়াল্টার বাডে ও ফ্রিজ জুইকি বলেছিলেন ১৯৩৩ সালেই, নিউট্রন আবিষ্কারের দুবছরের মধ্যে। তবে পালসার আবিষ্কারের আগে সে ধরনের তারাদের সন্ধান পাওয়া যায়নি। দেখা যাক নিউট্রন তারা কী? কেমন করে তার সৃষ্টি?

নিউট্রন তারা হল সূর্যের থেকে কয়েকগুণ ভারী তারার জীবনের শেষ পর্যায়। নক্ষত্ররা হল উত্তপ্ত গ্যাসের বিশাল বিশাল মেঘ। সেই মেঘ নিজের মাধ্যাকর্ষণের টানে ছোট হতে চায়। কে তাকে বাধা দেয়? নক্ষত্রদের অভ্যন্তরে ঘটে নিউক্লিয় সংযোজন বিক্রিয়া, যেমন আমাদের সূর্যের কেন্দ্রে হাইড্রোজেনের নিউক্লিয়াস অর্থাৎ প্রোটনরা যুক্ত হয়ে হিলিয়ামের নিউক্লিয়াস তৈরি করছে। একই সঙ্গে এই বিক্রিয়াতে তৈরি হয় প্রচুর তাপ। এই বিক্রিয়াই নক্ষত্রের শক্তির উৎস। এর জন্য গ্যাসও থাকে উত্তপ্ত। উত্তপ্ত গ্যাসের চাপ খুব বেশি। এই চাপ এবং তারাদের থেকে যে আলো বেরোয় তার চাপ মাধ্যাকর্ষণের বিপরীতে কাজ করে। এই দুই বল সাম্যাবস্থায় থাকে, তাই নক্ষত্র প্রসারিত বা সংকুচিত হয় না।

হাইড্রোজেন ফুরিয়ে গেলে গ্যাসের চাপ কমে যায়, তখন নক্ষত্র সঙ্কুচিত হয়, একই সঙ্গে তাপমাত্রা আবার বেড়ে যায়। তখন সংযোজন বিক্রিয়ায় হিলিয়াম থেকে কার্বন, অক্সিজেন, নিয়ন, সিলিকন, লোহা - পরপর তৈরি হতে পারে নতুন নতুন মৌলের নিউক্লিয়াস। একটা কথা মনে রাখতে হবে। সব নক্ষত্র এই সব স্তরগুলোর মধ্যে দিয়ে যায় না। যে তারার ভর যত বেশি, সে তত বেশি স্তর অতিক্রম করে।

একমাত্র খুব ভারী তারারাই যে লোহা তৈরি করতে পারে তার কারণ কী? নিউক্লিয়াসদের সবার আধান ধনাত্মক, তারা একে অপরকে বিকর্ষণ করে। কিন্তু সংযোজন বিক্রিয়ার জন্য তাদেরকে একে অন্যের কাছাকাছি আসতে হবে। উচ্চ তাপমাত্রায় নিউক্লিয়াসদের গতিশক্তি বেশি, তখন তারা বিকর্ষণকে কিছুটা উপেক্ষা করে পরস্পরের কাছে আসতে পারে। হাইড্রোজেনের নিউক্লিয়াস মানে একটা প্রোটন। ধরা যাক কার্বন, তার নিউক্লিয়াসে আছে ছটা প্রোটন। তাহলে দুটো প্রোটন যে বলে পরস্পরকে বিকর্ষণ করবে, একই দূরত্বে থাকা দুটো কার্বন নিউক্লিয়াসের মধ্যে বিকর্ষণ বল তার ছত্রিশ গুণ। দুটো ভারী নিউক্লিয়াস মিলে তাদের থেকে ভারী নিউক্লিয়াস তৈরি করতে পারে। কিন্তু ভারী নিউক্লিয়াসদের কাছাকাছি আনতে গেলে তাপমাত্রা বেশি হওয়া দরকার। যে তারার ভর যত বেশি, তার তাপমাত্রা তত বেশি। যদি তারকা যথেষ্ট ভারী না হয়, তাহলে একসময় সংযোজন প্রক্রিয়া বন্ধ হয়ে যায়।

কিন্তু সবচেয়ে ভারী নক্ষত্রেও এই সংযোজন প্রক্রিয়া এক সময় থামতে বাধ্য, কারণ একবার লোহা তৈরি হওয়ার পরে বিক্রিয়া আর চলতে পারে না। লোহার সঙ্গে অন্য নিউক্লিয়াসের সংযোজন বিক্রিয়ায় শক্তি তৈরি হয় না, বরঞ্চ শক্তি খরচ হয়ে যায়। সেজন্য এই বিক্রিয়া শুরু হলে নক্ষত্র ঠাণ্ডা হতে থাকে। তাপমাত্রা কমে গেলে গতিশক্তি কমে যায়, তাই সংযোজন বিক্রিয়া বন্ধ হয়ে যায়। নক্ষত্রটার যদি সূর্যের কাছাকাছি ভর হয় তাহলে সে শেষ পর্যন্ত শ্বেত বামনে পরিণত হবে। কিন্তু বিজ্ঞানী সুব্রহ্মনিয়ান চন্দ্রশেখর দেখিয়েছিলেন যে সূর্যের থেকে যে তারার কেন্দ্রীয় অংশের ভর ১.৪ গুণ বেশি, সে আর শ্বেত বামন হতে পারবে না। (চন্দ্রশেখরের এই গবেষণা সম্পর্কে এখানে পড়তে পারো।) কিন্তু তার থেকেও ভারী তারাগুলোর ভবিতব্য কী?

বিক্রিয়া যখন বন্ধ হয়ে গেল, ভারী তারাগুলোর কেন্দ্রে তখন আছে লোহা। বিক্রিয়া বন্ধ হওয়ার সঙ্গে সঙ্গে মাধ্যাকর্ষণকে আটকানোর মতো বল অর্থাৎ গ্যাসের বা বিকিরণের চাপ প্রায় লুপ্ত হয়ে গেল। বিপুল ভরের জন্য নক্ষত্রের বাইরের অংশের উপর মাধ্যাকর্ষণের টান খুব বেশি, তাই তা তীব্র বেগে কেন্দ্রের উপর এসে পড়ে। কেন্দ্রের পদার্থের উপর চাপের ফলে তার ঘনত্ব অনেক গুণ বেড়ে যায়। ওই ঘনত্বে ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসের মধ্যে ঢুকে প্রোটনের সঙ্গে বিক্রিয়া করে নিউট্রন তৈরি করে। এভাবে কেন্দ্রটা শুধুমাত্র নিউট্রন দিয়ে তৈরি পদার্থে পরিবর্তিত হয়ে যায়। এর ঘনত্ব এতই বেশি যে এক চামচ এ ধরনের পদার্থের ভর হয় প্রায় একশ কোটি টন।

এখানেই শেষ নয়। একটা স্প্রিংকে খুব জোরে চাপ দিলে সে যেমন রিবাউন্ড বা প্রতিক্ষেপ করে, নক্ষত্রের কেন্দ্রও ঠিক তেমনি করে। প্রতিক্ষেপ এত শক্তিশালী হয় যে নক্ষত্রের কেন্দ্র বাইরের অংশকে মহাকাশে তীব্র বেগে ছুঁড়ে ফেলে দেয়। এই ঘটনাকে আমরা বলি সুপারনোভা বা অতিনোভা বিস্ফোরণ। এই তীব্র বিস্ফোরণে কিছুদিনের জন্য তারার ঔজ্জ্বল্য এতটাই বেড়ে যায় যে গোটা ছায়াপথের সব তারার মোট ঔজ্জ্বল্যকে ছাপিয়ে যায়। তবে সুপারনোভাতে নির্গত শক্তির পরিমাণ আসলে আরো অনেক বেশি, মোট শক্তির দশহাজার ভাগের মাত্র একভাগকে আমরা আলো হিসাবে দেখতে পাই। কেন্দ্রে পড়ে থাকে নিউট্রন দিয়ে তৈরি একটা গোলক যার ব্যাস হয় দশ কিলোমিটারের কাছাকাছি আর ভর হয় সূর্যের দু’গুণের মতো। এই হল নিউট্রন তারা। সুপারনোভা বিস্ফোরণের তীব্রতা এতই বেশি যে আমাদের থেকে কয়েক হাজার আলোকবর্ষ দূরে হলেও তাকে দিনের আলোতে দেখা যেতে পারে। সে জন্যই মনে হয় যেন এক নতুন তারা জন্ম নিয়েছে। লেখার শুরুতে যে ক্ষণস্থায়ী উজ্জ্বল তারাদের কথা বলেছিলাম, তারা হল আসলে সুপারনোভা।

(এখানে একটা কথা বলে রাখি। সহজ করে বলতে গিয়ে অধিকাংশ কথা বাদ পড়ে গেছে। যেমন সবচেয়ে ভারী তারাদের অন্তিম পরিণতি নিউট্রন তারা নয়, কৃষ্ণ গহ্বর। সুপারনোভা একমাত্র বেশি ভরের তারাদের মৃত্যুর সময় তৈরি হয় না, তার অন্য পথও আছে। যেমন একটি শ্বেত বামন ও একটি সাধারণ নক্ষত্র কেমন ভাবে সুপারনোভা তৈরি করে, তা এই অ্যানিমেশনে দেখানো হয়েছে। তবে সে সমস্ত কথার জন্য আমাদের আলোচনাতে কোনো পরিবর্তন হবে না।)

এবার নিউট্রন তারা ও পালসারের প্রসঙ্গে আসা যাক। নিউট্রন তারা থেকে এত নিয়মিত কম্পন বেরোয় কেন? কেনই বা পরপর দুটো কম্পনের মধ্যে সময়ের তফাত এত কম? নিউট্রন তারার ঘূর্ণন বেগ খুব বেশি হতে পারে। পৃথিবী বা গ্রহদের মতোই তারারাও সাধারণত নিজের অক্ষের চারদিকে পাক খায়। যেমন সূর্যের বিষুবরেখা একবার পাক খেতে সময় নেয় সাড়ে চব্বিশ দিনের মতো। অন্য তারাদের ক্ষেত্রেও পাক খেতে কয়েকদিন লাগে। সূর্যের ব্যাসার্ধ হল সাত লক্ষ কিলোমিটার। আরো ভারী তারাদের ব্যাসার্ধ আরো বেশি। নক্ষত্রের কেন্দ্রের বিপুল ভর যখন মাত্র দশ কিলোমিটারের মধ্যে সংকুচিত হয়, তখন কৌণিক ভরবেগের সংরক্ষণ সূত্র মেনে তার ঘূর্ণন বেগ বেড়ে যেতে পারে একশো কোটি গুণ। ফলে এক সেকেন্ডের মধ্যেই সে তার নিজের চারদিকে কয়েকশো বার পাক খায়।

একই সঙ্গে নক্ষত্রের যে চৌম্বক ক্ষেত্র, তাও নক্ষত্রের সংকোচনের ফলে বেড়ে যায় একশো কোটি গুণেরও বেশি। আমরা পৃথিবীতে যে চুম্বক ক্ষেত্র বানাতে পারি, নিউট্রন তারার চৌম্বক ক্ষেত্র তার থেকে কোটি কোটি গুণ বেশি শক্তিশালী। সে জন্য নিউট্রন তারাকে একটা অত্যন্ত শক্তিশালী চুম্বক বলে মনে করতে পারি। আমাদের পৃথিবী উত্তর ও দক্ষিণ মেরুর যোগকারী সরলরেখাকে অক্ষ করে ঘুরছে। পৃথিবীর মেরু ও চৌম্বক মেরু আলাদা। তার ফলে পৃথিবীকে যদি একটা চুম্বক মনে করি, তাহলে দেখে যাবে যে সেই চুম্বকটা ঘূর্ণন অক্ষের সঙ্গে তেরচাভাবে পাক খাচ্ছে। নিউট্রন তারার ক্ষেত্রেও এই রকম হতে পারে। সঙ্গের ছবিটা দেখলে বুঝতে সুবিধা হবে। চৌম্বক বলরেখা বরাবর ইলেকট্রন বা অন্যান্য আধানযুক্ত কণা যায়। কোনো চুম্বক এ ভাবে পাক খেলে এই কণাদের জন্য চুম্বকের অক্ষ বরাবর তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ (অর্থাৎ আলো বা রেডিও তরঙ্গ) নির্গত হয়। এ ভাবেই নিউট্রন তারা থেকে রেডিও সঙ্কেত আমাদের কাছে পৌঁছয়।

নিউট্রন তারার ঘূর্ণন অক্ষ (spin axis) চৌম্বক অক্ষের (magnetic axis) সঙ্গে কোণ করে আছে। ফলে চৌম্বক অক্ষ ঘূর্ণন অক্ষের চারপাশে ঘোরে। ছবিতে চৌম্বক বলরেখা (magnetic field lines) দেখানো হয়েছে। চৌম্বক অক্ষ বরাবর রেডিও তরঙ্গ নির্গত হয়। (চিত্রঃ নাসা)

পালসার থেকে তরঙ্গ বেরোনোর অন্য পদ্ধতিও আছে। নাসার এই অ্যানিমেশন ক্লিপগুলোতে দেখানো হয়েছে নিউট্রন তারার প্রবল মাধ্যাকর্ষণের টানে কাছের এক সাধারণ তারা থেকে পদার্থ গিয়ে নিউট্রন তারার উপর পড়ছে এবং চৌম্বক অক্ষ বরাবর তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ বেরোচ্ছে। এই তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ সাধারণত এক্স রশ্মি রূপে বেরোয়। এসব ক্ষেত্রে পালসারের আবর্তন বেগ এত বেড়ে যেতে পারে যে তার পক্ষে সেকেন্ডে এক হাজার বার নিজের চারদিকে পাক খাওয়া সম্ভব।

তরঙ্গ যেহেতু চৌম্বক অক্ষ বরাবর বেরোয়, তাই আমরা যদি সেই অক্ষের সোজাসুজি থাকি, তবেই একমাত্র তাকে ধরতে পারব। তাই এখনো পর্যন্ত আমাদের ছায়াপথেই দু’হাজারের কাছাকাছি পালসার খুঁজে পাওয়া গেলেও তা পালসারের মোট সংখ্যার এক ভগ্নাংশ। অধিকাংশ পালসারকে চিহ্নিত করা আমাদের পক্ষে সম্ভব নয়, কারণ তাদের থেকে সঙ্কেত আমাদের কাছে আসছে না। শুধু তাই নয়, চৌম্বক অক্ষ পাক খেতে খেতে আমাদের সৌরজগতের দিকে মুখ করার পরেই আবার সরে যায়। তাই প্রতিবার ঘূর্ণনের সময় যখন অক্ষটা যখন আমাদের দিকে নির্দেশ করে তখন তার থেকে আসা রেডিও তরঙ্গ আমাদের যন্ত্রের দিকে রওনা দেয়। আমাদের ছায়াপথে সবচেয়ে দ্রুত যে পালসার আমাদের চোখে ধরা পরেছে, সে নিজের অক্ষের চারদিকে এক সেকেন্ডে ৭০৭ বার পাক খাচ্ছে। তার মানে ১.৪ মিলিসেকেন্ড অন্তর তার অক্ষ পৃথিবীর দিকে আসে। সেজন্য ঠিক ১.৪ মিলিসেকেন্ড অন্তর আমাদের রেডিও টেলিস্কোপে তার সঙ্কেত আসে। সেই রকমই অন্যান্য পালসার প্রতিবার পাক খাওয়ার সময় একবার পৃথিবীর দিকে যদি তাক করে, তাহলে আমরা সেই সঙ্কেত ধরতে পারি। সেজন্যই পালসার থেকে আসা সঙ্কেত এত নিয়মিত।

বিভিন্ন পালসারের ঘূর্ণনকাল আলাদা আলাদা। তার একটা কারণ হল যে যে তারকা থেকে পালসারের জন্ম, সেই তারকার ভর, ব্যাসার্ধ ও ঘূর্ণনকালের উপর পালসারের আবর্তন নির্ভর করে। কিন্তু আরো একটা কারণ আছে। পালসার থেকে রেডিও তরঙ্গ কিছুটা শক্তি নিয়ে বেরিয়ে যায়। অন্যান্য ভাবেও পালসার বিকিরণ করে। পালসার থেকে বিকিরণ কেমনভাবে হয় তা নিয়ে বিজ্ঞানীরা এখনো গবেষণা করছেন। এই শক্তির পরিমাণ কম নয়, কর্কট পালসার আমাদের সূর্যের থেকে প্রায় এক লক্ষ গুণ বেশি শক্তি বিকিরণ করে। সেই শক্তি আসে পালসারের ঘূর্ণন বেগ থেকে, তার অর্থ পালসারের বেগ ক্রমশ কমছে। তাই পালসারের ঘূর্ণনকাল আস্তে আস্তে বাড়ে। যেমন কর্কট পালসারের ঘূর্ণন কাল হল ৩৩.৫ মিলিসেকেন্ড। প্রতি পঁচাত্তর বছরে তা বাড়ছে ১ মিলিসেকেন্ড করে। তাই সময় যত যায়, পালসাররা তত ধীরে ধীরে ঘোরে। পালসারের ঘূর্ণনকাল একটা নির্দিষ্ট মানের থেকে বেশি হলে সে আর রেডিও তরঙ্গ বিকিরণ করতে পারে না। আমাদের কাছে মনে হতে পারে পঁচাত্তর বছরে এক মিলিসেকেন্ড আর এমন কী, কিন্তু মনে রাখতে হবে আমাদের মহাবিশ্বের বয়স প্রায় তেরোশ সত্তর কোটি বছর। তাই এই মুহূর্তে যত নিউট্রন তারা পালসার রূপে রয়েছে, মোট নিউট্রন তারার সংখ্যা অনেক গুণ বেশি; তাদের ঘূর্ণন কমে গেছে বলে তারা আর রেডিও তরঙ্গ বিকিরণ করছে না।

বারবার কর্কট পালসারের কথা বারবার বলছি, কারণ সব পালসারের ক্ষেত্রে সাধারণ দূরবিনে দেখে সেটা ঠিক কোন নক্ষত্র তা বোঝা সম্ভব হয়নি। কর্কট পালসারের ক্ষেত্রে নীহারিকাটাকে দূরবিনে দেখা যায়, সেটা আমাদের থেকে মাত্র সাড়ে ছ’হাজার আলোকবর্ষ দূরে। প্রাচীন চিনের জ্যোতির্বিদরা কর্কট নক্ষত্রমণ্ডলে সুপারনোভা বিস্ফোরণের বিস্তারিত বর্ণনা লিখে রেখেছিলেন, তাই কোন সময় এই বিস্ফোরণ হয়েছিল তাও আমরা জানি। মজার কথা হল কর্কট নীহারিকা যে নিয়মিত কম্পিত হয় তা পালসার আবিষ্কারের আগেই দেখা গিয়েছিল। ১৯৫০-এর দশকে শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের দূরবিনে কর্কট নীহারিকা দেখে এক মহিলা পাইলট নিয়মিত কম্পনের কথা এক জ্যোতির্বিজ্ঞানীকে বলেছিলেন, কিন্তু তিনি সে কথা উড়িয়ে দেন। ১৯৬৭ সালে জোসেলিন বেলের আগেই মার্কিন বিমানবাহিনীর রাডার কর্কট পালসার থেকে আসা রেডিও সঙ্কেত ধরতে পেরেছিল, কিন্তু সৈন্যদের পক্ষে তার তাৎপর্য বোঝা সম্ভব ছিল না।

স্লো-মোশন ক্যামেরাতে অবলোহিত আলোতে কর্কট নীহারিকা (CC BY-SA 3.0 উৎস: Cambridge University Lucky imaging Group)

পালসারের ঘূর্ণন বেগ কমার বিষয়টা প্রথম যারা আবিষ্কার করেছিলেন, তাঁদের মধ্যে ছিলেন একজন ভারতীয়, ভেঙ্কটরমন রাধাকৃষ্ণন (১৯২৯ - ২০১১)। রাধাকৃষ্ণন এ ছাড়াও দেখান যে পালসার থেকে আসা রেডিও তরঙ্গ পোলারাইজড অর্থাৎ সমবর্তিত। (সমবর্তন হল তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গের এক বিশেষ ধর্ম যেখানে তরঙ্গের কম্পনের তলের দিক নির্দিষ্ট করা হয়।) ঘূর্ণায়মান চৌম্বক মেরু থেকে নির্গত তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ পোলারাইজড হয়। এই দুই আবিষ্কার থেকে পালসাররা যে ঘূর্ণমান চৌম্বকিত নিউট্রন তারা, সে বিষয়টা নিশ্চিত হওয়া যায়। রাধাকৃষ্ণন ১৯৭২ থেকে ১৯৯৪, এই বাইশ বছর ছিলেন বাঙ্গালোরে রমন রিসার্চ ইন্সটিটিউটের অধিকর্তা। পালসার সংক্রান্ত গবেষণা অবশ্য তিনি করেছিলেন অস্ট্রেলিয়াতে। রাধাকৃষ্ণন বিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কারজয়ী একমাত্র ভারতীয় সি ভি রমনের ছেলে।

জোসেফ টেলর ও রাসেল হালসে ১৯৭৪ সালে এক নতুন আবিষ্কার করলেন, বাইনারি বা যুগ্ম পালসার, দুটি পালসার যারা একে অপরকে ঘিরে আবর্তন করছে। এই বাইনারি পালসার থেকে নিউট্রন তারার ভর প্রথম মাপা হয়। শুধু তাই নয়, আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদ অনুযায়ী এই ধরনের যুগ্ম নক্ষত্র থেকে মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ বেরোয়। (সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদ সম্পর্কে সহজ কথায় এখানে লিখেছিলাম।) মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ শক্তি নিয়ে চলে যায়, তার জন্য এই যুগ্ম তারার আবর্তন কাল কমে যাওয়ার কথা। এই কমার পরিমাণটা মেপে দেখা গেছে যে সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদের হিসাবের সঙ্গে পুরোপুরি মিলে যাচ্ছে। লাইগোর কথা সবাই জানে, সেখানে মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ ধরা পড়েছে। কিন্তু তার অস্তিত্বের পরোক্ষ প্রমাণ প্রথম মিলেছিল এই পালসার যুগ্ম থেকে। হালসে ও টেলর এই পালসার আবিষ্কারের জন্য ১৯৯৩ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার পান। নাসার গডার্ড স্পেস ফ্লাইট সেন্টারের এই ভিডিওগুলোতে মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ বিকিরণের জন্য আবর্তনরত নিউট্রন তারাদের আবর্তনকাল কেমন করে পাল্টায় করে তার অ্যানিমেশন দেখানো হয়েছে।

জোসেফ টেলর (CC BY-SA 3.0 উৎস)
রাসেল হালসে

পালসারের সঙ্কেত এতই নিয়মিত যে তাকে নানা রকম ভাবে ব্যবহার করা হয়েছে। সৌরজগতের বাইরে প্রথম গ্রহ আবিষ্কার হয়েছিল ১৯৯২ সালে এক পালসারের চারপাশে। গ্রহের টানে পালসারের নড়াচড়া লক্ষ্য করে গ্রহের অস্তিত্ব বোঝা গিয়েছিল। (কেমন করে দূরের নক্ষত্রজগতে গ্রহের খোঁজ করা হয় সে কথা এই প্রবন্ধে আছে।) পালসারের সঙ্কেতকে আরো অনেক কাজ লাগানো হয়।

কথা শেষ করার আগে জোসেলিন বেলের কথায় ফিরে আসি। তিনি রেডিও জ্যোতির্বিদ্যার বিশেষজ্ঞ হিসাবে সারা পৃথিবীতে বিখ্যাত। সারা জীবনে তিনি বহু সম্মানে ভূষিত হয়েছেন। নিজে নোবেল না পেলেও তাঁর গবেষণা একাধিক নোবেল পুরস্কারের পথ খুলে দিয়েছে, মহাবিশ্ব সম্পর্কে অনেক নতুন খবর পাওয়ার রাস্তা দেখিয়েছে। ব্রিটেন ও মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের অনেক বিশ্ববিদ্যালয়ে তিনি পড়িয়েছেন, দু’বছর রয়্যাল অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল সোসাইটির প্রেসিডেন্ট ছিলেন। বর্তমানে তিনি অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে অতিথি অধ্যাপক। এই বছরই আগস্ট মাসে বিখ্যাত ব্রেকথ্রু পুরস্কারের জন্য মনোনীত হয়েছেন জোসেলিন। পুরস্কারের অর্থমূল্য তিরিশ লক্ষ ডলার,নোবেল পুরস্কারের প্রায় তিনগুণ। কিন্তু অর্থটা বড়ো কথা নয়, নোবেল কমিটি তাঁর কৃতিত্ব মনে না রাখলেও পৃথিবী ভোলে নি। এগারো বছর বয়সে স্কুলের পরীক্ষাতে ফেল করা জোসেলিন বেল বিজ্ঞান শিক্ষার জন্য এতটাই দৃঢ়প্রতিজ্ঞ ছিলেন যে তাঁর বাবা মা তাঁকে আয়ারল্যান্ড থেকে সরিয়ে ইংল্যান্ডের স্কুলে ভর্তি করেছিলেন। সেই স্কুলেও যখন মেয়েদের জন্য বিজ্ঞান শিক্ষার নামে রান্না আর সেলাই ক্লাসে তাঁকে পাঠানো হয়েছিল, তিনি বিদ্রোহ করেছিলেন। তাঁর জীবন দেখিয়ে দেয় যে ইচ্ছা ও অধ্যবসায় থাকলে সমস্ত বাধা অতিক্রম করে সাফল্যলাভ সম্ভব।

আরো জানতে চাইলে নিচের লিঙ্কগুলোতে ক্লিক করো।

An introduction to pulsars

What is neutron star?

What is a pulsar?

A map of known pulsars

Jocelyn Bell Burnell on BBC

সৌর দিন ও নাক্ষত্র দিন
সৌর দিন (Solar day) ও নাক্ষত্র দিন (Sidereal day)
চিত্র : Francisco Javier Blanco González, CC BY-SA 4.0, উৎস)

সৌর দিন ও নাক্ষত্র দিনের মান আলাদা। সৌর দিন ধরা হয় পরপর দু’দিনে সূর্য যখন ঠিক মধ্যগগনে আসে, তাদের মধ্যবর্তী সময়টাকে। নাক্ষত্র দিন ধরা হয় পরপর দু’দিনে কোনো নক্ষত্র যখন ঠিক আকাশে একই অবস্থানে আসে তার মধ্যের সময়টাকে। উপরের ছবি থেকে দেখা যাচ্ছে যে পৃথিবী সূর্যকে গিরে আবর্তন করছে বলে S অবস্থানে যে ব্যক্তি আছে, পৃথিবী নিজের অক্ষের চারদিকে পুরো এক পাক খেলেও সূর্য আবার ঠিক তার মাথার উপর আসে না, আরো একটু পরে আসে। সেজন্য নাক্ষত্র দিনের মান তেইশ ঘণ্টা ছাপ্পান্ন মিনিট চার সেকেন্ড কিন্তু সৌর দিনের মাপ চব্বিশ ঘণ্টা। বেল-হিউইশ যখন টেলিস্কোপে সঙ্কেত তেইশ ঘণ্টা ছাপ্পান্ন মিনিট পরে পরে পেয়েছিলেন, তাঁরা তখন নিশ্চিত হয়েছিলেন যে সঙ্কেত আসছে দূর কোনো নক্ষত্র থেকে।

পাঠকেরা যা পড়ছেন