Black Hole

തമോഗര്ത്തങ്ങളെക്കുറിച്ചുതന്നെയാണ് പറയുന്നത്. തമോദ്വാരങ്ങളില് നഷ്ടപ്പെടുന്ന വിവരങ്ങള്ക്ക് എന്താണു സംഭവിക്കുന്നത്? തമോദ്വാരങ്ങള് മറ്റൊരു പ്രപഞ്ചത്തിലേക്കു തുറക്കുന്ന കിളിവാതിലുകളാണോ? വെറുമൊരു പരാമര്ശം മാത്രമാണോ ഇവ? തമോഗര്ത്തങ്ങളുടെ ഭൌതികമെന്താണ്? ഉയര്ന്ന ശാസ്ത്രബോധമുള്ള വരെപ്പോലും കുഴക്കുന്നവയാണ് ഈ ചോദ്യങ്ങള്.

1783ല് ജിയോളജിസ്റായ ജോണ് മൈക്കല്, റോയല് സൊസൈറ്റിയ്ക്ക് എഴുതിയ കത്തില് ഒരു വസ്തുവിലടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ദ്രവ്യം ആത്യധികം സാന്ദ്രമാവുകയും അതിന്റെ ഗുരുത്വബലം അനന്തമാവുകയും ചെയ്യുമ്പോള് അതില് നിന്നുള്ള പലായന പ്രവേഗം പ്രകാശവേഗത്തെ കവച്ചുവയ്ക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യത സൂചിപ്പിച്ചിരുന്നു. പിന്നീട് 1798ല് ഫ്രഞ്ച് ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനായ പിയറി സൈമണ് ഡിലാപ്ളാസ് ഇത്തരമൊരു സാധ്യതയിലേക്കു വിരല് ചൂണ്ടിയെങ്കിലും അന്നത്തെ ശാസ്ത്രത്തിന് അതംഗീകരിക്കാന് തക്ക വളര്ച്ചയുണ്ടായിരുന്നില്ല. പ്രകാശത്തിന്റെ നേര്രേഖാ സഞ്ചാരപഥം വ്യതിചലിപ്പിക്കാന് ഗുരുത്വബലത്തിനു കഴിയില്ലെന്നുതന്നെയായിരുന്നു ശാസ്ത്രലോകം കരുതിയിരുന്നത്. 1915 ല് ഐന്സ്റൈന് സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചതോടെ ജോണ് മൈക്കലിന്റെയും ലാപ്ളാസിന്റെയും പ്രവചനങ്ങള്ക്ക് സ്വീകാര്യതയുണ്ടായി. പിന്നീട് 1939ല് റോബര്ട്ട് ഓപ്പണ്ഹൈമറും ഹാര്ട്ട്ലാന്ഡ് സ്നൈഡറും ചേര്ന്നു നടത്തിയ ഗണിതക്രിയകള് തമോദ്വാരങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം അരക്കിട്ടുറപ്പിച്ചു. പ്രകാശത്തിനുപോലും രക്ഷപ്പെടാകാകാത്തവിധം ഗുരുത്വബലം തീവ്രമാകുന്ന ഈ പ്രതിഭാസത്തിനു ‘ബ്ളാക്ക്ഹോള്’ എന്ന പേരുനല്കിയത് ക്വാണ്ടം ഭൌതികജ്ഞനായ ജോണ് വീലറാണ്.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അനന്തവിശാലതയില് പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കാത്ത തമോദ്വാരങ്ങളെ എങ്ങനെയാണ് കണ്ടെത്തുന്നത്? ചില നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ക്രമരഹിതമായ സഞ്ചാരപഥം സമീപമുള്ള തമോഗര്ത്തത്തിന്റെ സൂചനയാണ്. തമോദ്വാരങ്ങളുടെ അതിശക്തമായ ഗുരുത്വബലം നക്ഷത്രങ്ങളുടെ സഞ്ചാരപാതയില് വ്യതിയാനങ്ങളുണ്ടാക്കും. സ്പേസിലുള്ള ധൂളീപടലങ്ങളും വാതകങ്ങളും തമോദ്വാരങ്ങള്ക്കുചുറ്റും കേന്ദ്രീകരിക്കുകയും അവയുടെ അതിവേഗത്തിലുള്ള കറക്കം ഉണ്ടാക്കുന്ന ഘര്ഷണം കണികകളെ ചൂടുപിടിപ്പിച്ച് ഉന്നത ഉര്ജനിലയിലുള്ള വികിരണങ്ങള് ഉത്സര്ജിക്കുകയും ചെയ്യും. നക്ഷത്രശോഭയുള്ള ഈ ‘അക്രീഷന് ഡിസ്ക്ക്’ കണ്ടെത്താന് കഴിയും. വളരെ അകലെയുള്ള ഗാലക്സികളില് നിന്നുവരുന്ന പ്രകാശരശ്മികളുടെ നേര്രേഖാ സഞ്ചാരപഥത്തിലുണ്ടാകുന്ന വ്യതിയാനം (Gravitational lensing) അപഗ്രഥിച്ചും തമോഗര്ത്തങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം തിരിച്ചറിയാന് കഴിയും.

സൂര്യന്റെ (Main sequence star) പത്തുമടങ്ങിലധികം വലിപ്പമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങള് ക്രമേണ അവയുടെ ഗുരുത്വവലിവും വികിരണ മര്ദവും തമ്മിലുള്ള അസന്തുലിതാവസ്ഥ താങ്ങാനാവാതെ അത്യുജ്ജ്വല ശോഭയോടെ പൊട്ടിച്ചിതറും (Supernova). അവശേഷിക്കുന്ന നക്ഷത്രക്കാമ്പിന്റെ പിണ്ഡം 2.85 * 10^30 കിലോഗ്രാമില് അധികമായാല് (Chandrashekhar limit) ഗുരുത്വബലം സങ്കീര്ണമാവുകയും നക്ഷത്രക്കാമ്പ് അനന്തമായി സങ്കോചിക്കുകയും ചെയ്യും. സ്ഥലകാലങ്ങളുടെ വക്രത അനന്തമാകുന്ന ഈ മേഖലയില് നിന്ന് ഒരു വിവരവും, പ്രകാശം പോലും പുറത്തുവരില്ല. സമയം അവിടെ നിശ്ചലമാകും.

ഷ്വാര്ഡ് ചൈല്ഡ് റേഡിയസ് വളരെ ചെറിയൊരു മേഖലയാണ്. സൂര്യന് ഒരു തമോഗര്ത്തമായി മാറിയെന്നു സങ്കല്പ്പിച്ചാല് അതിന്റെ വ്യാസം വെറും മൂന്നു കിലോമീറ്റര് മാത്രമേ ഉണ്ടാകൂ. ഭൂമിയുടെ കാര്യത്തിലാണെങ്കില് അതൊരു പയറുമണിയുടെയത്ര മാത്രം! മിക്കവാറും എല്ലാ സര്പ്പിള ഗാലക്സികളുടെയും കേന്ദ്രത്തില് ശക്തമായ തമോഗര്ത്തങ്ങളുണ്ടാകും. Sagitaris A, Cygnus X-1 എന്നിവ തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുള്ള തമോഗര്ത്തങ്ങളാണ്.

ഈ രീതിയിലല്ലാതെ തമോദ്വാരങ്ങള് രൂപപ്പെടുന്നതിന് സൈദ്ധാന്തികമായി തെളിയിക്കാവുന്ന മറ്റു സാഹചര്യങ്ങളുമുണ്ട്. ഉന്നത ഊര്ജനിലയിലുള്ള കോസ്മിക് കിരണങ്ങള് ഭൌമാന്തരീക്ഷത്തിലെ തന്മാത്രകളുമായി കൂട്ടിമുട്ടുമ്പോള് അതിസൂക്ഷ്മമായ തമോഗര്ത്തങ്ങളുണ്ടാകും. എന്നാല് ഇവ നിമിഷാര്ധങ്ങള്ക്കുള്ളില് ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെട്ടുപോകും. സേണിലെ ലാര്ജ് ഹാഡ്രണ് കൊളെഡറിന്റെ അപകട സാധ്യത ഇത്തരം ‘മൈക്രോസ്കോപ്പിക് ബ്ളാക്ക്ഹോളുകളെ’ ചുറ്റിപ്പറ്റിയാണ്. എന്നാല് ഈ ആരോപണം അടിസ്ഥാനരഹിതമാണ്.

തമോഗര്ത്തമായി മാറുമ്പോഴേക്കും മാതൃനക്ഷത്രത്തിന്റെ എല്ലാ സവിശേഷതകളും ഗുരുത്വതരംഗങ്ങളായി (Gravitational waves) വികിരണം ചെയ്യപ്പെട്ടിരിക്കും. അവശേഷിക്കുന്നത് കഷണ്ടിത്തലയിലെ രണ്ടോ മൂന്നോ മുടിയിഴകള് പോലെ മാതൃനക്ഷത്രത്തിന്റെ പിണ്ഡവും, കറക്കവും (Angular momentum), വൈദ്യുത ചാര്ജും മാത്രം. ഈ കഷണ്ടിത്തല സിദ്ധാന്തം (No hair theorem) സ്പേസിലെ ശൂന്യതകളിലും കണികകളുടെയും പ്രതികണികകളുടെയും സാധ്യത കാണുന്നുണ്ട്. ഒരു നിമിഷാര്ധം കൊണ്ട് പരസ്പരം നിഗ്രഹിക്കുകയും ഊര്ജം ഉല്പാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഇവ കണ്ടുമുട്ടുന്നത് തമോദ്വാരത്തിന്റെ സംഭവചക്രവാളത്തിന് (Event horizon) തൊട്ടടുത്താണെങ്കില് കണികയോ പ്രതികണികയോ ഏതെങ്കിലുമൊന്ന് തമോഗര്ത്തത്തില് അകപ്പെടുകയും രണ്ടാമത്തേത് രക്ഷപ്പെടുകയും ചെയ്യും. പുറമേ നിന്നുനോക്കുന്ന ഒരു നിരീക്ഷകന് കാണുന്നത് തമോദ്വാരം ഒരു കണികയെ പുറന്തള്ളുന്നതാണ്. ഹോക്കിംഗ് റേഡിയേഷനെന്ന ഇത്തരം വികരണങ്ങള് തമോദ്വാരങ്ങളില് നടക്കുമെന്ന് സൈദ്ധാന്തികമായി തെളിയിക്കാമെങ്കിലും സ്ഥൂല പ്രപഞ്ചത്തില് ഇതൊരിക്കലും നിരീക്ഷിക്കാന് കഴിയില്ല.

കഷണ്ടിത്തലയില് അവശേഷിക്കുന്ന സവിശേഷതകളുടെ (മാസ്സ്, ആംഗുലര് മൊമെന്റം, വൈദ്യുതചാര്ജ്) അടിസ്ഥാനത്തില് തമോഗര്ത്തങ്ങളെ വര്ഗീകരിക്കാന് കഴിയും. സൌരപിണ്ഡത്തിന്റെ ലക്ഷക്കണക്കിന് മടങ്ങു ഭാരമുള്ള ‘സൂപ്പര് മാസ്സീവ് തമോഗര്ത്തങ്ങള്’, നൂറുമടങ്ങുകള് ഭാരമുള്ള ‘ഇന്റര് മീഡിയേറ്റ് തമോഗര്ത്തങ്ങള്’, ഏതാനും മടങ്ങുമാത്രം ഭാരമുള്ള സ്റെല്ലാര് മാസ് തമോഗര്ത്തങ്ങള്, സൈദ്ധാന്തികമായി മാത്രം നിലനില്ക്കുകയും മൈക്രോസെക്കന്റുകള് മാത്രം ആയുസ്സുള്ള ‘സൂക്ഷ്മ തമോദ്വാരങ്ങള്’ എന്നിങ്ങനെ നാലുതരത്തിലാണവയെ തരംതിരിച്ചിരിക്കുന്നത്. തമോദ്വാരങ്ങളുടെ ഹൃദയത്തില് എന്താണു സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് ഉറപ്പിച്ചുപറയാന് കഴിയുല്ല.

ദ്രവ്യോര്ജ സാന്ദ്രത അനന്തമായ, തമോദ്വാരങ്ങളുടെ കേന്ദ്രത്തെ ‘വൈചിത്യ്രം’ അല്ലെങ്കില് ‘സിംഗുലാരിറ്റി’ (A spacetime is singular if it is timelike or null geodesically incomplete but cannot be embedded in a larger space time) എന്നാണ് വിളിക്കുന്നത്. ക്വാണ്ടം ഗ്രാവിറ്റിയെന്ന നൂതന പ്രപഞ്ചസിദ്ധാന്തങ്ങള്ക്ക് (ക്വാണ്ടം ഗ്രാവിറ്റി ഒരൊറ്റ സിദ്ധാന്തമല്ല, നിരവധി പ്രപഞ്ച സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെ സംഘാതമാണ്) ഒരു പക്ഷെ വൈചിത്യ്രത്തിനു മണികെട്ടാന് കഴിയുമെന്ന് ആധുനിക ഭൌതികശാസ്ത്രജ്ഞര് കരുതുന്നു. റോജര് പെന്റോസിന്റെ കോസ്മിക് സെന്സര്ഷിപ് ഹൈപോതെസിസ് ഇത്തരത്തിലുള്ള ഒരു സമീപനത്തിന്റെ സാധ്യതയാണ് തുറന്നുതരുന്നത്. വൈചിത്യ്രത്തിനു ചുറ്റുമുള്ള സംഭവ ചക്രവാളം (Event horizon) ഒരു ലക്ഷ്മണ രേഖയായി കണക്കാക്കാന് കഴിയില്ലെങ്കിലും അതിനപ്പുറം കടന്നാല് ഒരു തിരിച്ചുവരവ് സാധ്യമല്ല(Point of no return). സംഭവ ചക്രവാളത്തിനപ്പുറം ദൃശ്യപ്രപഞ്ചത്തില് നിന്നു മറയ്ക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതു കൊണ്ട് അതിനപ്പുറമുള്ള വൈചിത്യ്രം ഒരിക്കലും നഗ്നമാക്കപ്പെടില്ല (Nature abhors a naked singularity). എന്നാല് കോസ്മിക് സെന്സര്ഷിപ് പരികല്പന തെളിയിക്കാന് കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. അതുകൊണ്ടുതന്നെ നഗ്നവൈചിത്യ്രങ്ങളുടെ സാധ്യത തള്ളിക്കളയാനുമാകില്ല.

ഹോക്കിംഗ് റേഡിയേഷന് വഴി തമോദ്വാരങ്ങള് വളരെ സാവധാനം ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുകയും ശതകോടിക്കണക്കിന് വര്ഷങ്ങള് കൊണ്ട് അവ അപ്രത്യക്ഷമാവുകയും ചെയ്യുമെന്ന് സൈദ്ധാന്തികമായി തെളിയിക്കാമെങ്കിലും അത് തമോഗര്ത്തങ്ങളേക്കാള് വിചിത്രമായ ചില പ്രശ്നങ്ങള്ക്കും കാരണമാകും. തമോദ്വാരങ്ങള് ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുമ്പോള് അതില്പെട്ടുപോയ വിവരങ്ങള് (Informations) പൂര്ണമായി നഷ്ടമാകും. ഇത് ഭൌതിക ശാസ്ത്ര പ്രമാണങ്ങള്ക്കെതിരാണ് (Black hole information loss paradox). തമോഗര്ത്തങ്ങള് എക്കാലവും നിലനില്ക്കുന്നവയാണെങ്കില് വിവരങ്ങള് അവിടെ കെട്ടിയിട്ടിരിക്കുകയാണെന്നു പറയാം. പ്രപഞ്ച രഹസ്യങ്ങളുടെ സമ്പൂര്ണ സിദ്ധാന്തമെന്നു ചിലരെങ്കിലും കരുതുന്ന ‘സ്ട്രിങ് തിയറി’ ഏറെക്കുറെ അഭികാമ്യമായ ഒരു പോംവഴി ഈ പ്രഹേളികയ്ക്കു നല്കുന്നുണ്ട്. സിംഗുലാരിറ്റിയില് കെട്ടിയിട്ടിരിക്കുന്ന വിവരങ്ങള് ഒരേസമയം രണ്ടു തലങ്ങളില് (Superposition) നിലനില്ക്കുന്നുണ്ട്.

സ്റീഫന് ഹോക്കിംഗ് വിരല് ചൂണ്ടുന്നത് മറ്റൊരു സാധ്യതയിലേക്കാണ്. തമോദ്വാരങ്ങളില് അകപ്പെട്ടുപോയ വിവരങ്ങള് ഹോക്കിംഗ് റേഡിയേഷനില് അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും അവ തിരിച്ചറിയാന് കഴിയുന്ന തരത്തിലായിരിക്കില്ല എന്നാണ് അദ്ദേഹത്തിന്റെ അഭിപ്രായം. മറ്റൊരു സാധ്യത കുറേകൂടി സങ്കീര്ണവും അതേസമയം കൌതുകകരവുമാണ്. തമോദ്വാരങ്ങള് മറ്റൊരു പ്രപഞ്ചത്തിലേക്കു കടക്കാനുള്ള കിളിവാതിലുകളായിരിക്കാം. വിവരങ്ങള് നഷ്ടപെടുകയല്ല, മറിച്ച് മറ്റൊരു പ്രപഞ്ചത്തിലേക്ക് പമ്പു ചെയ്യപ്പെടുകയുമാവാം.

തമോഗര്ത്തങ്ങളുടെ ചുറ്റുപാടുകള് സംഭവ ബഹുലമാണ്. ശക്തമായ ഗുരുത്വവലിവു കാരണം അവയുടെ സമീപമുള്ള ദ്രവ്യം കണികളായി ചിതറിക്കപ്പെടുകയും തമോഗര്ത്തത്തിനു ചുറ്റും ഒരു ഡിസ്ക്കിന്റെ ആകൃതിയില് ചുറ്റാനാരംഭിക്കുകയും ചെയ്യും. ഈ ‘അക്രീഷന് ഡിസ്ക്കില്’ നിന്നും ഉന്നത ഊര്ജനിലയിലുള്ള കണികകള് സ്പേസിലേക്ക് പമ്പു ചെയ്യപ്പെട്ടുകൊണ്ടിരിക്കും. മൂന്നുലക്ഷം പ്രകാശവര്ഷം വരെ വ്യാപിച്ചുകിടക്കുന്ന കുമിളകളായാണ് ഈ ജെറ്റുകള് കാണപ്പെടുന്നത്. തമോദ്വാരങ്ങളുടെ സമീപമുള്ള നിര്ഭാഗ്യവാന്മാരായ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ദ്രവ്യം ഛിന്നഭിന്നമാവുകയും അത് ശക്തമായ ഗാമാ കിരണങ്ങള്ക്കു കാരണമാവുകയും ചെയ്യും. നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങള് കൂട്ടിമുട്ടുമ്പോള് അവയിലുള്ള തമോദ്വാരങ്ങള് കൂടിച്ചേര്ന്ന് ഭീമന് തമോഗര്ത്തങ്ങളുണ്ടാവുകയോ, ഗാലക്സികളില് നിന്ന് തെറിച്ചുപോയി നക്ഷത്രാന്തര സ്പേസില് ചുറ്റിത്തിരിയുകയോ ചെയ്യും.

തമോദ്വാരത്തെ സമീപിക്കുന്ന ഒരു ബഹിരാകാശ സഞ്ചാരിക്കുണ്ടാകുന്ന അനുഭവങ്ങള് യുക്തിക്കു നിരക്കുന്നതായിരിക്കില്ല. പുറമെ നിന്നു നോക്കുന്ന നിരീക്ഷകന് നിമിഷാര്ധം കൊണ്ടു സംഭവിക്കുന്ന കാര്യങ്ങള് ബഹിരാകാശ സഞ്ചാരി അനുഭവിക്കുന്നത് നീണ്ട കാലഘട്ടങ്ങള് കൊണ്ടായിരിക്കും. തമോദ്വാരങ്ങളുടെ ഗുരുത്വബലം സമയ പ്രവാഹത്തെയും മരവിപ്പിച്ചു കളയും.

തമോഗര്ത്തങ്ങളുടെ പഠനം പ്രപഞ്ചബോധത്തിന്റെ സമഗ്രതയ്ക്ക് അനിവാര്യമാണ്. ക്വാസാറുകളുടെ പവര്ഹൌസ് ആക്ടീവ് ഗാലാക്ടിക് ന്യൂക്ളിയസ്സുകളെന്നറിയപ്പെടുന്ന തമോഗര്ത്തങ്ങളാണ്. ഉന്നത ഊര്ജനിലയിലുള്ള കോസ്മിക് കിരണങ്ങള്ക്കു ശക്തി പകരുന്നതും തമോദ്വാരങ്ങള് തന്നെയാണ്. തമോദ്വാരങ്ങളുടെ ബാഷ്പീകരണം സ്പേസിന്റെ അധികമാനങ്ങളിലേക്കുള്ള വഴികാട്ടിയാണ്. ഭാവിയിലെ നക്ഷത്രാന്തരയാത്രകള്ക്കുള്ള ഇന്ധന സ്രോതസ്സായും ഏറ്റവും മികച്ച കണികാ ത്വരകമായും (Particle accelerator)തമോദ്വാരങ്ങളെ കണക്കാക്കാന് കഴിയും.

ഗുരുത്വബലത്തിന്റെ അതിസങ്കീര്ണമായ തലത്തില് പലപ്പോഴും തമോഗര്ത്തങ്ങള് പ്രവചനാതീതമായാണ് പെരുമാറുന്നത്. ഐന്സ്റൈന് ക്ഷമിക്കുക, തമോദ്വാരങ്ങളുടെ കാര്യത്തിലെങ്കിലും ദൈവം പകിട കളിക്കുന്നുണ്ട്. അതുമാത്രമല്ല, പകിടയെറിയുന്നത് പലപ്പോഴും നിരീക്ഷകനു മതിഭ്രമമുണ്ടാക്കുന്ന തരത്തിലുമാണ് .