विश्वाची भूक: भौतिकशास्त्राचे नियम मोडणारा 'सुपर-एडिंग्टन' कृष्णविवर! (Super-Eddington Black Hole Explained)
विश्वाच्या सुरुवातीला सूर्यापेक्षा अब्जावधी पट मोठी कृष्णविवरे कशी जन्माला आली? या महाकाय कोड्याचे उत्तर अखेर सापडले आहे. जाणून घ्या LID-568 आणि 'एडिंग्टन लिमिट'चे रहस्य.
"नियम हे मोडण्यासाठीच असतात," हे वाक्य आपण अनेकदा चित्रपटात ऐकतो. पण जेव्हा विश्वातील सर्वात शक्तिशाली घटक - 'कृष्णविवर' (Black Hole) - भौतिकशास्त्राचे मूलभूत नियम मोडू लागतात, तेव्हा मात्र शास्त्रज्ञांच्या भुवया उंचावतात.
जानेवारी २०२६ च्या अखेरीस खगोलशास्त्राच्या जगात एक खळबळ उडाली. 'जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप' (James Webb Space Telescope) आणि 'चंद्रा एक्सरे ऑब्झर्व्हेटरी' यांनी मिळून अंतराळाच्या खोल गर्भात एका अशा प्राचीन 'राक्षसाचा' शोध लावला आहे, जो आपल्या कल्पनेपेक्षाही जास्त 'खादाड' आहे.
या कृष्णविवराचे नाव आहे LID-568. हे कृष्णविवर विज्ञानाच्या एका अत्यंत महत्त्वाच्या नियमाला - ज्याला 'एडिंग्टन लिमिट' (Eddington Limit) म्हणतात - पूर्णपणे धुडकावून लावत आहे. ते आपल्या क्षमतेपेक्षा तब्बल ४० पट जास्त वेगाने द्रव्य (Matter) गिळंकृत करत आहे. हा वेग इतका प्रचंड आहे की, आतापर्यंतच्या सिद्धांतांनुसार हे कृष्णविवर स्वतःच्याच उर्जेने नष्ट व्हायला हवे होते, पण तसे न होता ते दिवसेंदिवस मोठे होत आहे.
आजच्या या सविस्तर ब्लॉगमध्ये आपण या शोधाचे 'पोस्टमॉर्टम' करणार आहोत. आपण जाणून घेऊया की हे 'सुपर-एडिंग्टन' म्हणजे नक्की काय? विश्वाच्या सुरुवातीची कोडी यामुळे कशी सुटणार आहेत? आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, हे सर्व आपल्यासाठी का महत्त्वाचे आहे?
 |
| वर दर्शविलेले चित्र हे LID-568 या कृष्णविवराचे 'आर्टिस्ट इम्प्रेशन' (काल्पनिक चित्र) आहे. मोठ्या चित्रात लाल रंगाची वायूने भरलेली बटू आकाशगंगा (Dwarf Galaxy) दिसत आहे. तर, वरच्या उजव्या कोपऱ्यातील इनसेट (Inset) बॉक्समध्ये त्या आकाशगंगेच्या केंद्रस्थानी असलेले 'सुपर-एडिशन' कृष्णविवर दिसत आहे, जे प्रचंड वेगाने वायू गिळंकृत करत असून त्यातून शक्तिशाली उर्जेचा लोळ (Jet) बाहेर फेकले जात आहेत. Image Credit: International Gemini Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / M. Zamani |
१. नक्की काय सापडले आहे? (LID-568 ची ओळख)
जेम्स वेब टेलिस्कोप हे काळाच्या पडद्याआड पाहणारे यंत्र आहे. या दुर्बिणीने जेव्हा 'LID-568' कडे पाहिले, तेव्हा ते आपल्याला १२ ते १३ अब्ज वर्षांपूर्वीच्या रुपात दिसले. म्हणजे बिग बँग (Big Bang) झाल्यानंतर अवघ्या १.५ अब्ज वर्षांनंतरची ही स्थिती आहे.
हे कृष्णविवर एका 'बटू आकाशगंगेच्या' (Dwarf Galaxy) केंद्रस्थानी आहे. पण त्याची चमक आणि ऊर्जा इतकी प्रचंड आहे की, ती त्या संपूर्ण आकाशगंगेला झाकोळून टाकत आहे. जेव्हा शास्त्रज्ञांनी त्याच्या 'स्पेक्ट्रोग्राफ'चा (Spectrograph) अभ्यास केला, तेव्हा त्यांना दिसले की या कृष्णविवराभोवती वायूचा प्रचंड वेगवान प्रवाह आहे. हे कृष्णविवर शांत बसलेले नाही, तर ते एखाद्या उपाशी राक्षसाप्रमाणे आजूबाजूचा सर्व वायू, धूळ आणि द्रव्य अतिशय वेगाने खेचून घेत आहे.
सामान्यतः एखादे कृष्णविवर त्याच्या वस्तुमानानुसार (Mass) विशिष्ट वेगानेच वाढू शकते. पण LID-568 चा 'खाण्याचा वेग' (Accretion Rate) हा त्याच्या सैद्धांतिक मर्यादेपेक्षा ४० पटीने जास्त आहे. विज्ञानाच्या भाषेत याला 'Super-Eddington Accretion' म्हणतात.
जेम्स वेब टेलिस्कोपचा नवीन शोध: ब्लॅक होलचा जेट का डगमगतोय? (Black Hole Jet Precession Explained)
२. 'एडिंग्टन लिमिट' (Eddington Limit): विज्ञानाची लक्ष्मणरेषा
आता आपण या लेखाच्या सर्वात महत्त्वाच्या भागाकडे वळूया. ही 'मर्यादा' किंवा 'लिमिट' काय भानगड आहे?
कोणतेही कृष्णविवर द्रव्य (Matter) गिळताना दोन प्रकारची बले (Forces) एकाच वेळी काम करत असतात. ही एक प्रकारची 'रस्सीखेच' (Tug of war) आहे:
-
गुरुत्वाकर्षण (Gravity) - आत ओढणारी शक्ती:
कृष्णविवराचे प्रचंड गुरुत्वाकर्षण वायू आणि धुळीला आतल्या बाजूला, केंद्राकडे खेचत असते. हे बल म्हणते, "ये, मला येऊन मिळ." -
रेडिएशन प्रेशर (Radiation Pressure) - बाहेर ढकलणारी शक्ती:
जेव्हा वायू वेगाने कृष्णविवराकडे पडतो, तेव्हा घर्षणामुळे (Friction) तो प्रचंड गरम होतो. या उष्णतेतून प्रकाश आणि ऊर्जा (Photons) बाहेर पडतात. हा प्रकाश बाहेरच्या दिशेने दाब निर्माण करतो. हे बल म्हणते, "थांब! मागे सरक."
समजण्यासाठी सोपे उदाहरण: फुगा आणि पाणी
समजा, तुम्ही एका नळाला फुगा लावला आहे आणि नळ चालू केला आहे.
- पाण्याचा दाब (Gravity) फुग्याला भरण्याचा प्रयत्न करत आहे.
- फुग्यातील हवा आणि रबरचा ताण (Radiation Pressure) पाण्याला विरोध करत आहे.
जर तुम्ही नळ खूप जोरात चालू केला (खूप जास्त पाणी एकाच वेळी ओतले), तर फुगा ते पाणी घेण्याऐवजी फुटेल किंवा नळावरून सटकून बाहेर पडेल. पाणी आत जाण्याऐवजी बाहेर उडेल.
अगदी तसेच, सर आर्थर एडिंग्टन (Sir Arthur Eddington) यांनी मांडलेल्या सिद्धांतानुसार, जर कृष्णविवराने खूप वेगाने खाण्याचा प्रयत्न केला, तर निर्माण होणारा प्रकाश इतका तीव्र असेल की तो नवीन येणाऱ्या अन्नाला (वायूला) दूर फेकून देईल. त्यामुळे कृष्णविवराचा 'जेवणाचा वेग' आपोआप कमी होईल. हीच ती 'एडिंग्टन लिमिट'.
 |
| वरील आकृतीमध्ये 'एडिंग्टन लिमिट' कशी काम करते हे दर्शवले आहे. निळे बाण गुरुत्वाकर्षण (Gravity) दर्शवतात जे पदार्थाला कृष्णविवराकडे (केंद्राकडे) ओढते. याउलट, लाल नागमोडी बाण रेडिएशन प्रेशर (Radiation Pressure) दर्शवतात जे पदार्थाला बाहेरच्या दिशेने ढकलतात. जेव्हा हे दोन्ही बल समान होतात, तेव्हा ती 'एडिंग्टन लिमिट' असते. Image Credit: AI Generated |
३. मग LID-568 ने हा नियम कसा मोडला?
जर नियम असा सांगतो की जास्त वेगाने खाणे शक्य नाही, तर LID-568 ते कसे करत आहे? शास्त्रज्ञांनी यामागे काही रंजक शक्यता वर्तवल्या आहेत. हे एखाद्या सायन्स-फिक्शन चित्रपटासारखे वाटते!
अ) अन्नाचा ढीग (Clumpy Accretion):
कदाचित हे कृष्णविवर वायूला 'सतत प्रवाहाने' (Smooth Stream) न घेता, मोठे गोळे किंवा गुठळ्यांच्या (Clumps) स्वरूपात गिळत असावे. जर वायूचा घनदाट गोळा असेल, तर प्रकाश त्याला बाहेर ढकलण्यास असमर्थ ठरतो आणि तो गोळा सरळ कृष्णविवरात पडतो. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, स्ट्रॉने ज्यूस पिण्याऐवजी हे कृष्णविवर थेट बाटली तोंडाला लावून गटागटा पित आहे!
ब) प्रकाशालाच गिळणे (Photon Trapping):
काही शास्त्रज्ञांचे मत आहे की, वायूचा वेग इतका जास्त आहे की, त्यातून निर्माण होणारा प्रकाश (Photons) बाहेर पडण्याआधीच कृष्णविवराच्या गुरुत्वाकर्षणात अडकतो. प्रकाश बाहेर पडू न शकल्यामुळे 'रेडिएशन प्रेशर' तयारच होत नाही आणि खाण्याचा वेग अमर्याद राहतो.
जेम्स वेबचा धक्कादायक शोध: अंतराळात सापडले 'ब्लॅक होल स्टार्स'! विज्ञान बदलणार?
४. 'लवकर मोठे होण्याचे' कोडे सुटले!
खगोलशास्त्रात एक मोठे कोडे (Paradox) होते जे अनेक दशकांपासून शास्त्रज्ञांना सतावत होते. ते असे:
"जर कृष्णविवरांना वाढण्यासाठी कोट्यवधी वर्षे लागतात, तर विश्वाच्या सुरुवातीला (बिग बँगनंतर लगेच) सूर्यापेक्षा अब्जपट मोठी कृष्णविवरे कशी काय अस्तित्वात होती?"
हे एखाद्या नुकत्याच जन्मलेल्या बाळाचे वजन १०० किलो असण्यासारखे होते!
शास्त्रज्ञांचे दोन गट होते:
- Light Seeds (हलके बीज): कृष्णविवरे छोट्या ताऱ्यांपासून बनली आणि सावकाश मोठी झाली. (पण यासाठी वेळ अपुरा होता).
- Heavy Seeds (जड बीज): वायूचे प्रचंड ढग थेट कोसळून (Direct Collapse) महाकाय कृष्णविवरे बनली.
पण LID-568 च्या शोधामुळे तिसराच मार्ग सापडला आहे. तो म्हणजे: कृष्णविवरे जरी छोटी (Light Seeds) म्हणून जन्माला आली असली, तरी सुरुवातीच्या काळात त्यांनी 'सुपर-एडिंग्टन' (Super-Eddington) वेगाने जेवण केले असावे. अशा अमर्याद वेगाने खाल्ल्यामुळे ती कमी वेळेत अवाढव्य मोठी झाली.
५. शोधामागील नायक: जेम्स वेब आणि तंत्रज्ञान
हे कृष्णविवर शोधणे सोपे नव्हते. ते खूप दूर असल्याने खूप अंधुक होते.
- Chandra X-ray Observatory: याने सर्वात आधी तेथून येणारे तीव्र क्ष-किरण (X-rays) पकडले, ज्यामुळे तिथे काहीतरी 'शक्तिशाली' असल्याची चाहूल लागली.
- JWST (James Webb): त्यानंतर जेम्स वेबच्या NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) या उपकरणाने त्याचे सविस्तर विश्लेषण केले. या उपकरणाचे वैशिष्ट्य म्हणजे ते एकाच वेळी पिक्सेल-दर-पिक्सेल माहिती गोळा करते. यामुळेच आपल्याला समजले की, ते नुसते एक कृष्णविवर नाही, तर त्याच्या भोवती वायूचे वादळ आहे.
'AstroSat': भारताच्या पहिल्या 'खगोल वेधशाळे'ने अंतराळात गाजवले एक दशक!
निष्कर्ष: विश्वाचे नियम अजूनही अपूर्ण?
LID-568 चा शोध हा विज्ञानाच्या इतिहासातील एक मैलाचा दगड ठरू शकतो. हे आपल्याला शिकवते की, आपण कागदावर मांडलेले गणित आणि प्रत्यक्षात विश्वात घडणाऱ्या घटना यात फरक असू शकतो. निसर्गाकडे नेहमीच काहीतरी सरप्राईज असते.
कदाचित आपल्या आकाशगंगेच्या केंद्रस्थानी असलेल्या कृष्णविवराने (Sagittarius A*) सुद्धा त्याच्या बालपणात असेच 'खादाड' दिवस पाहिले असतील, म्हणूनच ते आज इतके शांत आणि मोठे आहे. जेम्स वेब टेलिस्कोप येणाऱ्या काळात अशा आणखी किती 'भुकेल्या राक्षसांना' शोधून काढते, हे पाहणे रंजक ठरेल.
तुमचे मत काय आहे?
तुम्हाला काय वाटते? विश्वात अजून असे कोणते नियम असू शकतात जे आपल्याला माहित नाहीत? किंवा कृष्णविवरांच्या पलीकडे अजून काही असू शकते का?
कमेंट बॉक्समध्ये तुमचे विचार नक्की लिहा!
हा लेख आवडला असेल तर तुमच्या विज्ञानप्रेमी मित्रांसोबत WhatsApp आणि Facebook वर नक्की शेअर करा.
टिप्पण्या
टिप्पणी पोस्ट करा