भौतिक शास्त्रको नोबेल पुरस्कार : ब्लाक होलको नाम

उदयराज खनाल

सन् २०२० को भौतिक शास्त्र सम्बन्धि नोबेल पुरस्कार, ब्लाक होल ९कृष्ण क्षिद्र० बारे अनुसन्धान गरेका तीन वैज्ञानिकलाई डिसेम्बर १० तारिकका दिन प्रदान गरिने भएको छ। ब्लाक होललाई आइन्सटाइनीय सामान्य सापेक्षताको एक मूलभूत परिणामको रूपमा प्रमाणित गरेका, अक्सफोर्ड विश्वविद्यालयमा कार्यरत ८९ वर्षीय सर रजर पेनरोजलाई पुरस्कार राशिको आधा हकदार मानियो। बाँकी भागको चाहिं, आकाश गङ्गा (मिल्कि वे) नामाङ्कित हाम्रो सूर्यको गृह तारा पुञ्ज (गालेक्सि) को केन्द्रमा अवस्थित अतिपिण्डित (सुपरमासिभ) ब्लाक होलको पहिचान गर्ने, माक्स प्लाङ्क संस्थानका राइनहार्ड गेन्जेल र कालिफोर्निया विश्वविद्यालयकी आन्द्रिया घेजलाई संयुक्त विजयी मानियो (चित्र १)। सापेक्षताकै विद्यार्थीको नाताले, गत दश नोबेल पुरस्कार मध्ये चार वटा यसै विधाले प्राप्त गरेकोमा निकै सन्तुष्टि महसूस हुन्छ।
एउटा सानो ढुङ्गालाई जति तीब्र गतिले आकाश तिर फाल्छौँ उति अधिक उचाई प्राप्त गरेर खस्छ। तर उम्कने गति (एस्केप स्पीड) या त्यो भन्दा तीब्र फाल्यौं भने फर्किंदैन, पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षणबाट फुत्केर सुदूर पुग्छ। पृथ्वीको सतहमा त्यो गति ११ किलोमिटर प्रति सेकण्ड छ र, सूर्यमा ६१५। विलायतका मिचेलले १७८३ र फ्रान्सका लप्लासले १७९६ मा प्रकाशन गरेका खोजले यो उम्कने गति प्रकाशको बराबर हुन, सौर घनत्वकै ५०० गुणा बढी व्यासको पिण्ड चाहिने देखाए। अहिलेको भाषामा अतिपिण्डित भनिने १२।५ करोड सौर पिण्डका यस्ता ब्लाक होलको अस्तित्व स्वीकार्न नसकेर, दुवैले थप अनुसन्धान त्यागे। न्युटोनीय गुरुत्व यति सफल थियो, लप्लासले आफ्नो “मेकानिक सेलेस्त” अर्थात स्वर्गीय (खगोलीय) गतिशास्त्रको पुस्तकोपहार लिएर नेपोलियन समक्ष उपस्थित हुँदा सोधियो, “कतै ईश्वरको नाम त लिनु परेन ? ” उत्तर आयो, “त्यस्तो परिकल्पनाको आवश्यकता भएन।”
सन् १९०४ मा आइन्सटाइनले प्रकाशको गतिलाई उच्चतम् सीमा र विश्वव्यापी स्थिराङ्क तोकेर, सापेक्षिक दिक्काललाई (३±१) आयामिक आकाशमा स्थापित गर्दै, सारा पदार्थ ऊर्जाकै रूप भएको प्रमाणित गरे। कपिल मुनिले हजारौं वर्ष अघि “दिक्कालावाकाशादिभ्य” (साङ्ख्यसूत्र २:१२) भनेर यस्तो विशेष सापेक्षताको पूर्वाभास दिएका थिए। हामि जति टाढा हेर्छौं उति पुरानो घटना देख्छौं, ८ मिनेट अघिको सूर्य देखि १३ अर्ब वर्ष अघिको दूरस्तम् क्वेजार जीएन(जेड११। सन् १९१५ मा प्रकाशित आइन्सटाइनको सामान्य सापेक्षवादी क्षेत्र समिकरण (फिल्ड इक्वेशन) ले, गुरुत्व समाहित दिक्कालको विकृति (स्पेसटाइम कर्भेचर) लाई पदार्थको ऊर्जा बेग (एनर्जी(मोमेण्टम) संग बराबर तुल्याएर, आकाशलाई आदिभूतमा स्थापित गर्‍यो। हकिङ्गले भने झैं, गुरुत्वले शून्यता ९भाकुम, रिक्त दिक्काल० बाट पदार्थ उत्पन्न गर्छ। न्युटोनीय गतिशास्त्रका कमिकमजोरी हटाएको सापेक्षतालाई निरन्तरको प्रयोगात्मक परिक्षणमा सिद्ध छ। साङ्ख्यकै अनुरूप, पुरुषलाई दिक्काल र प्रकृतिलाई पदार्थ मानेर, तिनलाई समान तुल्याउने विकृतिबाट सृष्टिको थालनि भएको अर्थ लगाउन सकिन्छ।

क्षेत्र समीकरण प्रकाशित भएको केहि महिनामै स्वार्जशिल्डले सरलतम हल निकालेर ब्लाक होल तर्फ सङ्केत गरे पनि, आइन्सटाइनले यसको अस्तित्व स्वीकारेनन्। प्रकाश पनि उम्कन नसक्ने घटना क्षितिज (इवेण्ट होराइजन) भनिने यस हलको गोलाकार सतहका धेरै विशेष गुण छन्। हामीले टाढाबाट केहि वस्तु खसेको हेर्‍यौं भने, जति समय कुरे पनि क्षितिज भित्र पसेको देख्दैनौं, तर एउटा घडि लिएर आफै खस्दै बाँच्न सक्यौं भने, क्षितिजको कुनै अनुभुती नै नभई केन्द्रमा पुग्छौं। अझ भाग्यमानि भए त, आइन्सटाइन(रोजेन पुल (वर्म होल) तर्दै, ह्वाईट होलबाट ब्रह्माण्डको अर्कै दिक्काल विन्दुमा निस्कन सकिन्छ। घटना क्षितिजको पार गर्दा, बाहिर दिक् भनिएको आयाम कालमा ९र काल दिक् मा० परिणत हुने गणितीय आधार छन् (चित्र २)।
ब्लाक होल नजिकैको अत्याधिक ऊर्जाशील गुरुत्वमा क्वाण्टम अन्तरक्रियाबाट उत्पन्न कण प्रतिकण जोडी मध्ये एक क्षितिज भित्र छिर्दा, अर्को हकिङ्ग विकिरणको रूपमा निस्कन्छ। क्षितिजको केहि बाहिर अवस्थित प्रकाशगोल (फोटोन स्फियर) मा बसेर, प्रकाशले पनि ब्लाक होलको परिक्रमा गर्छन्। ब्लाक होलले खाएको सबै ऊर्जाको सूचना नष्ट हुनेबारे चलेको विवाद अझ सुल्झिएको छैन। प्रकाशागोल र क्षितिजको बिचमा सूचना थुप्रिने जस्तो छ, यद्यपि पुनः प्राप्त गर्ने समस्या यथावत छ। ठूला ताराहरूको अन्तिम अवस्था ब्लाक होल हुन सक्छ। हाम्रो सूर्य जस्ताको ऊर्जा स्रोत सकिए पछि, गुरुत्वले खुम्चिएको केन्द्र स्वेत वाम (ह्वाइट ड्वार्फ) मा परिणत हुन्छ। यस्ता अवशेषमा १.४ सौर पिण्ड (चन्द्रशेखर सीमा) भन्दा अधिक बाँकी रह्यो भने न्युट्रोन तारा बन्छ। अनि २.१७ सौर पिण्ड भन्दा अधिक रह्यो भने, शक्तिशाली गुरुत्वले दिक्कालनै च्यातेर पदार्थलाई ब्लाक भित्र कोची दिन्छ। यसरि ठूला ताराबाट बनेकालाई स्टेलर (तारकीय) ब्लाक होल भनिन्छ। यस्तामा, सबै भन्दा पहिले ब्लाक होल भनेर अनुमान गरिएको, करीब १५ सौर पिण्डको सिग्नस एक्स-१ भनिने एक्सरे विकिरणको स्रोत हो।
पेनरोजका अनुसार १९६४ को एक दिन साथीसंग सडक पार गर्न कुर्दा, उनको दिमागमा झल्को आयो, फसेको सतह (ट्राप्ड सर्फेस)। यसको गणितबाट, ताराहरूको विकासक्रममा उत्पन्न हुने यस्तो सतहले प्रकाशलाई केन्द्र तिर मात्र प्रवाहित गर्ने बताए। पेनरोजले विभिन्न सहअनुसन्धातासंग मिलेर धेरै गणितीय विधिको निर्माण गरे। यस्तै एक न्युमान(पेनरोज विधिको उपयोग गरेर विभिन्न थरिका ब्लाक होलबारे अनुसन्धान प्रकाशन गर्न सकेमा खुशी लाग्छ। यहि विधिबाट ब्रह्माण्डको विकासक्रमको अनुसन्धान गर्न पनि हाम्रो समूह सफल भयो।
क्वेजारको अवलोकनसंगै, ५० वर्ष अघिबाटै खगोलशास्त्रिले आकाश गङ्गाको केन्द्रमा ब्लाक होला हुन पर्ने अनुमान गरेका थिए। धनु राशिको दिशामा अवस्थित एक शक्तिशाली रेडियो विकिरणको स्रोतलाईनै यो केन्द्र भनेर पहिचान गरिएको छ। गेञ्जेल र घेजका भिन्न समूहले १९९० देखि शक्तिशाली दूरबीनबाट हेर्दै, र तिनको विश्लेषण क्षमताको विकास गर्दै, त्यस केन्द्रको वरिपरि रहेको धूलो र घना बादल छिचोलेर, साजिटेरियस ए• भनिएको केन्द्रमा नियाल्न सके। विशेषतः, एस २ भनिएको तारालाई पछ्याएर, त्यसको अण्डाकार कक्षको केन्द्रमा ४० लाख सौर पिण्डको ब्लाक होल रहेको, र त्यसको निकट पुग्दा एस २ ले ७००० किलो मिटर प्रति सेकण्डको गति प्राप्त गर्ने निष्कर्ष निकाले। क्वेजार चाहिं, निर्माणाधिन तारा पुञ्जको केन्द्रमा विकास भएका अतिपिण्डित ब्लाक होल हुन्। केहि वर्ष अघि प्रकाशित ब्लाक होलको तस्वीरमा देखिएको एम ८७८ ब्लाक होल त केहिअरब सौर पिण्डको छ। यस्तो तस्वीर नै देखे पछि, ब्लाक होलको वास्तविकता स्वीकार्नै पर्छ, काल्पनिक गणितीय नतिजा मात्र हैन। सय देखि लाख सौर पिण्डका मध्य ब्लाक होल, ग्लोबुलर क्लसटर भनिने ताराको घना गुच्छको केन्द्रमा भेटिनु पर्ने जस्तो लाग्छ।
सय वर्ष अघि, कालुजा र क्लाइनले पाँच आयामिक आइन्सटाइन क्षेत्र समिकरणबाट गुरुत्व सहित, विद्युत(चुम्बकत्व र क्वान्टम अन्तरक्रिया उत्पन्न गर्न सफल भए। सर्व संहित सिद्धान्त (थियोरी अफ एभरिथिङ्ग) खोज्ने भौतिक शास्त्रिको आशा, ११ आयामिक झिल्ली (मेमब्रेन) मा टिकेको छ। तदनुसार, चार आयामको दिक्काललाई बिग बाङ्गले फैलाउँदा, थपिएका जति आयाम खुम्चिएर विद्युतीय जस्ता सबै क्वाण्टम अन्तरक्रिया उत्पन्न गर्छ। मानवले यस लोकमा विचरण गर्न थाले देखिनै आकाश तिर हेरर, ग्रहण धूम्रकेतु ताराविस्फोट जस्ता विभिन्न खगोलीय घटनाबाट अचम्भित हुँदै, तिनको प्रकृति बुझ्न यथासक्य प्रयत्नरत छ। यहि अवलोकनबाट पात्रो र त्रिकोणमिति जस्ता गणितको विकास भयो। अन्तरिक्षको अन्तचरणनै मानव मस्तिष्क र कुशलता तिखार्ने साधन हो।

चित्र १स् सन् २०२० को भौतीकशास्त्र तर्फका नोबेल पुरस्कार विजयी। वायांबाट क्रमशस् रजर पेनरोज, राइनहार्ड गेन्जेल र आन्द्रिया घेज। सबै चित्रहरू सौजन्य लयदभउिचष्शभ।यचन

चित्र २स् वायाँमा, ब्लाक होलको घटना क्षितिज र त्यस भित्र हुन सक्ने एक सम्भावना देखाइएको छ। बाहिर दिक् भनि राखेको आयाम भित्र पसेर काल बन्छ, र केन्द्र तिरै प्रसारित हुन्छ। मध्यमा, हाम्रो आकाश गङ्गा को कार्टून देखाइएको छ। यो तारा पुञ्ज चक्राकारको छ। केन्द्र नजिकैबाट निस्केका विभिन्न पंखा मध्य एकमा अवस्थित सौरमण्डलले केन्द्रको परिक्रमा गर्दै छ। दायाँमा, क्द्द नाम पाएको ताराले, अकाश गंगाको केन्द्रमा अवस्थित अतिपिण्डित एसजीआर ए ब्लाक होललाई, अण्डाकार कक्षमा परिक्रमा गरेको देखाइएको छ। विभिन्न वर्षमा त्यो ताराको स्थान पनि देखाइएको छ। यस्तै ताराहरुको परिक्रमाबाट, त्यो ब्लाक होल ४० लाख सौर पिण्डको भएको थाहा लाग्यो।