“জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা হতবাক! মহাশূণ্যে দেখা মিললো রহস্যময় গোলাকার বস্তু”

সম্প্রতি অস্ট্রেলিয়া ও ভারতে অবস্থিত টেলিস্কোপের তথ্যসমসুহের ভিত্তিতে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা মহাকাশে ৪টি রহস্যময় এবং একদমই নতুন ধরনের বস্তুর সন্ধান পেয়েছেন!

মূলত ঘটনাটি ঘটে ২০২০ এর জুন মাসে। তবে গুটি কয়েক বিজ্ঞান মহল বাদে এই চাঞ্চল্যকর বিষয়টি খুব একটা আলোচনায় আসে নি। আর বাংলাদেশের জ্যোতির্বিজ্ঞানের সাথে জড়িত বিভিন্ন সংস্থা বা সংবাদ মাধ্যমগুলোতেও এ নিয়ে তেমন একটা লেখালেখি হয়নি বললে গুরুত্বর দোষ হবে বলে মনে করিনা।

২০২০ সালের জুনের ২৬ তারিখ। অস্ট্রেলিয়ার ওয়েস্টার্ন সিডনি বিশ্ববিদ্যালয়ের জ্যোতিঃপদার্থবিজ্ঞান বিভাগে অ্যাপ্লাইড ডেটা সাইন্সের অধ্যাপক Kectes Ray Norris ও তার সহকর্মীরা Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) ও Giant MetreWave Radio Telescope (GMRT) টেলিস্কোপের সহায়তায় এই বস্তুগুলোকে সনাক্ত করেন। এছাড়াও জ্যোতির্বিজ্ঞানীগন তাদের এই গবেষনায় Australia Telescope Compact Array (ATCA) ও Murchison Widefield Array (MWA) টেলিস্কোপের সহায়তাও নিয়েছেন। এই রহস্যময় বস্তুগুলো সর্বপ্রথম ধরা পরে গত বছর অর্থাৎ, ২০১৯-এর শেষের দিকে ASKAP টেলিস্কোপের মাধ্যমে EMU-এর পরীক্ষামূলক জরিপ চলাকালে।

চিত্রঃ The Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) is a radio telescope array located at Murchison Radio-astronomy Observatory (MRO)

বস্তুগুলি গোলাকার বা বলয়াকার, দেখতে অনেকটা রিং আকৃতির ও এদের প্রান্ত বরাবর রেডিও তরঙ্গদৈর্ঘ্য অত্যন্ত উজ্জ্বল। তাদের এই ধরনের বৈশিষ্ট্য ও আরো কিছু বিশেষত্বের জন্য বস্তুগুলোকে ‘Odd Radio Circles’ বা সংক্ষেপে ‘ORCs’ হিসেবে আখ্যায়িত করা হয়েছে। বস্তুগুলোর বৈশিষ্ট্য ও বোঝার সুবিধার্থে এগুলোকে ORC হিসেবে আখ্যা দিলেও এগুলোর আসল নাম যথাক্রমে EMU PD J210357.9–620014(ORC1); EMU PD J205842.8–573658(ORC2); EMU PD J205856.0-573655(ORC3) ও 155524.63+272634.7(ORC4)

এই ORC গুলো পৃথিবী থেকে ঠিক কতটা দুরত্বে অবস্থিত সেই সম্পর্কে জ্যোতির্বিজ্ঞানীগন এখনও অবগত নন, তবে তাদের ধারনা অনুযায়ী সেগুলি অবশ্যই আমাদের আকাশগঙ্গার বাহিরের দূরবর্তী গ্যালাক্সি বা ছায়াপথের সাথে যুক্ত থাকতে পারে।

এগুলো হতে পারে বিভিন্ন ধরনের এক্সট্রাগ্যালাকটিক ক্ষনস্থায়ী ঘটনা থেকে আগত গোলাকার শক ওয়েভের কারনে সৃষ্ট বস্তু। যেমন, সুপারনোভার অংশবিশেষ কিংবা প্লানেটারি নেবুলা বা একটি মুখোমুখি ডিস্ক (Protoplanetary disc/Star-forming galaxy)। আবার অনেক সময় ক্যালিব্রেশন ত্রুটি (Calibration) বা অপর্যাপ্ত ডিকনভলিউশনের (Deconvolution) কারনে উজ্জ্বল বস্তু থেকে আগত আলো কে এমন দেখা যায়।

জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যখন মহাবিশ্বের বিবর্তন মানচিত্র প্রকল্পের অর্থাৎ EMU (Evolutionary Map of the Universe project) প্রজেক্টের অংশ হিসেবে রাতের আকাশ ম্যাপিং করছিলেন তখন তারা এই বস্তুগুলোকে আবিষ্কার করেন। EMU Pilot জরিপটি প্রায় ১২ আরকসেক (arcsec) এর স্থানিক রেজোলিউশনের সাথে প্রায় ৩০μJy/beam এর rms সংবেদনশীলতায় আকাশের ২৭০ ডিগ্রি-বর্গক্ষেত্রের জায়গা জুড়ে জরিপ করতে ASKAP টেলিস্কোপটি ব্যবহার করেছিল।

উক্ত জরিপ থেকে পাওয়া ছবিগুলো থেকে ১ম ৩টি ORC অর্থাৎ ORC1 থেকে ORC3 পর্যন্ত আবিষ্কৃত হয়। আর ৪র্থ  ORC টি ৩২৫ মেগাহার্টজ-এ নেয়া Cluster Abell 2142 থেকে আবিষ্কৃত হয়, ২০১৩ সালের Giant MetreWave Radio Telescope (GMRT) এর সংরক্ষিত তথ্য থেকে পুনরায় বিশ্লেষনের মাধ্যমে, যা ভারতের মহারাষ্ট্র প্রদেশে অবস্থিত। রেডিও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উজ্জ্বলতার বিচারে এদের প্রত্যেকেই উজ্জ্বল তবে এক্স-রে, অবলোহিত ও দৃশ্যমান আলোতে এদের দেখা যায় না অর্থাৎ শুধুমাত্র রেডিও তরঙ্গদৈর্ঘ্যে এরা দৃশ্যমান!

বেশিরভাগ দিক থেকেই ORC4 এর সাথে ORC1 থেকে ORC3 এর মিল রয়েছে তবে এদের কেন্দ্রে থাকা রেডিও’র ধারাবাহিক উৎস আলাদা। ORC গুলোর ব্যাস প্রায় ১ আর্কমিনিট যা আমাদের রাতের আকাশে থাকা পৃথিবীর একমাত্র উপগ্রহ চন্দ্রের আকারের প্রায় ৩%। বস্তুগুলোর প্রত্যেকের খাড়া বর্ণালী সূচক বা steep spectral index হলো α ~ -১ এবং এরা মহাকাশের উচ্চ গ্যালাকটিক অক্ষাংশে অবস্থিত। ৪টি বস্তুর মধ্যে দুটি বস্তুর কেন্দ্রীয় গ্যালাক্সি বা ছায়াপথ রয়েছে আর বাকি দুটোর নেই। ORC3 যখন কেন্দ্র থেকে বিচ্যুত বা হ্রাস পেতে থাকে তখন ORC1, ORC2 ও ORC4 একটি পূর্ন ডিস্কের মতোন দেখায়, যার প্রান্ত বা কিনারাগুলো খুবই উজ্জ্বল অবস্থায় দৃশমান থাকে।

জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের কাছে ইমেজিং আর্টফ্যাক্ট এর বিষয়টা খুবই পরিচিত। মূলত যেসকল জ্যোতির্বিজ্ঞানিরা celestial object বা মহাজাগতিক বস্তুর raw image নিয়ে কাজ করেন তারা বিষয়টা ভালোভাবে জেনে থাকেন। কখনও ক্যালিব্রেশন ত্রুটি বা কখনও অপর্যাপ্ত ডিকনভলিউশন ইত্যাদি কারনে টেলিস্কোপ থেকে প্রাপ্ত কাঙ্খিত বস্তুটির ছবি ত্রুটিযুক্ত থাকে। যার ফলে বস্তুটির নির্ভুল চেহারা পাওয়া যায় না। যাইহোক, এটা বলার কারন হচ্ছে উক্ত ORC গুলোর ছবি স্পষ্টতই দুটি ভিন্ন টেলিস্কোপের মাধ্যমে এবং ভিন্ন সময়ে সনাক্ত করা হয়েছে। এমনকি বিভিন্ন প্রসেসিং সফটওয়্যার টুলের মাধ্যমে বোধগম্য রুপ দেয়া হয়েছে। সুতরাং, এই ক্ষেত্রে ইমেজিং আর্টফ্যাক্টের কোনো সম্ভাবনা নেই।

চিত্রঃ Cassiopeia A supernova remnant. NASA/CXC/SAO; NASA/CXC/E.Jiang

ORC গুলোর বৈশিষ্ট দেখে একে SNRs (Supernova Remnants) বা সুপারনোভার অবশিষ্টাংশ বলে মনে হতে পারে। কারন এই ধরনের ORC গুলো সাধারণত SNRs হিসেবেই বিবেচনা করা হয়ে থাকে। কিন্তু জ্যোতির্বিজ্ঞানীগন ORC গুলোকে  SNRs হবার সম্ভাব্যতাকে নাখচ কর। এর কারন, তারা EMU Pilot জরিপের মাধ্যমে আকাশের প্রায় ২৭০ বর্গ ডিগ্রির গ্যালাকটিক অক্ষাংশে প্রায় ৪০ ডিগ্রি কভার করেন। EMU Pilot সমীক্ষা কে মডেল করে ডিস্ক ১ kpc (kiloparsec) পুরু মধ্যের প্লেন থেকে ৪০ ডিগ্রি গ্যালাকটিক অক্ষাংশের কোণে ৯.৩ ডিগ্রি অর্ধকোণে একটি হিসাব কষেন। EMU Pilot দ্বারা সমীক্ষিত গ্যালাক্সির আয়তন  ০.০২ kpc3 । গ্যালাক্সিটি ১০ kpc ব্যাসার্ধের এক ইউনিট ডিস্ক এবং বেধ ১  kpc হিসেবে ধরে নিয়ে, জরিপ করা গ্যালাক্সির ভগ্নাংশ দার করান – ৬ x ১০৫  , যার মধ্যে তারা ৩ টি ORC সনাক্ত করেন। যদি ORC গুলো SNR হয় তবে গ্যালাক্সিতে প্রায় ৫০,০০০ SNR রয়েছে এবং তার মধ্যে গ্যালাক্সিতে প্রায় ৩৫০ টি SNR নিশ্চিতভাবেই রয়েছে।

এমনকি যদি গ্যালাকটিক জনসংখ্যা ১ হাজার SNR এর চেয়েও বেশি হয়ে থাকে তবে EMU Pilot জরিপে তাদের মধ্যে ১টি  ORC-এর সন্ধান খুঁজে পাবার সম্ভাবনা খুবই কম। বিজ্ঞানীরা ধরে নিচ্ছেন যে সেগুলো যদি অভিন্নভাবে বা সুষমভাবে বণ্টিত বা সাজানোও থাকে তবে ORC-এর সন্ধান খুঁজে পাবার সম্ভাবনা ৬% এবং সেখানে ৩টি  ORC পাবার সম্ভাবনা মাত্র ০.০২%। আর সেজন্যই জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা একে SNR হিসেবে বিবেচিত করতে নারাজ। তবে তারা এটাও বলেছে, যদি এগুলো SNR হয়েও থাকে সেক্ষেত্রে এগুলো নতুন শ্রেনীভুক্ত SNR হিসেবে গন্য হবে কারন এখন পর্যন্ত জানা SNR এর সংখ্যার তুলনায় এগুলো হবে প্রায় ৫০ গুন বেশি। তাই এটি নতুন শ্রেনীভুক্ত হওয়াই যুক্তিযুক্ত।

এরপরেই হয়তো মাথায় আসবে মহাজাগতিক প্লানেটারি বা গ্রহীয় নেবুলা কারন প্লানেটারি নেবুলাও রেডিও নির্গমনের মাধ্যমে বিচ্ছুরিত ডিস্ক হিসেবে দেখা যায়।

সাধারণত অপটিক্যালি পুরু বা অধিক ঘনত্ব বিশিষ্ট গ্রহীয় নেবুলার রেডিও বর্ণালী সূচক α ~+২ এবং সরু বা কম ঘনত্বের গ্রহীয় নেবুলার রেডিও বর্ণালীর সূচক α ~ -০.১। আর আমরা জানি, ORC এর বর্ণালী সূচক α ~ -১। সুতরাং, এই হিসেবেও ORC গুলোকে গ্রহীয় নেবুলার কাতারে অন্তর্ভুক্ত করা যায় না। জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের মতে, SNR-এর মতো এখানেও EMU Pilot জরিপের তথ্য বিশ্লেষনে ORC গুলোর গ্রহীয় নেবুলা হবার সম্ভাবনা মাত্র ০.০৫%।

যেহেতু ORC গুলো দেখতে অনেকটাই রিং আকৃতির সেহেতু এগুলোকে রিং আকৃতির স্টার ফর্মিং গ্যালাক্সির কেন্দ্র হিসেবেও ধরা যেতে পারে। উদাহরনস্বরুপ, সুপরিচিত কার্টহুয়েল (Cartwheel) ছায়াপথ কে স্বরন করা যায় কিংবা মুখোখুখি সর্পিল আকৃতির ছায়াপথ বা Spiral Galaxy-এর তারকা গঠনের রিং-এর কথাও ভাবতে পারেন। যদি ORC নির্গমন একটি সাধারণ ডিস্ক গ্যালাক্সির আকারের সাথে মিলে যায় তবে এটি প্রায় ২৫-৫০ Mpc (Megaparsecs) দূরত্বে অবস্থান করবে। আর যদি এত বড় এবং এত কাছাকাছি মুখোমুখি ডিস্ক গ্যালাক্সি থেকে নির্গমন হয়ে থাকতো তবে সেটা DES ইমেজিংয়ে খুবই সহজেই সনাক্ত করা সম্ভব হতো। কিন্তু এমনটা হয়নি তাই এই তালিকা থেকেও ORC কে সরিয়ে নেয়া হয়।

আইনস্টাইনের রিং-এর কথা শুনেছেন কখনও? কি ভাবছেন! এখানে আবার তাত্ত্বিক পদার্থবিদ আইনস্টাইনের হাতের রিং বা আংটি কে কেন আনলাম?

চিত্রঃ NASA, ESA, and the SLACS Survey team

আসলে এটা হাতের আঙুলে পড়া রিং না। একদম সংক্ষিপ্ত ভাবে বলতে গেলে, কোনো উৎসের পটভূমি থেকে গ্র্যাভিটেশনাল বা মহাকর্ষীয় লেন্সিংয়ের ফলে নির্গমনশীল চাপ তৈরি হয়। যদি উৎস, লেন্স এবং পর্যবেক্ষক একত্রিত হয় তবে লেন্সযুক্ত ছবিটি একটি তথাকথিত আইনস্টাইন রিং হিসেবে দেখা যায়। উদাহরণ, রেডিও গ্র্যাভিটেশনাল (যৌগিক) লেন্স PKS 1830–211 নিয়ে গঠিত একটি ~ 1 arcsec ব্যাসের রিং।

আর এই ধরনের আইনস্টাইন রিং-গুলো খুব কম ক্ষেত্রেই 1 arcsec ব্যাসের চেয়ে বেশি হয়। এমনই একটি রিং-এর সাথে ORC গুলোর মিল পাওয়া যায়, যার লোহিতসরনে (Redshift) লেন্সিং ক্লস্টার হতে উৎপাদিত ভর ২ x ১০১৫ M। কিন্তু সেখানে কোনো দৃশ্যমান ক্লাস্টার বা গুচ্ছের কোনো চিহ্নই দেখা যায় নি। এমনকি এই জাতীয় লেন্স পর্যাপ্ত পরিমাণে প্রতিসম বা প্রতিসাম্যযুক্ত হওয়ার কোনো সম্ভাবনা নেই এবং পর্যবেক্ষিত গোলাকার প্রতিসাম্য তৈরি করতে ও পুরোপুরি ব্যাকগ্রাউন্ড উৎসের সাথে একত্রিত হয়েছে। অর্থাৎ, ORC গুলোকে আইনস্টাইন রিং হিসেবেও আখ্যায়িত করা যাচ্ছে না।

চিত্রঃ A sample of two bent-tail radio galaxy candidates in the ATLAS-SPT data

এবার হয়তো ORC2 ও ORC3 কে দেখে ভাবতে পারেন অন্তত এই দুটোকে Bent-Tail Radio Galaxy হিসেবে চিহিত করাই যায়। কারন এদের দুটিকে দেখে অনেকটা Bent-Tail Radio Galaxy-এর দুটো জেটের মতোই দেখা যাচ্ছে কিন্তু Norris ও তার সহকর্মীরা এই সম্ভাবনাকেও উড়িয়ে দিয়েছেন। Bent-Tail Radio Galaxy-এর সকল বৈশিষ্ট্যের সাথে ORC2 ও ORC3 এর তুলনা করেই তারা একে উক্ত গ্যালাক্সির সাথে সম্পর্কিত নয় বলেই নিশ্চিত করেছেন। এছাড়াও আরো কিছু বৈশিষ্ট্যের ভিত্তিতে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এগুলোকে Cluster Halo হিসেবেও অসাম্ভাব্য বলে বিবেচনা করেছেন।

আপনারা কি জানেন যে, এক ধরনের তারকা আছে যারা রেডিও এবং অপটিক্যাল উভয় তরঙ্গদৈর্ঘ্যে বাবল বা রিং আকৃতির তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্গমন করে! যাদেরকে WR stars বা Wolf-Rayet তারকা বলা হয়। এখন পর্যন্ত এরকম তারকা আমাদের গ্যালাক্সিতেই সনাক্ত হয়েছে প্রায় ২২০টির মতো। ধারনা করা হয় এরকম তারকার সংখ্যা আমাদের গ্যালাক্সিতে প্রায় ২ হাজার বা তার বেশিও হতে পারে। যা জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এখনও আবিষ্কার করতে পারেননি। আর এই তারকাগুলোর সাথে সম্পর্কিত যে পরিমান রেডিও তরঙ্গ নির্গমন হয় তার বর্ণালী সূচক খুবই কম হয়ে থাকে যা সাধারণত ORC গুলোর সূচকের সমপরিমান হয়ে থাকে। তাই জ্যোতির্বিজ্ঞানীগন ধারণা করছেন, ORC গুলোর সাথে Wolf-Rayet তারাগুলো সাদৃশ্যপূর্ণ।

কিন্তু এর সাথে সাথে জ্যোতির্বিজ্ঞানীগন এক ধরনের শক ওয়াইন্ডের পক্ষে সমর্থন দেখিয়েছেন। এই শকের মাধ্যমে স্টার ফর্মিং গ্যালাক্সিগুলোর বাতাসের চারিদিকে একটি বাবল বা বুদবুদের সৃষ্টি হয় করে যা Galactic Wind Termination Shock বা সংক্ষেপে GTS নামেও পরিচিত। তারা তাত্ত্বিকভাবে কিছু যুক্তি উপস্থাপন করার চেষ্টা করেছেন, যদিও এটা এখনও থিওরেটিক্যালি বা তাত্ত্বিকভাবে সম্ভব যা বাস্তবে এখনও কোথাও পর্যবেক্ষন করা সম্ভব হয়নি।

চিত্রঃ Gamma-Ray Burst (GRB)

ORC গুলোর প্রান্তের উজ্জ্বলতা দেখে ধারণা করা যায় যে, এই গোলাকার তরঙ্গের সংঘর্ষ উৎপাদন করতে সক্ষম এমন বেশ কয়েকটি শ্রেণির ক্ষনস্থায়ী ঘটনা সম্প্রতি সনাক্ত করা হয়েছে। যেমন, FRB বা ফাস্ট রেডিও বিস্ফোরণ, GRB বা গামা রশ্মির বিস্ফোরণ, নিউট্রন তারকা সংযোজন ইত্যাদি। তবে, ORC গুলির এত বিশাল কৌণিক আকারের কারণে সুদূর অতীতেও এরকম কোনো স্থানান্তর সংঘটিত হয়েছিলো বলে ধারণা করা যায়। আবার এমনটাও হতে পারে যে, নতুন এই আবিষ্কারটি জ্যোতির্বিজ্ঞানের কোনো সুপরিচিত ঘটনাগুলিকেই আরো একধাপ নতুন করে আমাদের কাছে উপস্থাপন করছে, হয়তো নতুন কোনো শাখা বা শ্রেনীর প্রতিনিধিত্ব করছে। আবার এমনও হতে পারে এই আবিষ্কারগুলো জ্যোতির্বিজ্ঞানে আমাদের চেনা পরিচিতির বহু দূরের কোনো জ্ঞানের দুয়ার উন্মোচন করে দিবে।

মূলত এগুলোকে নিয়ে এখনও বিজ্ঞান মহলে বিস্তর গবেষনা চলছে। বিজ্ঞানীরা এখনও এগুলোর সঠিক ব্যাখ্যা খুঁজে যাচ্ছেন। আমাদের এই দৃশ্যমান মহাবিশ্বের ২০০ বিলিয়ন থেকে প্রায় ২ ট্রিলিয়ন গ্যালাক্সি বা ছায়াপথের একটি হলো মিল্কিওয়ে গ্যালাক্সি বা আকাশ গঙ্গা, যার আবার প্রায় ৩০০ বিলিয়ন তারকা রয়েছে সেগুলোর মধ্যে মাত্র ১টি তারকাকে কেন্দ্র করে ঘুর্নায়মান আবিষ্কৃত প্রায় ৮টি গ্রহের একটিতে আমাদের বসবাস! এই বিশাল ব্রম্মান্ডের ঠিক কতটুকু আমরা জানি!  কতটুকুই বা আমাদের চেনা পরিচিতির মধ্যে! নিঃসন্দেহে অজানাকে জানার এই চেষ্টা আমাদের অব্যাহত থাকবে আর নতুন সব তত্ত্ব ও উপাত্ত আমাদের পরিচিত বিজ্ঞানকে বুড়ো আঙুল দেখিয়ে নতুন করে ভাবতে শিখাবে!