ব্ল্যাক হোল ( Black Hole ) কি
কৃষ্ণ বিবর বা ব্ল্যাক হোল হলো স্থান কালের একটি অদ্বৈত্ব বিন্দু ইংরেজীতে যাকে বলে Singularity ( সিঙ্গুলারিটি )। পদার্থ বিজ্ঞানী জন হুইলার এর নাম দেন ব্ল্যাকহোল ।
১৯৯৫ সালে আইনস্টাইন তার জেনারেল থিউরি অব রিলেটিভিটি প্রকাশ করেন । যা স্থান, কাল, মহাকর্ষ, বস্তু, এবং শক্তি এই জিনিসগুলো সম্পর্কে বিজ্ঞানীদের ধারণা পাল্টে দেয় ।আইনস্টাইনের জেনারেল থিউরি অব রিলেটিভিটি এর সমীকরণগুলোর মাধ্যমে প্রমাণ হচ্ছিল যে, মহাকর্ষ শক্তি এমন ভাবে ভেঙ্গে পড়তে পারে যে তা বিপুল পরিমান ভরকে খুব ছোট একটা জায়গায় সংকুচিত করে ফেলতে পারে।
 |
| ব্ল্যাক হোল হলো স্থান কালের একটি অদ্বৈত্ব বিন্দু ইংরেজীতে যাকে বলে Singularity |
বস্তু কণার ঘনত্ব এমন হয়ে যাবে যে সব কিছু মিলে মিশে সিঙ্গুলারিটি ( Singularity ) অবস্থার সৃষ্ঠি হবে । এটাই বিজ্ঞান মহলে পরিচিতি পায় কৃষ্ণ বিবর বা ব্ল্যাক হোল নামে । আমাদের জানা পদার্থ বিজ্ঞানের নিয়ম গুলো ব্ল্যাক হোল এর ক্ষেত্রে কাজ করে না ।
আইনস্টাইনের জেনারেল থিউরি অব রিলেটিভিটি এর প্রকাশ হওয়ার কিছুদিন পর বিজ্ঞানী কার্ল সোয়ার্জস চাইল্ড দেখালেন যে ব্ল্যাক হোল হলো আইনস্টাইনের জেনারেল থিউরি অব রিলেটিভিটি এর একটি সমাধান।
১৯৬৪ সালের ডিসেম্বর মাসে ফিজিক্যাল রিভিউ লেটার্স নামক জার্নালে প্রকাশিত পেনরোজের উপপাদ্যের মাধ্যমে ব্ল্যাক হোলের সত্যতা প্রমাণিত হয় । যার পরীক্ষা মূলক সফল প্রয়োগের কারণে তিনি ২০২০ সালে নোবেল পুরুষ্কারে লাভ করেন।
বিজ্ঞানী আন্দ্রিয়া ঘেজ এবং তার সহকর্মীরা দীর্ঘ ১৫ বছর গবেষণা করে প্রমাণ করেন যে আমাদের ছায়াপথের ঠিক কেন্দ্রে আমাদের সূর্যের চেয়েও চল্লিশ লক্ষ গুন বেশী ভরের একটি ব্ল্যাক হোল রয়েছে।
যখন একটি তারকার জীবনকাল শেষ হয়ে যায় অর্থ্যাৎ তার মধ্যে থাকা জ্বালানী শেষ হয়ে যায় তখনি ওই তারকাটি পরিণত হয় একটি ব্ল্যাক হোলে। এই তারকা গুলোর অল্প জায়গায় এতই বেশী ভর থাকে যে তার মহাকর্ষ শক্তির প্রভাব থেকে আলোও বেড়িয়ে আসতে পারে না। ব্ল্যাক হোলকে এ কারণেই আকাশ দানব বলা হয়ে থাকে।
আরো পড়তে পারেন
ব্ল্যাক হোল কিভাবে সৃষ্টি হয়
ব্ল্যাল হোল পদার্থ বিজ্ঞানের সবচেয়ে রহস্যময় বিষয়গুলোর একটি। ব্ল্যাক হোলের সংজ্ঞায় বিজ্ঞানীরা বলেন, ব্ল্যাক হোল হচ্ছে এমন একটি স্থান যেখান মহাকর্ষ বল এতই প্রবল যে সেখান থেকে আলো পর্যন্ত বের হয়ে আসতে পারেনা।
ব্ল্যাক হোলের প্রধান বৈশিষ্ট্যই হচ্ছে প্রবল, ভয়ংকর, অবিশ্বাস্য বল। এখন প্রশ্ন হচ্ছে মহাকর্ষ বল তো কাজ করে ভরের ওপর কিন্তু আলোর তো ভর নেই, তাহলে মহাকর্ষ বল সেটিকে আকর্ষণ করে কি করে? এছাড়াও আলোর বেগ তো ধ্রুব অর্থ্যাৎ সব জায়গায় একই। যা সেকেন্ডে ৩ লক্ষ কি.মি.। যা কমেও না আবার বাড়েও না। তাহলে ব্ল্যাক হোলের আকর্ষণ বল সেটিকে থামিয়ে দেয় কি করে?
আলোর তো ভর নেই তাহলে মহাকর্ষ আলোকে আকর্ষণ করে কি করে?
অসম্ভব সুন্দর প্রশ্নটির উত্তর জানার জন্য আমাদেরকে আগে নিউটনের মহাকর্ষ সূত্রটি সম্পর্কে কিছু জানতে হবে। যেটাতে বলা হয়েছে, "এই মহাবিশ্বের প্রতিটি বস্তুকণা একে অপরকে নিজের দিকে আকর্ষণ করে এবং এই আকর্ষণ বলের মান বস্তু কণাদ্বয়ের ভরের গুণ ফলের সমানুপাতিক, এদের মধ্যবর্তী দূরত্বের বর্গের ব্যাস্তানুপাতিক এবং এই বল বস্তুদ্বয়ের কেন্দ্র সংযোজক সরলরেখা বরাবর ক্রিয়া করে।"
অর্থ্যাৎ মহাকর্ষীয় সূত্র অনুযায়ী মহাবিশ্বের প্রতিটি বস্তু কনা একে অপরকে নিজের দিকে কেন্দ্র সংযোজক সরলরেখা বরাবর আকর্ষণ করছে । এই আকর্ষণ বল বস্তুর ভর এবং এক বস্তু থেকে অপর বস্তুর দূরত্বের উপর নির্ভর করে । ভর যত বেশি হবে মহাকর্ষ বল তত বেশি হবে আবার ভর হতে দূরত্ব যত বাড়বে মহাকর্ষ বল তত কমতে থাকবে।
কোনো মহাকাশ যানকে যখন পৃথিবীর বাইরে মহাকাশে প্রেরণ করা হয় তখন সেটিকে এমন বেগে উৎক্ষেপণ করতে হয় যাতে সেটি পৃথিবীর অভিকর্ষ বল ত্যাগ করতে পারে। যে বেগের ফলে কোনো বস্তু মহাকর্ষ বলের প্রভাবের বাইরে যেতে পারে তাকে বলা হয় মুক্ত বেগ। পৃথিবীর মুক্ত বেগ হচ্ছে সেকেন্ডে এগারো কি.মি.। অর্থ্যাৎ কোনো বস্তুকে পৃথিবীর মায়া কাটিয়ে মহাশূন্য যেতে সেকেন্ডে এগারো কি.মি পথ অতিক্রম করতে হবে।
এখন প্রশ্ন হলো কোনো ভাবে কি পৃথিবীর মুক্ত বেগকে আলোর বেগ সেকেন্ডে ৩ লক্ষ কি.মি. এর চাইতে বেশি করা সম্ভব? যদি পৃথিবীর মুক্ত বেগকে আলোর বেগের চাইতেও বেশি করা যায় তাহলে কিন্তু আলো ওই বেগ অতিক্রম করতে পারবে না! অর্থ্যাৎ পৃথিবী তখন ব্ল্যাক হোলে পরিণত হবে।
হ্যাঁ, গাণিতিক ভাবে কিন্তু পৃথিবীর মুক্ত বেগকে আলোর বেগের চাইতেও বেশি করা সম্ভব! মুক্ত বেগের সূত্রটি হলো `v=\sqrt{\frac{2GM}r}` যেখানে. v হচ্ছে মুক্তবেগ, G হচ্ছে মহাকর্ষী ধ্রুবক ( যার মান `6.674\times10^{-11}\m^3kg^{-1}s^{-2}`), M হচ্ছে গোলাকার বস্তুর ভর এবং r হচ্ছে সেটির ব্যাসার্ধ।
প্রিয় পাঠক মুক্ত বেগের সমীকরণটি ভালো ভাবে লক্ষ্য করলে দেখতে পাবেন যে কোনো বস্তুর ব্যাস যতই হ্রাস পেতে থাকে ততই তার মুক্তবেগ বৃদ্ধি পেতে থাকবে। এখন যদি বিশাল ভরের কোনো বস্তুর ব্যাসার্ধ এমন ভাবে হ্রাস করা যায় যার ফলে সেটির মুক্ত বেগ আলোর বেগের চাইতে বেশি হয়ে যায় তাহলে কিন্তু আলোও সেখান থেকে আর বের হয়ে আসতে পারবে না।
সমীকরণটি অনুযায়ী পৃথিবীর ব্যাসার্ধ যদি 0.87cm এর কাছাকাছি করা যায় তাহলে কিন্তু তার মুক্তবেগ আলোর বেগের চাইতেও বেশি হয়ে যাবে। যার কারণে এই বেগ অতিক্রম করে আলো আর বাইরে আসতে পারবে না। অর্থ্যাৎ পৃথিবী একটি ব্ল্যাক হোলে পরিণত হবে।
 |
| পৃথিবীর ব্যাসার্ধ যদি একটি মার্বেলের সাইজে নেওয়া যায় তাহলে সেটি ব্ল্যাক হোলে পরিণত হবে। |
এত কিছুর পরেও কিন্তু এখনো কিছু প্রশ্ন থেকে যায়। যেমন:
- সত্যি কি এত বিশাল কোনো ভরের বস্তুকে সংকুচিত করে এত ছোট্ট ব্যাসার্ধে নিয়ে আসা সম্ভব?
- আবার আমরা জানি, পৃথিবীর কোনো কিছুর বেগই আলোর বেগের চাইতে বেশি হওয়া সম্ভব নয়! তাহলে মুক্তবেগ কীভাবে আলোর বেগের চাইতে বেশি হবে?
চলুন দ্বিতীয় প্রশ্নটির উত্তর আগে জেনে নেওয়া যাক। সত্যি কি কোনো কিছুর বেগ আলোর বেগের চাইতে বেশি হওয়া সম্ভব?
সত্যি কি কোনো কিছুর বেগ আলোর বেগের চাইতে বেশি হওয়া সম্ভব?
এ প্রশ্নটির উত্তর লুকিয়ে আছে আলবার্ট আইনস্টাইনের জেনারেল থিউরি অব রিলেটিভিটি তত্ত্বে। জেনারেল থিউরি অব রিলেটিভিটি অনুযায়ী ভর স্থানকে বাঁকা করে করে দেয়। আসলে মহাকর্ষ বল বলতে কিছুই নেই। আমরা যেটাকে মহাকর্ষ বলে জানি সেটি হচ্ছে স্থানের বক্রতার ফলাফল।
আপনি একটি টানটান করা চাদরে যদি ভারী কোনো বস্তু রাখেন, তাহলে যেভাবে বস্তুটি চাদরটিকে বক্র করে দেয় এটিও অনেকটা এরকম। বস্তুটি যত ভারী হবে, চাদর ততই বক্র হবে। তেমনি মহাকাশে কোনো বস্তুর ভর যত বেশি হবে, সেখানকার স্পেস ততই বক্র হবে।
 |
| বস্তুটি যত ভারী হবে, চাদর ততই বক্র হবে। |
যার কারণে আলো ওই সংকোচিত স্থানে একবার প্রবেশ করলে বাইরে বের হয়ে আসতে পারে ন। সেখানেই ঘুরতে থাকে। তাই বলা যায় আসলে সেখানে মুক্তবেগ বৃদ্ধি পায় না বরং স্থানের বক্রতা বৃদ্ধি পায় যার কারণে আলো বক্র স্থানে প্রবেশ করে সমান্তরাল পৃষ্ঠে পুনরায় ফিরে আসতে পারে না। যদিও আমরা জানি আলো সরল পথে চলে। কিন্তু এটা ইতোমধ্যে প্রমাণ হয়ে গেছে যে আলোও বাকা হয় যেটাকে বলা হয় গ্রাভিটেশনাল লেন্সিং।
সত্যি কি এত বিশাল ভরের কোনো বস্তু এত পরিমাণে সংকুচিত হতে পারবে?
এখন আসি প্রথম প্রশ্নে সত্যি কি এত বিশাল ভরের কোনো বস্তু এত পরিমাণে সংকুচিত হতে পারবে? এর উত্তর দিয়েছেন বিজ্ঞানী সুব্রামানিয়াম চন্দ্রশেখর। তিনি ১৯৩৫ সালের ১১ জানুয়ারী মাত্র ২৫ বছর বয়সে রয়েল অ্যাস্ট্রনমিক্যাল সোসাইটির সভায় একটি গবেষণা ফলাফল প্রকাশ করেন। যেখানে তিনি বলেন, একটি নক্ষত্রের ভর যদি একটি নির্দিষ্ট ভর থেকে বেশি হয় তখন তার সব জ্বালানি ফুরিয়ে গেলে মহাকর্ষবলের প্রবল আকর্ষণের প্রভাবে এর পুরো ভরটুকু অসীম ঘনত্বের একটি বিন্দুতে পরিণত হয়। বিজ্ঞানের ভাষায় যাকে বলা হয় সিংগুলারিটি। এই আবিষ্কারের ফলে চন্দ্রশেখর ১৯৮৩ সালে নোবেল পুরুষ্কারে ভূষিত হন।
চন্দ্রশেখরের ব্ল্যাক হলো পরিণত হওয়ার নির্দিষ্ট ভরটি হলো সূর্যের চেয়ে ৩-৪ গুণ বা তার চেয়ে বেশি। অর্থ্যাৎ কোনো নক্ষত্রের ভর যদি সূর্যের ভরের চাইতে ৩ - ৪ গুণ বেশি হয় তাহলে সেটির জ্বালানি শেষ হয়ে গেলে সেটি তার নিজের প্রবল মহাকর্ষ বলের প্রভাবে সংকোচিত হয়ে ব্ল্যাক হোলে পরিণত হবে।
 |
| ব্ল্যাক হোল |
ব্ল্যাক হোল ( Black Hole ) সৃষ্টির বিস্তারিত প্রক্রিয়া
একটি নক্ষত্রে যখন নিউক্লিয়ার ফিউসান বিক্রিয়া চলকে থাকে তখন আইনস্টাইনের `E=mc^2` সূত্রানুযায়ী নক্ষত্রটি মূল ভরের 0.7% শক্তিতে রূপান্তরিত করে। এই কারণে নক্ষত্রটির ভেতরে যে তাপ তৈরি হয় সেটি নক্ষত্রটিকে বাইরের দিকে প্রসারিত করতে চায়। আবার নক্ষত্রটির মহাকর্ষ বল নক্ষত্রটিকে ভেতরের দিকে সংকুচিত করতে চায়। যার কারণে একটা সময় দুটি বিপরীত বল ক্রিয়া করে পরস্পর সাম্য অবস্থায় পৌঁছায়।
যখন নক্ষত্রের জ্বালানি শেষ হয়ে যায় তখন নক্ষত্রের ফিউসান বিক্রিয়া বন্ধ হয়ে তাপ তৈরি বন্ধ হয়ে যায়। যার কারণে প্রসারিত হওয়ার চাপ কমে নক্ষত্রটি সংকুচিত হতে থাকে। এ পর্যায়ে তিনটি ঘটনার যে কোনো একটি ঘটতে পারে।
১. যদি নক্ষত্রটি সূর্যের ভরের কম বা কাছাকাছি হয় তাহলে সেটি হোয়াইট ডোয়ারফ ( Whit Dwarf ) নক্ষত্রে পরিণত হবে।
২. যদি নক্ষত্রের ভর সূর্যের ভরের ১.৪ গুণ বেশি হয় তাহলে সেটি নিউট্রন স্টার (Neutron Star ) এ পরিণত হবে।
৩. আবার যদি নক্ষত্রটি সূর্যের ভরের চেয়ে ৩-৪ গুণ বেশি হয় তাহলে সেটি ব্ল্যাক হোল ( Black Hole) এ পরিণত হবে।
হোয়াইট ডোয়ারফ
আগেই বলা হয়েছে যে, যদি নক্ষত্রের ভর সূর্যের ভরের কম বা কাছাকাছি হয় তাহলে সেটি হোয়াইট ডোয়ারফ ( Whit Dwarf ) নক্ষত্রে পরিণত হয়। সূর্যের ভরের কম বা কাছাকাছি ভরের নক্ষত্রে যখন জ্বালানি শেষ হয়ে যায় তখন সেটি সংকুচিত হতে থাকে যার কারণে কেন্দ্রে থাকা হিলিয়াম উত্তপ্ত হয়ে পুনরায় ফিউসান বিক্রিয়া শুরু করে দেয়। ফলে নক্ষত্রটি আবার বিশাল একটা আকারে পরিণত হয়। যার কারণে একসময় এটির বাইরের অংশটি সুপার নোভা বিস্ফোরণে উড়ে যায়। এবং ভিতরের অংশটি হোয়াইট ডোয়ারফ এ পরিণত হয়।
নিউট্রন স্টার
যদি নক্ষত্রের ভর সূর্যের ভরের ১.৪ গুণ বেশি হয় তাহলে সেটি নিউট্রন স্টার (Neutron Star ) এ পরিণত হয়। এটিরও আগেরটির মতো সুপার নোভা বিস্ফোরণের মাধ্যমে বাইরের অংশটি উড়ে যাবে। কিন্তু ভিতরের অংশটি প্রবল মহাকর্ষ বলের প্রভাবে সংকুচিত হতে থাকবে। সেই সংকোচনে পরমাণুগুলো পর্যন্ত ভেঙ্গে বাইরের ইলেকট্রনগুলো নিউক্লিয়াসের প্রোটনের সাথে মিলিত হয়ে নিউট্রনে পরিণত হয়। যার কারণে সেটির নাম হয় নিউট্রন স্টার।
ব্ল্যাক হোল ( Black Hole )
এখন নক্ষত্রটি যদি সূর্যের ভরের চেয়ে ৩-৪ গুণ বেশি হয় তাহলে নক্ষত্রের কেন্দ্রে ভরের সংকোচনের চাপ এত তীব্র হয়ে যায় যে সেটি নিউট্রন স্টারে থেমে না গিয়ে বরং পুরো ভরটুকু অসীম ঘনত্বের একটি বিন্দুতে কেন্দ্রীভূত হয় - আমরা সেটাকে বলি ব্ল্যাক হোল ( Black Hole )
আমাদের শেষ কথা
আশা করি আর্টিকেলটির মাধ্যমে ব্ল্যাক হোল কি? ব্ল্যাক হোল কিভাবে সৃষ্টি হয় বিস্তারিত জেনে আপনার ভালো লেগেছে। ভালো লাগলে বন্ধুদের সাথে শেয়ার করে তাদেরকেও জানার সুযোগ করে দেওয়ার অনুরোধ রইল । আর কোনো প্রশ্ন জানার ইচ্ছা হলে আমাদেরকে প্রশ্ন করতে পারেন । আমরা চেষ্টা করবো যত দ্রুত সম্ভব আপনার প্রশ্নের উত্তর প্রদান করতে।
আরো পড়তে পারেন