ഗുരുത്വ തരംഗങ്ങള്‍ പറയുന്നത്

ഗുരുത്വതരംഗങ്ങള്‍ കണ്ടെത്തി എന്ന വാര്‍ത്ത വന്നത് കഴിഞ്ഞ ദിവസമാണ്. എന്താണീ ഗുരുത്വതരംഗങ്ങള്‍? എന്തുകൊണ്ടാണ് അതിന്റെ കണ്ടെത്തല്‍ ഇത്രയധികം താല്‍പര്യമുളവാക്കിയിരിക്കുന്നത്?
എല്ലാ വസ്തുക്കളും പ്രപഞ്ചത്തിലെ മറ്റെല്ലാ വസ്തുക്കളെയും ആകര്‍ഷിക്കുന്നു എന്നും അവയുടെ പിണ്ഡത്തിന് ആനുപാതികവും തമ്മിലുള്ള ദൂരത്തിന്റെ വര്‍ഗത്തിന് വിപരീതാനുപാതികവുമാണ് ഈ ആകര്‍ഷണബലത്തിന്റെ ശക്തി എന്നുമാണ് സര്‍ ഐസക് ന്യൂട്ടന്‍ കണ്ടെത്തിയത്. എന്നാല്‍, ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തിന് മറ്റൊരു വ്യാഖ്യാനമാണ് ആല്‍ബര്‍ട്ട് ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ നല്‍കിയത്. 1905ല്‍ തന്റെ വിശേഷാപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു കഴിഞ്ഞപ്പോള്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലവും ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തവും തമ്മില്‍ എങ്ങനെ താദാത്മ്യപ്പെടുത്തും എന്ന് ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ ചിന്തിച്ചുതുടങ്ങി. ആ ചിന്തയുടെ ഫലമായാണ് സാമാന്യാപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം ഉടലെടുത്തത്. വാസ്തവത്തില്‍ ഇതിനെ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം എന്നുവിളിക്കുന്നതിനെക്കാള്‍ ശരിയായിരിക്കുക ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ സിദ്ധാന്തം എന്നു വിളിക്കുന്നതായിരിക്കും. കാരണം ന്യൂട്ടന്റെ സര്‍വഗുരുത്വാകര്‍ഷണ നിയമത്തിനു പകരം ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലത്തെ മറ്റൊരു രീതിയില്‍ കാണുകയാണ് ഈ സിദ്ധാന്തം ചെയ്തത്. എന്നാല്‍, പ്രായോഗികമായ മിക്ക കാര്യങ്ങള്‍ക്കും ഇന്നും ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നത് ന്യൂട്ടന്റെ നിയമംതന്നെയാണ്. വളരെ വലിയ പിണ്ഡമുള്ള വസ്തുക്കളുടെ കാര്യത്തിലും അടിസ്ഥാനപരമായ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലും മാത്രമേ ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഉപയോഗം വേണ്ടിവരുന്നുള്ളൂ.
ന്യൂട്ടന്റെ സിദ്ധാന്തത്തില്‍, ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഒരു ഗുണമായിട്ടാണ് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലത്തെ കണ്ടത്. അതിന് പ്രപഞ്ചത്തിലെല്ലായിടത്തും സ്വാധീനമുണ്ട്. എന്നാല്‍, ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച് യാതൊന്നിനും പ്രകാശത്തേക്കാള്‍ വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കാനാവില്ല. പ്രപഞ്ചത്തിലുള്ള എല്ലാ വസ്തുക്കളും പരസ്പരം ആകര്‍ഷിക്കുന്നു എന്നാണ് ന്യൂട്ടന്‍ സിദ്ധാന്തിച്ചതെങ്കില്‍ ദ്രവ്യം സ്‌പേസിനെ വളയ്ക്കുന്നു എന്നാണ് ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നത്. ന്യൂട്ടന്റെ കാലത്ത് സ്ഥലവും കാലവും വ്യത്യസ്തമായ ഗുണങ്ങളായി കണക്കാക്കപ്പെട്ടിരുന്നു. ജീവിതപരിചയത്തില്‍ നാം മനസിലാക്കുന്നതും അങ്ങനെതന്നെയാണല്ലോ. എന്നാല്‍, ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്റെ സാമാന്യാപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തില്‍ സ്ഥലവും കാലവും ചേര്‍ന്ന് ഒരൊറ്റ ഗുണമായാണു നിലനില്‍ക്കുന്നത്. ഇതിനെ സ്ഥലകാലം എന്നു പറയുന്നു. ഇതുതന്നെ നമുക്കു സങ്കല്‍പിക്കാവുന്നതിനപ്പുറമാണ്. കാരണം നമുക്കു പരിചിതമായ കാര്യങ്ങളേ സങ്കല്‍പിക്കാനാവൂ. ഈ ചതുര്‍മാന സ്ഥലകാലം എന്നത് സാമാന്യാപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഗണിതത്തില്‍നിന്ന് ഉരുത്തിരിയുന്ന ഒരു ആശയമാണ്.
സൗകര്യത്തിനായി ഇതിനെ ഒരു ഉദാഹരണം കൊണ്ടു വിശദമാക്കാം. സൂക്ഷ്മമായ അര്‍ഥത്തില്‍ ഈ ഉദാഹരണം സത്യവുമായി ബന്ധമുള്ളതല്ല. ശുദ്ധ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ ഇത് അംഗീകരിക്കുകയുമില്ല. എന്നാല്‍, സാധാരണക്കാര്‍ക്കു മനസിലാക്കാനായി അത്തരം ഉദാഹരണം ഉപയോഗിക്കുകയേ നിവൃത്തിയുള്ളൂ. കട്ടിയില്ലാത്ത ഒരു തുണിയുടെ നാലറ്റവും നാലു കോണിലേക്കും വലിച്ചുകെട്ടി നിര്‍ത്തിയിരിക്കുകയാണ് എന്നു സങ്കല്‍പിക്കുക. ഇതിന്റെ നടുവില്‍ ഒരു കല്ലുവച്ചാല്‍ എന്തു സംഭവിക്കും? തുണി താഴേക്കു തുടിയും. ഏതാണ്ട് ഇതുപോലെയാണ് ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ സ്‌പേസ് വളയുന്നത് എന്നു പറയാം. ഇനി ഈ തുണിയിലേക്ക് ചെറിയൊരു കല്ലിട്ടാല്‍ അതിനെന്തു സംഭവിക്കും? അത് ഉരുണ്ട് മറ്റേ കല്ലിന്റെ സമീപത്തേക്കു പോവും. ഇവിടെ സംഭവിക്കുന്നത് ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലം കല്ലിനെ താഴേക്കു വലിക്കുകയാണ്. എന്നാല്‍, സ്‌പേസിന്റെ കാര്യത്തില്‍ മറ്റൊരു ബലം അതിലെ ദ്രവ്യത്തെ വലിക്കുന്നില്ല. അത് ദ്രവ്യത്തിന്റെ തന്നെ ഗുണമാണ്. ഈ ഗുണമാണ് ചുറ്റിലുമുള്ള സ്‌പേസിനെ വളയ്ക്കുന്നത്.
ഇങ്ങനെ സ്‌പേസ് വളയുന്നതിന്റെ ഫലമാണ് തമോഗര്‍ത്തങ്ങള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്ന പ്രതിഭാസം. വളരെയധികം ദ്രവ്യം വളരെ ചെറിയ സ്ഥലത്ത് അതിസാന്ദ്രമായി കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നതിന്റെ ഫലമായാണ് തമോഗര്‍ത്തമുണ്ടാവുന്നത്. ഇവിടെ സ്‌പേസിന്റെ വക്രത വളരെയധികമാവുന്നതിന്റെ ഫലമായി പ്രകാശത്തിനുപോലും അതിനു സമീപത്തുനിന്ന് പുറത്തേക്കുവരാനാവാത്ത സ്ഥിതിയാവുന്നു. പ്രകാശത്തിന് പുറത്തേക്കു വരാനാവാത്തതുകൊണ്ട് നമുക്കതിനെ കാണാനാവില്ല. എന്നാല്‍, തമോഗര്‍ത്തത്തിന്റെ മറ്റു ചില പ്രത്യേകതകള്‍ കാരണം സാന്നിധ്യം തിരിച്ചറിയാനാവും. ചുറ്റിലുമുള്ള ദ്രവ്യം ശക്തമായ ആകര്‍ഷണവലയത്തിലൂടെ ഉള്ളിലേക്കു പതിക്കുമ്പോള്‍ എക്‌സ് രശ്മികള്‍ പുറപ്പെടുവിക്കും. ഇത് നമുക്കു കണ്ടെത്താനാവും. ഇപ്രകാരം തമോഗര്‍ത്തങ്ങളുണ്ടെന്നു കരുതപ്പെടുന്ന സ്ഥാനങ്ങള്‍ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.
ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം എന്നത് സ്‌പേസിനുണ്ടാവുന്ന വക്രതയാണെങ്കില്‍ അത് തരംഗങ്ങളായി നീങ്ങുകയും ചെയ്യാമല്ലോ. ഇങ്ങനെയാണ് ഗുരുത്വതരംഗങ്ങള്‍ ഉണ്ടാവുന്നത് എന്നു സങ്കല്‍പിക്കാം. വളരെ വലിയ പിണ്ഡമുള്ള വസ്തുക്കള്‍ക്ക് ത്വരണം സംഭവിക്കുമ്പോള്‍ അവ ഗുരുത്വതരംഗങ്ങള്‍ പുറപ്പെടുവിക്കാമെന്ന് ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സൂചിപ്പിച്ചിരുന്നു. എന്നാല്‍, സ്‌പേസില്‍ ശക്തമായ തരംഗമുണ്ടാക്കണമെങ്കില്‍ അത്ര ശക്തമായ, വളരെയധികം പിണ്ഡവും അത്രയേറെ ഊര്‍ജവുമുള്ള സംഭവമുണ്ടാവണം. വലിയ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ജീവിതാവസാനത്തില്‍ സംഭവിക്കുന്ന സൂപ്പര്‍നോവ വിസ്‌ഫോടനങ്ങളും മറ്റും ഇത്തരത്തിലുള്ള സംഭവങ്ങളാവാമെന്നാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ കരുതിയിരുന്നത്. അതുപോലെതന്നെ തമോഗര്‍ത്തങ്ങളുടെ കൂട്ടിമുട്ടലും. പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ഏതാണ്ട് പതിനായിരം കോടി നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങളുണ്ടെന്നാണു കരുതപ്പെടുന്നത്, നമ്മുടെ നക്ഷത്രസമൂഹമായ ക്ഷീരപഥത്തിന്റെതുള്‍പ്പെടെ ഇവയുടെയെല്ലാം മധ്യത്തില്‍ തമോഗര്‍ത്തങ്ങളുണ്ടെന്നും. നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങള്‍ കൂട്ടിയിടിക്കുന്നത് നമുക്കു കാണാനായിട്ടുണ്ട്. അതുകൊണ്ട് തമോഗര്‍ത്തങ്ങള്‍ കൂട്ടിയിടിക്കുന്നതും അപൂര്‍വമാവാനിടയില്ല. എന്തായാലും എവിടെയെങ്കിലും നിന്നു വരുന്ന ഗുരുത്വതരംഗങ്ങളെ കണ്ടെത്താനായി പരീക്ഷണങ്ങള്‍ തുടങ്ങിയിട്ടു കാലമേറെയായി. ഗുരുത്വതരംഗത്തെ നേരിട്ടു നിരീക്ഷിക്കാന്‍ ഇതേവരെ കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല.
അത്തരത്തിലുള്ള ഒരു പരീക്ഷണമാണ് ഇപ്പോള്‍ വിജയം കണ്ടിരിക്കുന്നത്. അമേരിക്കയിലെ ലിഗൊ എന്ന പേരില്‍ അറിയപ്പെടുന്ന പരീക്ഷണ സംവിധാനമാണ് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ തരംഗങ്ങളെ കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നത്. ഈ വലിയ പരീക്ഷണശാല നിര്‍മിച്ചത് ഗുരുത്വതരംഗങ്ങള്‍ കണ്ടെത്താനായിത്തന്നെയാണ്. നാലു കിലോമീറ്റര്‍ വീതം നീളമുള്ള രണ്ടു കുഴലുകളില്‍ക്കൂടി ലേസര്‍ രശ്മികളുപയോഗിച്ച് തുടര്‍ച്ചയായി ദൂരവ്യത്യാസം വരുന്നുണ്ടോ എന്ന് നിരീക്ഷിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതായിരുന്നു സംവിധാനം. സ്‌പേസിലെ വക്രതയുടെ തരംഗം ഭൂമിയിലെത്തുമ്പോള്‍ ഉപകരണത്തിന്റെ രണ്ടു ഭാഗങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ നീളത്തില്‍ വ്യത്യാസമുണ്ടാവും. ഈ വ്യത്യാസം ഒരു പ്രോട്ടോണിന്റെ വ്യാസത്തിന്റെ ഒരംശമായാല്‍പ്പോലും കണ്ടെത്താനുള്ള കഴിവ് ഉപകരണത്തിനുണ്ട്.
ആദ്യത്തെ അഞ്ചുവര്‍ഷം ഗുരുത്വതരംഗത്തിന്റെ യാതൊരു ലക്ഷണവും കാണാത്തതിനെതുടര്‍ന്ന് ഉപകരണത്തില്‍ കാര്യമായ മാറ്റങ്ങള്‍ വരുത്തുകയും മുമ്പത്തേതിന്റെ നാലിരട്ടി സംവേദനക്ഷമതയുള്ളതാക്കുകയും ചെയ്തു. പുതുക്കിയ സംവിധാനം 2015 സപ്തംബര്‍ 18ന് പ്രവര്‍ത്തനമാരംഭിച്ചു. എന്നാല്‍, പുതുക്കല്‍ നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കെത്തന്നെ, 2015 സപ്തംബര്‍ 14ന് ഗ്രീനിച്ച് സമയം 09.50:45ന് ഗുരുത്വതരംഗത്തിന്റെ ലക്ഷണം കണ്ടെത്തി. ആകാശത്തിന്റെ ദക്ഷിണഭാഗത്ത് മഗല്ലാനിക് മേഘങ്ങള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്ന നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങളുടെ ദിശയില്‍നിന്നായിരുന്നു അടയാളം വന്നത്. ഒരുപക്ഷേ, അതിനും വളരെ ദൂരത്തുനിന്നുമാവാം. ഇത് ഒരു സെക്കന്‍ഡിന്റെ അഞ്ചിലൊന്ന് സമയം നീണ്ടുനില്‍ക്കുകയും അതിനിടയില്‍ അതിന്റെ ആവൃത്തി സെക്കന്‍ഡില്‍ 35 സൈക്കിളില്‍ നിന്ന് 250 ആയി ഉയരുകയും ചെയ്തു. പരസ്പരം പ്രദക്ഷിണം വച്ച് അടുത്തുവരുകയും കൂട്ടിയിടിച്ച് ഒന്നായിത്തീരുകയും ചെയ്ത രണ്ടു തമോഗര്‍ത്തങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിച്ചതാണ് ഈ തരംഗമെന്ന് ഗവേഷകര്‍ കണ്ടെത്തി. ഏതാണ്ട് 130 കോടി പ്രകാശവര്‍ഷം ദൂരത്തില്‍ അത്രയും വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്കു മുമ്പു സംഭവിച്ചതാണിത്. അതിന്റെ മാറ്റൊലി ഭൂമിയിലെത്താന്‍ അത്രയും വര്‍ഷം എടുത്തു. തരംഗങ്ങളുടെ വിശദാംശങ്ങള്‍ ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തം പ്രവചിക്കുന്നതിനോട് പൂര്‍ണമായി യോജിക്കുന്നതാണെന്നും അവര്‍ വിലയിരുത്തി.
ആദ്യമായിട്ടാണ് ഗുരുത്വതരംഗങ്ങള്‍ നേരിട്ടു നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നത്. ഒരു നൂറ്റാണ്ടു പഴക്കമുള്ള ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഏറ്റവും പുതിയതും മുമ്പത്തേതിനേക്കാള്‍ ഒരു ദശലക്ഷമിരട്ടി കൂടിയ ഊര്‍ജത്തിലുള്ള പ്രതിഭാസത്തില്‍പ്പോലും അതെങ്ങനെ സാധുവായിരിക്കുന്നു എന്നുള്ള നിരീക്ഷണമാണ് ഇതിന്റെ ആദ്യത്തെ നേട്ടം. എന്നാല്‍, പ്രപഞ്ചത്തെ പഠിക്കാനുള്ള പുതിയൊരു മാര്‍ഗം തുറക്കുകകൂടിയാണ് ഇതിലൂടെ കഴിഞ്ഞത്. ഒരു ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ പറഞ്ഞതുപോലെ ഇപ്പോള്‍ പ്രപഞ്ചത്തെ കാണുക മാത്രമല്ല കേള്‍ക്കാനുമുള്ള കഴിവും നമ്മള്‍ നേടിയിരിക്കുന്നു. $