कृष्णविवर - आकाशातील विवर

इतर कुठल्याही अवकाशीय गोष्टीने इतके गांभीर्य आणि रहस्य निर्माण केले नाही जितके कृष्णविवराने केले. कारण भौतिक शास्त्राचे मूळ नियम कृष्णविवरामध्ये लागू होत नाहीत. अशी गोष्ट समजून घेण्यासाठी आपणास वेगळ्या दृष्टीने विचार करून थोडी कल्पनाशक्ती लावावी लागते. अती प्रचंड गुरुत्वाकर्षण असलेल्या तार्‍यांच्या स्फोटानंतर त्याच्या केंद्रस्थानी कृष्णविवराची निर्मिती होते. त्यामुळे प्रचंड गुरुत्वाकर्षण असलेल्या या कृष्णविवरामधून कोणतीही गोष्ट बाहेर पडू शकत नाही. अगदी प्रकाशसुद्धा त्याच्या गुरुत्वाकर्षणाने परत खेचला जातो. या जागेतील मुक्तीवेग प्रकाशापेक्षाही जास्त असतो. एखाद्या गोष्टीचे वस्तुमान जेवढे जास्त तितकाच तिच्यापासून बाहेर पडण्याचा वेग जास्त असतो. यालाच मुक्तिवेग असे म्हणतात. कृष्णविवराचे गुरुत्वाकर्षण प्रचंड असल्याने त्यापासून मुक्तिवेग हा प्रकाशापेक्षा जास्त असतो. ज्याअर्थी कुठलीही गोष्ट प्रकाशापेक्षा वेगवान नसल्याने कृष्णविवरातून कोणतीही गोष्ट बाहेर पडू शकत नाही.

आईन्स्टाईनने सांगितलेल्या व्यापक सापेक्षता सिद्धान्तामध्ये सर्वप्रथम कृष्णविवराच्या अस्तित्वासंबंधी कल्पना निर्माण झाली. गुरुत्वाकर्षणाचा काळावर कसा परिणाम होतो ते या सिद्धान्तामुळे स्पष्ट झाले. एखादी गोष्ट जितकी गुरुत्वाशाली तितकीच ती काळाचा वेग कमी करते. कृष्णविवराचे गुरुत्वाकर्षण इतके प्रचंड असते की इथे काळ जवळजवळ थांबलेला असतो. जर तुम्ही कृष्णविवराच्या बाहेर उभे राहून त्यामध्ये जाणार्‍या एखाद्या विमानाला पाहत असाल तर ते विमान संथ गतीने लहान होत अदृश्य होताना दिसेल. कृष्णविवरासंबंधी अशी सर्वसाधारण 'खोटी' समजूत आहे की ते आपल्या आसपासच्या सर्व गोष्टी स्वतःमध्ये खेचून घेते, परंतु हे सत्य नाही. एखाद्या विशिष्ट मर्यादेपर्यंतच्याच गोष्टीच फक्त तो स्वतःमध्ये खेचून घेतो, त्या पालीकडील तार्‍यांना तो इतर प्रचंड तार्‍यांप्रमाणे काहीही परिणाम करत नाही. जसे समजा आपल्या सूर्याचे जर कृष्णविवरामध्ये रुपांतर झाले तरी सर्व ग्रह जसे आता सूर्याभोवती गोलाकार फिरत आहेत तसेच तेव्हा देखिल फिरत राहतील.

राक्षसाची माहिती

आईन्स्टाईनच्या सापेक्षता सिद्धान्तामध्ये गुरुत्वाकर्षणाने आकाश आणि काळ यांच्यामध्ये निर्माण होणारी वक्रता सांगितली आहे. एखाद्या गोष्टीचे वस्तुमान जेवढे जास्त तितकीच त्याच्यापासून तयार होणारी वक्रता जास्त. कृष्णविवराचे वस्तुमान एवढे जास्त असते व त्याने केलेल्या आकाश आणि काळ यांची वक्रता एवढी जास्त असते की त्यापासून कोणतीही गोष्ट निसटू शकत नाही. कृष्णविवर प्रामुख्याने प्रचंड वस्तुमान असलेल्या तार्‍यापासून निर्माण होते; असा तारा ज्याचे वस्तुमान कमीतकमी सूर्याच्या दसपट असते.

तार्‍यामध्ये जेव्हा हायड्रोजन वायूचे ज्वलन चालू असते तेव्हा एक विशिष्ट प्रकारचे गुरुत्वीय बळ निर्माण होते. हे बळ तार्‍याच्या केंद्रापासून बाहेर ढकलले जात असते तर तार्‍याचे गुरुत्वाकर्षण त्याला आत खेचत असते. अशा प्रकारे दोन्ही बाजूने होणारे बळ तार्‍याला स्थिर अवस्थेमध्ये ठेवते. तो स्वतःमध्ये पण कोसळत नाही किंवा मोठा देखिल होत नाही. जेव्हा तार्‍यामधील हायड्रोजन वायू संपतो तेव्हा त्याचा समतोल कोसळतो. अशावेळी तारा त्याच्या आयुष्याच्या शेवटच्या टप्प्यात असतो. एखाद्या तार्‍याचा शेवट कसा होणार आहे हे त्याच्या वस्तुमानावर अवलंबून असते. आकाराने मोठे तारे त्यांच्या शेवटी आकाराने प्रचंड मोठे होतात व त्यानंतर परत लहान होत एखाद्या श्वेतबटू आकाराचे बनतात. काही दुर्मिळ घटनांमध्ये हे बटू तारे स्वतःच्याच गुरुत्वाकर्षणाने अजून लहान होत त्यांचे न्यूट्रॉन तार्‍यामध्ये रुपांतर होते. तर काही फार दुर्मिळ घटनांमध्ये तो तारा स्वतःच्याच गुरुत्वाकर्षणामध्ये इतका कोसळत जातो की शेवटी तो बिंदूरुप होत नाहीसा होतो. परंतु त्याचे गुरुत्वाकर्षण मात्र कायम राहते. याच गोष्टीला कृष्णविवर असे म्हणतात. विश्वातील एक विलक्षण घटना!

कृष्णविवराची रचना

आकाराने प्रचंड मोठ्या तार्‍याचे जेव्हा कृष्णविवरामध्ये रुपांतर होते तेव्हा तो स्वतःच्याच गुरुत्वाकर्षणाने इतका लहान होत जातो की शेवटी तो जवळ जवळ अदृश्यच होतो. यावेळी तो अमर्याद लहान व अमर्याद जड बनतो. या एका अदृष्यरुप बिंदूला 'सिंग्युलॅरीटी' ( Singularity) असे म्हणतात. एक अशी अवस्था जी कृष्णविवराच्या केंद्रस्थानी असते आणि जिथे भौतिकशास्त्राचे कोणतेही नियम लागू होत नाहीत. या बिंदूरुप अवस्थेभोवती अदृश्य कुंपण निर्माण होते ज्यास 'घटना क्षितिज' म्हणजेच 'इव्हेंट होरयझन' ( Event Horizon) असे म्हणतात. 'घटना क्षितिज' हे कृष्णविवराच्या प्रचंड गुरुत्वाकर्षणाची सीमाच असते. एक अशी सीमा जिच्या पालीकडून परतणे शक्य नाही. 'घटना क्षितिज' ही अशी एक जागा आहे जिथून मुक्तिवेग हा प्रकाशाच्या वेगाइतकाच असतो तर त्याच्या आतील कृष्णविवरापासून मुक्तिवेग हा प्रकाशाच्या वेगापेक्षा जास्त असतो. ज्याअर्थी प्रकाशापेक्षा कोणतीही गोष्ट जलद नसली तरी प्रत्यक्षात 'घटना क्षितिज' च्या पलीकडे मुक्तीवेग हा त्याच्यापेक्षा जास्त असल्याने प्रकाश देखिल इथून बाहेर पडू शकत नाही. बिंदूरुप अवस्थेपासून 'घटना क्षितिज' च्या पर्यंतच्या ( सिंग्युलॅरीटी ते इव्हेंट होरयझन ) अंतरालाच श्वार्झश्वाइल्डची त्रिज्या असे म्हटले जाते. समजा आपल्या सूर्याचे जर कृष्णविवरामध्ये रुपांतर झाले तर त्याची श्वार्झश्वाइल्डची त्रिज्या ३ कि. मी. असेल. सर्वसाधारण कृष्णविवराचे वस्तुमान आपल्या सूर्याच्या १० पट इतके असते. तर त्याची श्वार्झश्वाइल्डची त्रिज्या ३० कि. मी. इतकी असते.

लपलेली अदृश्य गोष्ट

ज्याअर्थी प्रकाशदेखील या कृष्णविवरापासून बाहेर पडू शकत नाही त्याअर्थी आपण कृष्णविवर पाहू शकत नाही. मग अशी गोष्ट शोधण्याचा एक मार्ग आहे की अवकाशातील अशा गडद काळ्या जागेचा शोध घ्यायचा जेथील वस्तुमान प्रचंड असेल. अशी गोष्ट शोधताना खगोलशास्त्रज्ञांना नेहमीच आकाशगंगांचे केंद्र किंवा द्वैती तारे सापडतात. त्यामुळे खगोलशास्त्रज्ञांचे आता असे मत झाले आहे की, कृष्णविवरे प्रामुख्याने आकाशगंगांच्या केंद्रस्थानी असतात. तर मग याचा अर्थ असा होतो की आपल्या आकाशगंगेच्या केंद्रस्थानी देखिल कृष्णविवर असून ते आकाशगंगेतील सर्व वस्तुमान गिळंकृत करीत असेल; तर असे नसून त्या कृष्णविवराचे देखिल तेच वस्तुमान असेल ज्या तार्‍यापासून ते बनले असावे. जो पर्यंत 'घटना क्षितिज' ( Event Horizon) च्या जास्त जवळ एखादी गोष्ट जात नाही तोपर्यंत ती गोष्ट सुरक्षित असते.

आपल्या आकाशगंगेतील अब्जावधी तारे अब्जावधी वर्षापासून आकाशगंगांच्या केंद्रस्थानी असलेल्या कृष्णविवराभोवती प्रदक्षिणा करीत आहेत. क्ष-किरणांच्या शोधावरून या व इतर आकाशगंगांमधील कृष्णविवरांचे अस्तित्व सिद्ध होते. खगोलशास्त्रज्ञांच्या मते कृष्णविवरे प्रचंड प्रमाणात क्ष-किरणे ऊत्सर्जित करतात. आपल्या आकाशगंगेतील अनेक तारे हे द्वैती आहेत. काहीवेळेस अशा द्वैती तार्‍यांमधील एखाद्या तार्‍याचे जर कृष्णविवरात रुपांतर झाले तर कृष्णविवर प्रथम त्या दुसर्‍या तार्‍याचे वस्तुमान स्वतःकडे खेचू लागते. हे दुसर्‍या तार्‍याचे वस्तुमान त्या कृष्णविवराभोवती गोलाकार कक्षेमध्ये फिरू लागते. त्यामुळे कृष्णविवराभोवती त्या वस्तुमानाची चकती निर्माण होते जिला Acceleration Disk असे म्हणतात. शास्त्रज्ञांच्या मते हे वस्तुमान कृष्णविवरामध्ये जाताना मोठ्या प्रमाणात क्ष-किरणे ऊत्सर्जित करते जर अशी एखादी घटना आढळलीच तर शास्त्रज्ञ पुढे त्या वस्तुमान नष्ट होत असलेल्या तार्‍याचा अभ्यास करतात. अशा प्रकारे त्या तार्‍याचा कृष्णविवराभोवती फिरण्याचा वेग आणि इतर गोष्टीवरून त्या कृष्णविवराच्या वस्तुमानाची कल्पना येते. जर त्या जोड तार्‍याचे वस्तुमान प्रचंड असेल तर मग नक्कीच तेथे कृष्णविवर असावे असे म्हणता येते. सध्या प्रसिद्ध असलेले कृष्णविवर हे हंस तारकासमुहातील एका जागेतून उत्सर्जित होणार्‍या प्रचंड क्ष-किरणांच्या स्रोतामुळे शोधले गेले.

माहिती स्रोत: अवकाशवेध.कॉम