মহাবিশ্বের প্রথম আলোর খোঁজে
· Prothom Alo
পাঠকের লেখা
টাইম ট্রাভেল বাস্তবেই সম্ভব! শুধু তাত্ত্বিকভাবে নয়, আক্ষরিক অর্থেই। আমরা চাইলেই অতীত দেখতে পারি। কিন্তু প্রশ্ন হচ্ছে, কীভাবে? সহজ উত্তর, টেলিস্কোপের মাধ্যমে! শুনে নিশ্চয়ই অবাক হচ্ছেন? এই অসম্ভবকে সম্ভব করেছে জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ। পদার্থবিজ্ঞান ও জ্যোতির্বিজ্ঞানের অন্যতম যুগান্তকারী আবিষ্কার এই টেলিস্কোপ!
ইতিমধ্যেই এই টেলিস্কোপের সাহায্যে আমরা বিগ ব্যাংয়ের ৩০ থেকে ৪০ কোটি বছর পরের ছবি দেখতে পেয়েছি। ছবিটি কত পুরোনো, তা বোঝাতে একটু মনে করিয়ে দিই—বিগ ব্যাং বা মহাবিস্ফোরণের ঘটনাটি ঘটেছিল আজ থেকে প্রায় ১৩.৮ বিলিয়ন বছর আগে!
Visit mchezo.life for more information.
কিন্তু কীভাবে এত অতীতে ঘটে যাওয়া কোনো মহাজাগতিক ঘটনা শুধু একটি টেলিস্কোপ ব্যবহার করে দেখা সম্ভব? এই প্রশ্নের উত্তর খুঁজতে আমাদের ফিরে যেতে হবে মহাবিশ্বের সূচনালগ্নে। বিগ ব্যাং শব্দটি প্রায় সবাই শুনেছেন। অনেকে এটিকে শুধুই একটি তত্ত্ব মনে করেন। তবে এই লেখায় তত্ত্বটির পেছনে থাকা অনেক যুক্তি ও প্রমাণ উঠে আসবে।
বিগ ব্যাং হচ্ছে মহাপ্রসারণ। ধারণা করা হয়, বিগ ব্যাংয়ের আগে স্থান ও সময় বলে কিছুর অস্তিত্ব ছিল না। পুরো মহাবিশ্ব একটি উত্তপ্ত ও ঘন শক্তির বিন্দুতে আবদ্ধ ছিল। বিগ ব্যাংয়ের পর সূক্ষ্ম কণা বা মাইক্রোপার্টিকেল এবং বলসমূহ পৃথক হতে শুরু করে।
বিগ ব্যাং হচ্ছে মহাপ্রসারণফলে মহাবিশ্ব সম্প্রসারণশীল অবস্থায় প্রবেশ করে। ধারণা করা হয়, পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক ৪টি বল, অর্থাৎ সবল নিউক্লিয় বল, দুর্বল নিউক্লিয় বল, মহাকর্ষ বল ও তড়িৎ-চৌম্বকীয় বল তখন একত্রে একটি একীভূত বল হিসেবে ছিল। বিগ ব্যাংয়ের পরই এসব বল আলাদা হয়ে মৌলিক বল হিসেবে কাজ করা শুরু করে। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয়, সেই সময়ে কোনো পদার্থের অস্তিত্ব ছিল না!
ডার্ক ম্যাটার কি অন্য মহাবিশ্ব থেকে আসা ব্ল্যাকহোলবিগ ব্যাং হচ্ছে মহাপ্রসারণ। ধারণা করা হয়, বিগ ব্যাংয়ের আগে স্থান ও সময় বলে কিছুর অস্তিত্ব ছিল না। পুরো মহাবিশ্ব একটি উত্তপ্ত ও ঘন শক্তির বিন্দুতে আবদ্ধ ছিল।
বিগ ব্যাংয়ের ঠিক পরে মহাবিশ্ব এতটাই ঘন ও উত্তপ্ত ছিল যে, এটি পুরোপুরি প্লাজমা অবস্থায় ছিল। প্লাজমা হলো পদার্থের চতুর্থ অবস্থা, যে অবস্থায় পদার্থের ইলেকট্রনগুলো নিউক্লিয়াস থেকে মুক্ত হয়ে অবাধে ঘোরাফেরা করে। এই প্লাজমার কারণে ফোটন বা আলো আটকে ছিল এবং অবাধে চলাচল করতে পারেনি।
প্রায় ৩ লাখ ৮০ হাজার বছর পর, রিকম্বিনেশন যুগে মহাবিশ্ব যথেষ্ট ঠান্ডা হলে ইলেকট্রন ও প্রোটন একত্রিত হয়ে প্রথম পরমাণু গঠন করে। এই সময় থেকেই আলো প্রথমবারের মতো অবাধে চলাচল করতে শুরু করে। আজ আমরা সেই আলো কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড বা মহাজাগতিক অণুতরঙ্গ পটভূমি বিকিরণ হিসেবে পর্যবেক্ষণ করি। প্লাজমার কারণে বিগ ব্যাংয়ের সঙ্গে সঙ্গে আলো ও তাপ অবাধে বিকিরিত হতে পারেনি বলেই এই দীর্ঘ সময় লেগেছিল।
এই সময় তাপমাত্রা কমতে কমতে প্রায় ৩ হাজার কেলভিন বা ২ হাজার ৭২৭ ডিগ্রি সেলসিয়াসে নেমে আসে। এরপরই ইলেকট্রন ও প্রোটন মিলে গঠন করে মহাবিশ্বের প্রথম মৌল—হাইড্রোজেন। পরে গঠিত হয় হাইড্রোজেনের কয়েকটি আইসোটোপ ও হিলিয়াম। এখানে একটি মজার বিষয় হলো, হাইড্রোজেনের কোনো নিউট্রন না থাকলেও হিলিয়ামের কিন্তু নিউট্রন আছে।
তাহলে নিউট্রন কীভাবে গঠিত হলো? বিগ ব্যাংয়ের পরপরই কোয়ার্ক নামে অতিপারমাণবিক কণাগুলো মিলে প্রোটন ও নিউট্রন তৈরি করেছিল। এরপর এই প্রোটন ও নিউট্রন ফিউশন প্রক্রিয়ায় মিলিত হয়ে তৈরি করে ভারী পরমাণু। ফিউশন হলো এমন একটি প্রক্রিয়া, যেখানে দুটি হালকা পরমাণু একসঙ্গে মিলিত হয়ে একটি ভারী পরমাণু তৈরি করে। এভাবেই ধাপে ধাপে বর্তমানে প্রাপ্ত সব মৌলের সৃষ্টি হয়েছে।
মহাবিশ্ব কত বেগে প্রসারিত হচ্ছেপ্রায় ৩ লাখ ৮০ হাজার বছর পর, রিকম্বিনেশন যুগে মহাবিশ্ব যথেষ্ট ঠান্ডা হলে ইলেকট্রন ও প্রোটন একত্রিত হয়ে প্রথম পরমাণু গঠন করে।
বিগ ব্যাংয়ের পর যে শুধু মৌল, শক্তি বা পদার্থ সৃষ্টি হয়েছে, তা কিন্তু নয়। এর প্রায় কয়েক শ কোটি বছর পর ধূলিকণা, গ্যাস এবং ডার্ক ম্যাটার একত্রিত হয়ে গ্যালাক্সির জন্ম দেয়। গ্যালাক্সির কথা যখন উঠলোই, তখন এও জানিয়ে রাখি, সম্প্রতি বাংলাদেশি বংশোদ্ভূত মহাকাশবিজ্ঞানী লামিয়া আশরাফ মওলা জেমস ওয়েব টেলিস্কোপ দিয়ে গ্যালাক্সির সবচেয়ে গভীর ও স্পষ্ট ছবি তুলতে সক্ষম হয়েছেন। এটা আমাদের জন্য দারুণ সুখবর। এ বিষয়ে বিস্তারিত পড়তে দেখুন: জেমস ওয়েব টেলিস্কোপে আদিম গ্যালাক্সির সন্ধান পেলেন বাংলাদেশি গবেষক লামীয়া মওলা
আরও পড়ুন: ‘জেমস ওয়েবের মাধ্যমে প্রাচীন মহাবিশ্বকে স্বচ্ছভাবে দেখতে পাব’- লামীয়া মওলা
এবার আসল কথায় আসি। বিগ ব্যাংয়ের পর যে তরঙ্গ সৃষ্টি হয়েছিল, তা ছিল অত্যন্ত তীব্র এবং এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য ছিল খুবই কম। সময়ের সঙ্গে সঙ্গে মহাবিশ্বের প্রসারণ ঘটতে থাকে এবং সেই সঙ্গে প্রসারিত হতে থাকে এই তরঙ্গের দৈর্ঘ্যও। তরঙ্গের এই সম্প্রসারণকে বিজ্ঞানের ভাষায় বলে রেডশিফট। তরঙ্গের দৈর্ঘ্য ক্রমান্বয়ে বাড়তে বাড়তে এটি বৃহৎ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে পরিণত হয়। বিষয়টিকে সহজে বুঝতে হলে দৃশ্যমান আলোর রঙের সঙ্গে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সম্পর্ক জানতে হবে।
আমরা জানি, আলোর তীব্রতা বা শক্তি যত বৃদ্ধি পাবে, তরঙ্গদৈর্ঘ্য তত হ্রাস পাবে। উল্টো করে বললে, তীব্রতা যত হ্রাস পায়, তরঙ্গদৈর্ঘ্য তত বৃদ্ধি পায়। দৃশ্যমান আলোর মধ্যে সর্বোচ্চ তরঙ্গদৈর্ঘ্য হলো লাল আলোর এবং সর্বনিম্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেগুনি আলোর। এ কারণে ছোট থেকে বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দিকে যত যাওয়া হবে, আলো তত লাল হতে থাকবে। এই ঘটনাই মূলত রেডশিফট।
আলোর চেয়ে দ্রুত ছুটছে মহাবিশ্ব, আইনস্টাইন কি তবে ভুল ছিলেনআমরা জানি, আলোর তীব্রতা বা শক্তি যত বৃদ্ধি পাবে, তরঙ্গদৈর্ঘ্য তত হ্রাস পাবে। উল্টো করে বললে, তীব্রতা যত হ্রাস পায়, তরঙ্গদৈর্ঘ্য তত বৃদ্ধি পায়।
এভাবেই মহাবিশ্বের শুরুতে সৃষ্ট অতি তীব্র ও ক্ষুদ্র তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তরঙ্গগুলো সময়ের সঙ্গে সঙ্গে রেডশিফট হয়ে কম তীব্র ও দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে পরিণত হয়েছে। এতক্ষণ তরঙ্গ নিয়ে অনেক কথা বললাম। কিন্তু আমাদের মূল উদ্দেশ্য পূরণের জন্য এখন এই তরঙ্গের ধারণাটাই সবচেয়ে বেশি কাজে লাগবে।
বিগ ব্যাংয়ের সবচেয়ে প্রাচীন তরঙ্গ বা আলো হলো কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড, সংক্ষেপে CMB। একে বিগ ব্যাংয়ের প্রাচীনতম ছাপ বলা হয়। আগেই বলেছি, এর বিকিরণ শুরু হয় বিগ ব্যাংয়ের প্রায় ৩ লাখ ৮০ হাজার বছর পর। CMB অত্যন্ত ক্ষীণ তাপীয় বিকিরণ, যার গড় তাপমাত্রা প্রায় ২.৭ কেলভিন বা মাইনাস ২৭০.৪৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস।
কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ডকে বিগ ব্যাংয়ের প্রাচীনতম ছাপ বলা হয়CMB কি কোনো পদার্থ? না, সিএমবি কোনো পদার্থ নয়। এটি একধরনের তড়িৎ-চৌম্বকীয় বিকিরণ বা আলো। কিন্তু এর তাৎপর্য কী? এই সিএমবি আমাদের অতীত দেখার মূল চাবিকাঠি। সিএমবি সব জায়গায় ছড়িয়ে রয়েছে। আপনি হয়তো এটি শুনেছেন বা টেলিভিশনে দেখে থাকবেন। কিন্তু কীভাবে? পুরোনো আমলের অ্যানালগ টেলিভিশনের ঝিরঝির দৃশ্য বা রেডিওর শোঁ শোঁ আওয়াজ, এগুলো এই কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড! এ ছাড়া সিএমবি গুরুত্বপূর্ণ হওয়ার আরেকটি কারণ হলো, এর মাধ্যমে আমরা মহাবিশ্বের শুরুর দিকের অনেক তথ্য জানতে পারি। যেমন, মহাবিশ্বের বয়স ও আকৃতি, বিগ ব্যাংয়ের সময়কার তাপমাত্রা ও ঘনত্ব, ডার্ক ম্যাটার ও ডার্ক এনার্জির প্রভাব, মহাবিশ্বের সম্প্রসারণের হার।
এবার আমরা আমাদের মূল লক্ষ্যে ফিরে যাই। মূল লক্ষ্য হলো টেলিস্কোপের মাধ্যমে অতীত দেখা। এটি বুঝতে হলে জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপের কার্যপদ্ধতি জানা প্রয়োজন। আমরা ইতিমধ্যে বিগ ব্যাং ও তরঙ্গের রহস্য জেনে এসেছি এবং আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সম্পর্কেও ধারণা পেয়েছি।
মহাবিশ্ব সম্পর্কে আমরা কতটা জানিবিগ ব্যাংয়ের সবচেয়ে প্রাচীন তরঙ্গ বা আলো হলো কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড, সংক্ষেপে CMB। একে বিগ ব্যাংয়ের প্রাচীনতম ছাপ বলা হয়।
জেমস ওয়েব টেলিস্কোপ মূলত মহাবিশ্বে বিকিরিত অবলোহিত তরঙ্গ কাজে লাগিয়ে অতীতে ঘটে যাওয়া মহাজাগতিক ঘটনার ছবি তুলতে পারে। এমনকি মহাজাগতিক ধূলিকণার মেঘ ভেদ করেও এটি ছবি তুলতে সক্ষম। কোটি কোটি বছর আগে ঘটে যাওয়া মহাজাগতিক ঘটনার আলো পৃথিবীতে পৌঁছাতে অনেক সময় লাগে। টেলিস্কোপ সেই পুরোনো আলোকেই বন্দী করে। সে জন্যই জেমস ওয়েব দিয়ে ছবি তোলাকে টাইম ট্রাভেলের সঙ্গে তুলনা করা হয়। সশরীরে অতীতে যাওয়া আপাতত সম্ভব না হলেও, অতীত দেখা কিন্তু সত্যিই অসম্ভব নয়!
জেমস ওয়েব টেলিস্কোপটির মুখের মতো যে চাকচিক্যময় অংশটি দেখা যায়, সেটি আসলে সোনার প্রলেপযুক্তযাহোক, জেমস ওয়েবের কার্যপদ্ধতিটা একটু সহজে ব্যাখ্যা করছি, যাতে আপনারা এই যুগান্তকারী টেলিস্কোপ সম্পর্কে ধারণা পান। টেলিস্কোপটির মুখের মতো যে চাকচিক্যময় অংশটি দেখা যায়, সেটি আসলে সোনার প্রলেপযুক্ত। এর ১৮টি ষড়ভুজাকৃতির আয়না বেরিলিয়াম দিয়ে তৈরি। এর ওপর ৪৮.২৫ গ্রাম সোনার প্রলেপ দেওয়া হয়েছে। কারণ, অবলোহিত রশ্মি প্রতিফলনের ক্ষেত্রে কাচের চেয়ে সোনার ক্ষমতা অনেক বেশি। টেলিস্কোপের আয়নাগুলো ইনফ্রারেড রশ্মিকে প্রতিফলিত করে প্রাইমারি মিররে পাঠায়। সেটি আবার রশ্মিগুলোকে প্রতিফলিত করে পাঠায় শনাক্তকারী যন্ত্রে। সেখান থেকে ইনফ্রারেডকে বিশ্লেষণ করে জেমস ওয়েবের ভেতরের প্রসেসিং ইউনিট ছবিতে পরিণত করে। সবচেয়ে চমকপ্রদ ব্যাপার হলো, এই টেলিস্কোপটির ভেতরের অংশগুলো চরম ঠান্ডায় কাজ করে!
মহাবিশ্ব কি ঘুরছেকোটি কোটি বছর আগে ঘটে যাওয়া মহাজাগতিক ঘটনার আলো পৃথিবীতে পৌঁছাতে অনেক সময় লাগে। টেলিস্কোপ সেই পুরোনো আলোকেই বন্দী করে।
সবশেষে আপনাদের ভাবনার জন্য একটি প্রশ্ন। জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ বা অন্য কোনো অত্যাধুনিক প্রযুক্তি ব্যবহার করে কি আমরা কখনো ঠিক বিগ ব্যাংয়ের মুহূর্তের ছবি তুলতে পারব? উত্তর, না! কারণ যখন তরঙ্গের কোনো অস্তিত্বই ছিল না, তখনকার ছবি জেমস ওয়েব দিয়ে অন্তত তোলা সম্ভব নয়। জেমস ওয়েব নিজেই অবলোহিত তরঙ্গ ব্যবহার করে ছবি তোলে, যা বিগ ব্যাংয়ের অনেক পরে রেডশিফট হওয়ার মাধ্যমে সৃষ্টি হয়েছিল।
লেখক: শিক্ষার্থী, প্রথম বর্ষ, সমুদ্রবিজ্ঞান বিভাগ, শাহজালাল বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয়সূত্র: নাসা এবং ওয়েব টেলিস্কোপ ডটঅর্গদৃশ্যমান মহাবিশ্ব ৯৩০০ কোটি আলোকবর্ষ কেন