Double Pulsar

রেডিও পালসার বাইনারি আইনস্টাইনকে অন্তত 99.99% সঠিক প্রমাণ করে

গবেষকরা আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্বকে চ্যালেঞ্জ করার জন্য একটি 16-বছরের পরীক্ষা পরিচালনা করেছিলেন। আন্তর্জাতিক দল সারা বিশ্বে সাতটি রেডিও টেলিস্কোপের মাধ্যমে তারার দিকে তাকিয়েছিল – একজোড়া চরম নক্ষত্রের নাম পালসার -। ক্রেডিট: ম্যাক্স প্লাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর রেডিও অ্যাস্ট্রোনমি

আইনস্টাইন তার সাধারণ আপেক্ষিকতার তত্ত্বকে (জিআর), মহাকর্ষের জ্যামিতিক তত্ত্ব যা মহাবিশ্ব সম্বন্ধে আমাদের বোঝার ক্ষেত্রে বিপ্লব ঘটিয়েছে তার একশ বছরেরও বেশি সময় হয়ে গেছে। যাইহোক, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এখনও এই সুপ্রতিষ্ঠিত তত্ত্ব থেকে বিচ্যুতি খুঁজে পাওয়ার আশায় কঠোর পরীক্ষার সম্মুখীন হচ্ছেন। কারণটি সহজ: GR-এর বাইরে পদার্থবিদ্যার যেকোন সূচক মহাবিশ্বে নতুন উইন্ডো খুলবে এবং মহাবিশ্ব সম্পর্কে কিছু গভীর রহস্য সমাধান করতে সাহায্য করবে।

জার্মানির বনের ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর রেডিও অ্যাস্ট্রোনমি (এমপিআইএফআর) এর মাইকেল ক্র্যামারের নেতৃত্বে জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের একটি আন্তর্জাতিক দল সম্প্রতি সবচেয়ে কঠোর পরীক্ষাগুলির মধ্যে একটি। সারা বিশ্ব থেকে সাতটি রেডিও টেলিস্কোপ ব্যবহার করে, ক্রেমার এবং তার সহকর্মীরা 16 বছর ধরে পালসারের একটি অনন্য জোড়া পর্যবেক্ষণ করেছেন। প্রক্রিয়ায়, তারা প্রথমবারের জন্য এবং এর সাথে GRs দ্বারা পূর্বাভাসিত প্রভাবগুলি পর্যবেক্ষণ করেছে স্বাস্থ্য অন্তত 99.99%!

MPIfR-এর গবেষকরা ছাড়াও, ক্রামার এবং তার সহকর্মীরা দশটি বিভিন্ন দেশের প্রতিষ্ঠানের গবেষকরা যোগ দিয়েছিলেন – যার মধ্যে রয়েছে জোড্রেল ব্যাংক সেন্টার ফর অ্যাস্ট্রোফিজিক্স (ইউকে), গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েভ ডিটেকশনের জন্য এআরসি সেন্টার অফ এক্সিলেন্স (অস্ট্রেলিয়া), এবং মহাসাগর। ইনস্টিটিউট। তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যা (কানাডা), প্যারিস অবজারভেটরি (ফ্রান্স), ওসার্ভেটোরিও অ্যাস্ট্রোনোমিকো ডি ক্যাগলিয়ারি (ইতালি), দক্ষিণ আফ্রিকান রেডিও অ্যাস্ট্রোনমি অবজারভেটরি (এসএআরএও), নেদারল্যান্ডস ইনস্টিটিউট ফর রেডিও অ্যাস্ট্রোনমি (এস্ট্রোন) এবং আরেসিবো অবজারভেটরির জন্য।

একটি পালসারের একটি দ্রুত ঘূর্ণায়মান নিউট্রন তারকা

পালসারগুলি দ্রুত ঘূর্ণায়মান নিউট্রন নক্ষত্র যা রেডিও তরঙ্গের সুস্পষ্ট সরু বিম নির্গত করে। ক্রেডিট: নাসার গডার্ড স্পেস ফ্লাইট সেন্টার

“রেডিও পালসার” হল দ্রুত ঘূর্ণায়মান নিউট্রন নক্ষত্রের একটি বিশেষ শ্রেণী যা অত্যন্ত চৌম্বক। এই অতি-ঘন বস্তুগুলি তাদের খুঁটি থেকে শক্তিশালী রেডিও রশ্মি নির্গত করে যা (যখন তাদের দ্রুত ঘূর্ণনের সাথে মিলিত হয়) একটি শক্তিশালী বীকনের মতো প্রভাব তৈরি করে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা পালসার দ্বারা মুগ্ধ কারণ তারা অতি-ক্ষুদ্র বস্তু, চৌম্বক ক্ষেত্র, আন্তঃনাক্ষত্রিক মাধ্যম (ISM), গ্রহের পদার্থবিদ্যা এবং এমনকি সৃষ্টিতত্ত্বকে নিয়ন্ত্রণ করে এমন পদার্থবিদ্যা সম্পর্কে প্রচুর তথ্য সরবরাহ করে।

উপরন্তু, তীব্র মাধ্যাকর্ষণ শক্তি জ্যোতির্বিজ্ঞানীদেরকে মহাকর্ষীয় তত্ত্ব যেমন GR এবং পরিবর্তিত নিউটনিয়ান গতিবিদ্যা (MOND) কল্পনীয় কিছু কঠোর অবস্থার অধীনে। তাদের অধ্যয়নের জন্য, ক্রেমার এবং তার দল PSR J0737-3039 A/B পরীক্ষা করে, একটি “ডাবল স্টার” সিস্টেম যা পৃথিবী থেকে 2,400 আলোকবর্ষে অবস্থিত নক্ষত্রপুঞ্জ.

এই সিস্টেমই একমাত্র রেডিও পালসার বাইনারি কখনও এবং 2003 সালে গবেষণা দলের সদস্যদের দ্বারা আবিষ্কৃত হয়. যে দুটি পালসার এই সিস্টেমটি তৈরি করে তাদের দ্রুত ঘূর্ণন হয় — প্রতি সেকেন্ডে 44 বার (A), প্রতি 2.8 সেকেন্ডে একবার (B)-এবং মাত্র 147 মিনিটের জন্য একে অপরকে প্রদক্ষিণ করে। যদিও এটি সূর্যের চেয়ে প্রায় 30% বড়, এটির ব্যাস মাত্র 24 কিমি (15 মাইল)। অতএব, এর তীব্র মাধ্যাকর্ষণ এবং তীব্র চৌম্বক ক্ষেত্র।

এই বৈশিষ্ট্যগুলি ছাড়াও, এই সিস্টেমের দ্রুত অরবিটাল সময়কাল এটিকে মহাকর্ষীয় তত্ত্বগুলি পরীক্ষা করার জন্য একটি নিখুঁত পরীক্ষাগার করে তোলে। যেমন অধ্যাপক ক্রেমার এমপিআইএফআর-এর জন্য একটি সাম্প্রতিক প্রেস বিজ্ঞপ্তিতে বলেছেন:

“আমরা সংকুচিত নক্ষত্রগুলির একটি সিস্টেম অধ্যয়ন করেছি এবং খুব শক্তিশালী মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে মাধ্যাকর্ষণ তত্ত্ব পরীক্ষা করার জন্য একটি অপ্রতিদ্বন্দ্বী পরীক্ষাগার। আমাদের আনন্দের জন্য, আমরা আইনস্টাইনের তত্ত্বের ভিত্তি, এটি যে শক্তি বহন করে তা পরীক্ষা করতে সক্ষম হয়েছি। মহাকর্ষীয় তরঙ্গ, নোবেল পুরস্কার বিজয়ী হুলস-টেলর পালসারের চেয়ে 25 গুণ বেশি নির্ভুলতা এবং মহাকর্ষীয় তরঙ্গ আবিষ্কারকগুলির সাথে বর্তমানে যা সম্ভব তার চেয়ে 1,000 গুণ ভাল।”

একটি ব্ল্যাক হোলের মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র

ধনু রাশি A*-এর কাছে দিয়ে S2 নক্ষত্রের পথের শিল্পীর ছাপ, যা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের চরম পরিস্থিতিতে সাধারণ আপেক্ষিকতার দ্বারা করা ভবিষ্যদ্বাণী পরীক্ষা করতে দেয়। ক্রেডিট: ESO/M. Kornmeiser

পার্কেস রেডিও টেলিস্কোপ (অস্ট্রেলিয়া), গ্রিন ব্যাংক টেলিস্কোপ (মার্কিন), নানসাই রেডিও টেলিস্কোপ (ফ্রান্স), আইফেলবার্গ 100 মিটার টেলিস্কোপ (জার্মানি), লাভেল রেডিও টেলিস্কোপ (কিংডম ইউনাইটেড) সহ 16 বছরের পর্যবেক্ষণ প্রচারণার জন্য সাতটি রেডিও টেলিস্কোপ ব্যবহার করা হয়েছিল। ওয়েস্টারবোর্ক সিন্থেসিস রেডিও টেলিস্কোপ (নেদারল্যান্ডস), এবং ভেরি লং কোর অ্যারে (ইউএস)।

এই মানমন্দিরগুলি 334 MHz এবং 700 MHz থেকে 1300 – 1700 MHz, 1484 MHz, এবং 2520 MHz পর্যন্ত রেডিও স্পেকট্রামের বিভিন্ন অংশকে কভার করে। এটি করতে গিয়ে, তারা দেখতে সক্ষম হয়েছিল যে এই বাইনারি পালসার থেকে আসা ফোটনগুলি কীভাবে এর শক্তিশালী মাধ্যাকর্ষণ দ্বারা প্রভাবিত হয়েছিল। ভ্যাঙ্কুভারের ইউনিভার্সিটি অফ ব্রিটিশ কলাম্বিয়া (ইউবিসি) এর অধ্যাপক ইনগ্রিড স্টেয়ার্স হিসাবে, গবেষণার সহ-লেখক, ব্যাখ্যা করেছেন:

“আমরা একটি মহাজাগতিক বীকন, একটি পালসার দ্বারা নির্গত রেডিও ফোটনের প্রচার অনুসরণ করি এবং একটি সহচর পালসারের শক্তিশালী মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে তাদের গতি সনাক্ত করি। আমরা প্রথমবারের মতো দেখতে পাচ্ছি যে কীভাবে আলো কেবল স্থানের শক্তিশালী বক্রতার কারণেই বিলম্বিত হয় না- একটি সঙ্গীর চারপাশে সময়, কিন্তু সেই আলো 0.04 ডিগ্রির একটি ছোট কোণ দ্বারা বিচ্যুত হয়। আমরা তাদের আবিষ্কার করতে পারি। স্থান-কালের এত উচ্চ বক্রতায় এমন পরীক্ষা আগে কখনও হয়নি।”

অস্ট্রেলিয়ার কমনওয়েলথ সায়েন্টিফিক অ্যান্ড ইন্ডাস্ট্রিয়াল রিসার্চ অর্গানাইজেশনের (সিএসআইআরও) সহ-লেখক অধ্যাপক ডিক ম্যানচেস্টার যোগ করেছেন, এই ধরনের কমপ্যাক্ট বস্তুর দ্রুত কক্ষপথ গতি তাদের জিআর সম্পর্কে সাতটি ভিন্ন ভবিষ্যদ্বাণী পরীক্ষা করার অনুমতি দেয়। এর মধ্যে রয়েছে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ, আলোর বিস্তার (“শাপিরোর বিলম্ব এবং আলোর নমন), সময় প্রসারণ এবং ভর-শক্তি সমীকরণ (E = mc)।2), এবং একটি পালসারের কক্ষপথের গতিতে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের প্রভাব কী।

রবার্ট সি বার্ড গ্রীন ব্যাংক টেলিস্কোপ

ওয়েস্ট ভার্জিনিয়ায় রবার্ট সি বার্ড গ্রীন ব্যাংক টেলিস্কোপ (GBT)। ক্রেডিট: GBO/AUI/NSF

“এই বিকিরণ প্রতি সেকেন্ডে 8 মিলিয়ন টন সামষ্টিক ক্ষতির সমতুল্য!” সে বলেছিল. “যদিও এটি অনেকের মতো শোনাচ্ছে, এটি একটি ক্ষুদ্র ভগ্নাংশ – প্রতি হাজার বিলিয়নে 3 অংশ (!) – প্রতি সেকেন্ডে একটি পালসারের ভরের।” গবেষকরা পালসারের কক্ষপথে পরিবর্তনের খুব সুনির্দিষ্ট পরিমাপও করেছেন, একটি আপেক্ষিক প্রভাব যা প্রথম বুধের কক্ষপথের সাথে পরিলক্ষিত হয়েছিল – এবং আইনস্টাইনের জিআর তত্ত্ব সমাধান করতে সাহায্য করেছিল এমন একটি রহস্য।

শুধুমাত্র এখানে, প্রভাবটি 140,000 গুণ বেশি শক্তিশালী ছিল, যা দলটিকে বুঝতে পেরেছিল যে তাদের আশেপাশের স্থানকালের উপর পালসারের ঘূর্ণনের প্রভাব বিবেচনা করতে হবে – ওরফে। লেন্স-থারিং এফেক্ট বা “ফ্রেম টানুন।” এমপিআইএফআর-এর ড. নরবার্ট উইকস, গবেষণার আরেকজন প্রধান লেখক, আরও একটি অগ্রগতির অনুমতি দিয়েছেন:

“আমাদের অভিজ্ঞতায় এর মানে হল যে আমাদের একটি পালসারের অভ্যন্তরীণ কাঠামোকে একটি হিসাবে বিবেচনা করতে হবে নিউট্রন তারকা. তাই, আমাদের পরিমাপ আমাদের প্রথমবারের মতো নিউট্রন স্টার চক্রের সুনির্দিষ্ট ট্র্যাকিং ব্যবহার করার অনুমতি দেয়, একটি কৌশল যাকে আমরা পালসার টাইমিং বলি নিউট্রন স্টারের এক্সটেনশনে সীমাবদ্ধতা প্রদান করার জন্য।”

এই পরীক্ষা থেকে আরেকটি মূল্যবান ফলাফল ছিল কীভাবে দলটি উচ্চ-নির্ভুলতা দূরত্ব পরিমাপ পেতে পরিপূরক পর্যবেক্ষণ কৌশলগুলিকে একত্রিত করেছিল। অনুরূপ অধ্যয়ন প্রায়ই অতীতে দুর্বল দূরত্ব অনুমান দ্বারা বাধাপ্রাপ্ত হয়েছে. সুনির্দিষ্ট ইন্টারফেরোমেট্রি পরিমাপের (এবং ISM প্রভাব) সাথে পালসার টাইমিং প্রযুক্তির সমন্বয় করে, দলটি 8% ত্রুটির সাথে 2,400 আলোকবর্ষের একটি উচ্চ-রেজোলিউশন ফলাফল পেয়েছে।

নিউট্রন তারকা সংঘর্ষের নতুন পর্যবেক্ষণ কিছু বিদ্যমান তত্ত্বকে চ্যালেঞ্জ করে

দুটি একত্রিত নিউট্রন তারার শিল্পীর চিত্র। সরু রশ্মিগুলি গামা-রশ্মির বিস্ফোরণকে প্রতিনিধিত্ব করে, যখন অপরিবর্তনীয় স্পেসটাইম জালিটি বিরোধী মহাকর্ষীয় তরঙ্গগুলিকে বোঝায় যা একত্রিতকরণকে চিহ্নিত করে। ক্রেডিট: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. সিমোনেট

শেষ পর্যন্ত, শুধুমাত্র দলের ফলাফলই GR-এর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ছিল না, কিন্তু তারা এমন প্রভাবও দেখতে সক্ষম হয়েছিল যা আগে অধ্যয়ন করা যায়নি। পাওলো ফ্রেয়ার হিসাবে, অন্য একটি গবেষণা সহ-লেখক (এমপিআইএফআর থেকেও) প্রকাশ করেছেন:

“আমাদের ফলাফলগুলি অন্যান্য পরীক্ষামূলক গবেষণার পরিপূরক যা অন্যান্য পরিস্থিতিতে মাধ্যাকর্ষণ পরীক্ষা করে বা বিভিন্ন প্রভাব দেখতে পায়, যেমন মহাকর্ষীয় তরঙ্গ আবিষ্কারক বা ইভেন্ট হরাইজন টেলিস্কোপ। তারা অন্যান্য পালসার পরীক্ষার পরিপূরক করে, যেমন ট্রিপল স্টার সিস্টেমে পালসারের সাথে আমাদের সময় পরীক্ষা , যা এটি বিনামূল্যে পতনের সর্বজনীনতার একটি স্বাধীন (এবং আকর্ষণীয়) পরীক্ষা প্রদান করে।”

“আমরা নির্ভুলতার একটি অভূতপূর্ব স্তরে পৌঁছেছি,” অধ্যাপক ক্রেমার উপসংহারে এসেছিলেন। বৃহত্তর টেলিস্কোপগুলির সাথে ভবিষ্যতের পরীক্ষাগুলি আরও যেতে পারে এবং চলতে থাকবে। আমাদের কাজ দেখিয়েছে যে এই ধরনের পরীক্ষাগুলি পরিচালনা করা উচিত এবং কোন সঠিক প্রভাবগুলি এখন বিবেচনায় নেওয়া দরকার। হয়তো একদিন আমরা সাধারণ আপেক্ষিকতা থেকে বিচ্যুতি খুঁজে পাব।”

তাদের গবেষণার বর্ণনা দিয়ে গবেষণাপত্রটি সম্প্রতি জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে এক্স। শারীরিক পর্যালোচনাএবং

মূলত পোস্ট করা হয়েছে মহাবিশ্ব আজ.

এই গবেষণা সম্পর্কে আরও জানতে:

রেফারেন্স: M. Kramer et al দ্বারা “ডবল স্টার ব্যবহার করে শক্তিশালী-ক্ষেত্র মাধ্যাকর্ষণ পরীক্ষা”। 13 ডিসেম্বর, 2021, এক্স। শারীরিক পর্যালোচনা.
DOI: 10.1103/ PhysRevX.11.041050


Add Comment

Your Email address will not be published