ગ્રેવિટેશનલ વેવ્ઝ : બ્રહ્માંડનો માનવી સાથેનો સીધો વાર્તાલાપ

એકવીસમી સદીની અદ્ભૂત-અપૂર્વ શોધ

૧૧ફેબુ્રઆરીનો દિવસ વિજ્ઞાન જગત માટે સૌથી મહત્ત્વનો સાબિત થયો હતો. ''ફિઝિકલ રિવ્યુ લેટર્સ''માં સંશોધન પણ પ્રકાશિત કરીને વૈજ્ઞાનિકોએ એકવીસમી સદીની સૌથી મહાન શોધ કરી હોવાનો દાવો રજુ કર્યો છે. સમગ્ર બ્રહ્માંડને જીવંત રાખનાર અદ્ભૂત બળ ''ગુરૃત્વાકર્ષણ'' પેદા કરવા માટે જવાબદાર ''ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો'' શોધી કાઢવામાં આવ્યાં છે. ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની શોધ, લીગો કોલાબરેશન નામે ઓળખાતી ટીમે કરી છે. જેમાં ૧૦૦૦ જેટલાં આંતરરાષ્ટ્રીય વૈજ્ઞાનિકો સહયોગ આપી રહ્યાં છે. ટીમનું નેતૃત્વ કરનાર યુરોપીય દેશ જર્મની છે. મેકસ પ્લાંન્ક ઈન્સ્ટીટયૂટ ફોર ગ્રેવિટેશનલ ફીઝિક્સ અને લાઇબનીઝ યુનિવર્સિટી તેનાં મુખ્ય ભાગીદાર છે. આ ઇન્સ્ટીટયૂટનાં પ્રો. કર્સ્ટેન ડેન્ઝમાન જણાવે છે કે ''તેમની શોધ અદ્ભૂત અને અભૂતપૂર્વ છે. જેની સરખામણી ભૂતકાળમાં થયેલ શોધ, હિગ્સ બોઝોન અને ડીએનએનાં બંધારણની શોધને સમકક્ષ મુકી શકાય તેમ છે.'' સમગ્ર બ્રહ્માંડને ચલાવનાર અને અત્યાર સુધી જેની હાજરી બધા જ અનુભવતા હતાં. તેવાં ''ગુરુત્વાકર્ષણ''નો ભેદ હવે ઉકલી ગયો છે.

ઘટનાનાં સાક્ષી અને સ્ત્રોત બનેલા ''બાયનરી બ્લેક હોલ્સ''

૧૯૧૬માં મહાન વૈજ્ઞાનિક આલ્બર્ટ આઇનસ્ટાઇને સાપેક્ષતાવાદનો સામાન્ય સિધ્ધાંત આપ્યો હતો. જેમાં બ્રહ્માંડનાં ચોથા પરીમાણ તરીકે અંતરીક્ષ અને સમયની જુગલબંધી જેવી ભૌતિકશાસ્ત્રી ''સ્પેસ-ટાઇમ''ની સંકલ્પનાં રજુ કરવામાં આવી હતી. બ્રહ્માંડનો કોઇપણ અવકાશી પીંડ હોય તેની ગતિ-વિધિ દ્વારા આ સ્પેસ ટાઇમમાં ખલેલ પહોંચાડે છે ત્યારે સ્પષ્ટ કે ડમરી સ્વરૃપે ''તરંગો'' પેદા થાય છે. જેની ગતિ પદાર્થનાં સ્ત્રોતથી બહાર તરફની હોય છે. આ તરંગોને ''ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો'' કહે છે. ''લીગો'' નામની અંતરીક્ષ વેધશાળા દ્વારા એક અદ્ભૂત ઘટના જોવા મળી હતી. ગયા વર્ષની ૧૪મી સપ્ટેમ્બરનાં રોજ વેધશાળાનાં ઉપકરણો ૧.૩૦ અબજ પ્રકાશ વર્ષ દૂર આવેલાં બે બ્લેક હોલને એકબીજાની પાસે આવીને એકબીજામાં સમાઈ જતાં જોયા હતાં. આ ઘટનાનાં સાક્ષીરૃપ ''ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો'' લીગો નામની વેધશાળાનાં બે એકબીજાથી દૂર આવેલ ઉપકરણોએ પકડી પાડયા હતાં. પૃથ્વી પરની આ પ્રથમ ઘટના છે. જેમાં ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની ''સીધી'' ડાયરેક્ટ સાબિતી મળી છે.

બ્રહ્માંડનાં બાયનરી બ્લેક હોલ્સે ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો વડે લીગોનાં વૈજ્ઞાનિકો સાથે સીધો જ વાર્તાલાપ કર્યો છે. અત્યાર સુધી બ્લેક હોલ્સની હાજરીનાં અદ્રશ્ય પુરાવાઓ જરૃર મળ્યા હતાં. પરંતુ કોઈ પણ વૈજ્ઞાનિક એ વાત જાણતો ન'હતો કે જો બે વિશાળકાય બ્લેક હોલ્સ/ શ્યામ વિવર એકબીજા સાથે ટકરાઈને એકમેકમાં ઓતપ્રોત થઈ જાય તો અતિ-વિશાળકાય બ્લેકહોલ બને. ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની આગાહી ૧૦૦ વર્ષ પહેલા થઈ હતી અને, ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો પકડી પાડવાનાં યંત્રની ડિઝાઇન વૈજ્ઞાનિકોએ ૪૦ વર્ષ પહેલાં આપી હતી. ઘટનામાં જોવા મળેલ બે બ્લેક હોલમાંથી એકનું દ્રવ્ય આપણી સૂર્યમાળાનાં સમગ્ર દ્રવ્યથી ૧૯ ગણું વધારે હતું. જ્યારે બીજાનું દ્રવ્ય/પદાર્થ સૂર્યમાળાનાં પદાર્થ કરતાં ૩૬ ગણું વધારે છે. બંને એકબીજામાં ભળી જતાં તેમનો દ્રવ્યનો સરવાળો ૬૦ સૂર્યમાળાનાં દ્રવ્ય કરતાં ૬૨ ગણો વધારે થયો છે. જેમાંથી ઉદ્ભવેલાં ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોને પૃથ્વી પર આવેલી ''લીગો''નાં લિવીંગસ્ટન અને હેન્ડફોર્ડ ખાતે આવેલા ડિરેક્ટરોએ સાત મિલી સેંકન્ડનાં તફાવતથી શોધી કાઢ્યા હતાં.

યશસ્વી શોધનાં હક્કદાર :- લીગો ઓબ્ઝરવેટરી

ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની શોધ અને સંશોધન માટે વિશ્વની અનેક સંસ્થાઓ અને વૈજ્ઞાનિકો પ્રયત્નો કરી રહ્યા હતાં. થોડા સમય પહેલાં ''માઇક્રોવેવ કોસ્મીઝ બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન''ની તસવીરમાં જોવા મળેલા અસામાન્યતાનાં આધારે વૈજ્ઞાનિકો એ ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો શોધી કાઢ્યાની જાહેરાત કરી હતી, પરંતુ તે સાચી પુરવાર થઈ ન હતી. આ વખતે લીગો ઓબ્ઝરવેટરી દ્વારાં વૈજ્ઞાનિકોએ પ્રેવિટેશનલ વેવ્ઝ શોધ્યાનો 'ડાયરેક્ટ' દાવો કર્યો છે. જે લગભગ સાચો સાબિત થાય તેમ છે. 'ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો' શોધવાનો ખરો શ્રેય આપવાનો હોય તો, 'લીગો' ઓબ્ઝરવેટરીનાં ઉપકરણોને આપવો જોઇએ જેણે ખૂબ જ ઝીણું કાંતીને ઘાસની વિશાળ ટેકરીમાંથી ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો જેવી ટાંકણી શોધી કાઢી છે. લીગોનું લાંબું નામ લેસર ઇન્ટરફેરોમીટર ગ્રેવીટેશનલ વેવ્ઝ ઓબ્ઝરવેટરી (LIGO) છે. જેનો પાયો ખ્યાતનામ વૈજ્ઞાનિક કિપ થોર્મ અને રોનાલ્ડ ફ્રેવરે નાખ્યો હતો. ભૌતિકશાસ્ત્રી કિપ થોર્મ તેનાં 'હોલીવૂડ' કનેકશનનાં કારણે ચર્ચામાં રહે છે. ગયા વર્ષે આવેલી 'ઈન્ટરસ્ટેલર' હોલીવૂડ ફિલ્મનાં કારણે પણ તેઓ સમાચારોમાં ચમક્યા હતો. લીગોનાં બાંધકામમાં અમેરિકાની નેશનલ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન, બ્રિટનની સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી ફેસિલિટી કાઉન્સીલ, જર્મનીની મેક્સ પ્લાંન્ડ સોસાયટી અને ઓસ્ટ્રેલિયન રિસર્ચ કાઉન્સીલનું ભંડોળ અને ભાગીદારી કામે લાગેલ છે. ૨૦૦૨થી ૨૦૧૦માં કાર્યરત રહેલ લીગોને, ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની ભાળ મળી ન'હતી. અપગ્રેડ માટે વેધશાળા બંધ રહી હતી. ૧૪-૧૮ સપ્ટેમ્બર ૨૦૦૮નાં રોજ અહીં ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોનાં સિગ્નલ ઝડપી પાડવામાં આવ્યા હતાં. જેની જાહેરાત તાજેતરમાં ફિજીકલ રિવ્યુ લેટર્સ અને વોશિંગ્ટનમાં પ્રેસ કોન્ફરન્સમાં ''લીગો'' દ્વારા કરાઈ.

ઇન્ડીયન ઈનિશિએટીવ ઇન ગ્રેવિટેશનલ વેવ્ઝ- ''ઇન્ડીગો'' અને 'લીગો' વચ્ચે એક પ્રસ્તાવ રચાયો છે. ભવિષ્યમાં ભારતમાં 'લીગો'નું વર્લ્ડ કાગસ ડિરેક્ટર ધરાવતી 'લીગો-ઇન્ડીયાં' વેધશાળાની સ્થાપના થવાની સંભાવનાં છે.

ગ્રેવિટેશનલ એસ્ટ્રોનોમી : ભવિષ્યની આશા

એક બેહદ અભૂતપૂર્વ કહેવાય તેવી બ્લેક હોલની ટકરામણ અને એકબીજામાં સમાઈ જવાની ઘટના લીગોનાં ડિટેક્ટરોએ શોધી કાઢી છે. બ્રહ્માંડમાં બનતી ઘટનાનાં સાબિતી જેવાં ઇલેકટ્રો-મેગ્નેટિક રેડિયેશન અને દ્રશ્યમાન પ્રકાશ વારંવાર માર્ગમાં આવતાં અવકાશીપિંડ, અવકાશી ડસ્ટ અને વાયુનાં કારણે અટવાઈ જાય છે. જ્યારે ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોને આવી મર્યાદા નડતી નથી. આ કારણે હવે ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો આધારીત ખગોળશાસ્ત્રનો વિકાસ થવાની સંભાવના વધારે છે.

વૈજ્ઞાનિકો ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો વડે બ્લેક હોલની સંપૂર્ણ જન્મ કુંડળી બનાવી શકે તેમ છે. એ જ રીતે ન્યુટ્રોન સ્ટારનાં અભ્યાસમાં ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો ખૂબ જ મહત્ત્વની ભૂમિકા ભજવી શકે તેમ છે. ન્યુટ્રોન સ્ટાર મગજને ચકરાવે ચડાવી દે તેવું તારાનું બળી ગયા બાદ બચેલ હાડપિંજર છે. જેમાં એક ચમચી જેટલાં દ્રવ્યનું વજન પૃથ્વી પર અબજો ટન થઈ શકે છે. ન્યુટ્રોન સ્ટારમાં સામાન્ય 'દ્રવ્ય'માં એવું શું બને છે કે તેનું વજન ખૂબ જ વધી જાય છે ? આ સવાલનો જવાબ ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો આપી શકે છે. આ ઉપરાંત બ્રહ્માંડનાં અદ્રશ્ય પદાર્થ-ડાર્ક મેટરનાં રહસ્ય ખોલવામાં પણ ''ગ્રેવિટેશનલ વેવ્ઝ'' કામિયાબ નિવડે તેમ છે. જેનાં માટે ભવિષ્યમાં અતિ-અતિ-સંવેદનશીલ 'ડિરેક્ટર' વિકસાવવા પડશે. જે અતી નબળા જણાતા ''ગ્રેવિટેશનલ તરંગો''ને અલગ તારવી શકે. ૧૦૦ વર્ષ પહેલાં કોઈ પણ કમ્પ્યુટરની મદદ વગર આઇનસ્ટાઇને કરેલું ગ્રેવિટેશનલ વેવ્ઝનું અનુમાન સાચુ ઠર્યુ

ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની શોધ : સામાન્ય માનવી એ કઈ રીતે સમજવી ?

સામાન્ય માણસ માટે સમજદારીપૂર્વકની વાત 'આટલી જ' સરળ છે. ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો વિશે આલ્બર્ટ આઇનસ્ટાઇને તેનાં જગવિખ્યાત સાપેક્ષતાવાદનાં થિયરીમાં વણી લીધા હતાં. ગુરુત્વાકર્ષણ બળની પરોક્ષ અસર બ્રહ્માંડનાં દરેક પદાર્થ ઉપર વરતાતી જોવા મળે છે. પરંતુ ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ કઈ રીતે કામ કરે છે. એ સમજવું હોય તો ''ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો'' તેનો મુખ્ય આધાર છે. ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોનાં કારણે આપણે બ્રહ્માંડને અલગ રીતે અને આશા દ્રષ્ટિથી નિહાળી શકતાં હતાં. બ્રહ્માંડને આપણે દ્રશ્યમાન પ્રકાશનાં ઉપયોગથી ટેલિસ્કોપ વડે નિહાળ્યું છે. વિવિધ ઇલેકટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનથી નિહાળ્યું છે. હવે ગુરુત્વાકર્ષણનાતરંગોનાં આધારે બ્રહ્માંડને નિહાળી શકીશું.

જો દ્રશ્યમાન પ્રકાશની રીતે વાત કરીએ તો, હવે આપણું બ્રહ્માંડ પારદર્શક નથી. અપારદર્શક છે. હવે મનુષ્ય ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો નિહાળી શકે છે. તો, પ્રકાશની મદદથી બ્રહ્માંડનો જે ભૂતકાળ આપણે જાણી શક્યા નથી. એ ભૂતકાળ ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો વડે જાણી શકાશે. અત્યાર સુધી પૃથ્વી પરનો માનવી અવકાશીપિંડોની હાજરી માત્ર તેણે મુક્ત કરેલ ઇલેકટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનથી જાણી શકતા હતાં. આ રેડિયેશનમાં દ્રશ્યમાન પ્રકાશ, એક્સ-રે, ગામી રે, અને માઇક્રોવેવ બેક ગ્રાઉન્ડ રેડિયેશનનો સમાવેશ થાય છે.

બ્રહ્માંડનાં કેટલાંક પદાર્થ એવા છે. જે ઇલેકટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન મુક્ત કરતા નથી પરંતુ પુષ્કળ....અધધધ....થઈ જવાય તેટલી માત્રામાં ગુરુત્વાકર્ષણ બળ મુક્ત કરે છે. ''બ્લેક હોલ'' આવો જ બ્રહ્માંડનો પદાર્થ છે. બ્રહ્માંડની શરૃઆતને જો બંદૂક નો ધડાકો ગણીએ તો, ગુરૃત્વાકર્ષણ એ ધડાકામાં પેદા થયેલ ધૂમાડો છે. ધુમાડાની માત્રા ઉપરથી ધડાકાની તીવ્રતા નક્કી થઈ શકે તેમ છે. હવે બ્રહ્માંડનો અદ્રશ્ય પદાર્થ ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોનાં કારણે વિજ્ઞાનીઓ માટે ''દ્રશ્યમાન'' બનશે. કારણ કે ગુરુત્વાકર્ષણનાતરંગો કોઇપણ પદાર્થમાંથી પસાર થાય તેઓ બદલાતા નથી. દ્રશ્યમાન પ્રકાશ ઉપર બ્રહ્માંડનાં અન્ય પદાર્થો અસર કરે છે. ગુરુત્વાકર્ષણનાતરંગો પોતાની પ્રકૃતિ બદલ્યા વિનાં બ્રહ્માંડનાં ખૂણે ખૂણે પ્રસરી શકે છે.

ફેક્ટ ફાઇલ : આઇનસ્ટાઇનથી 'લીગો'

* ગ્રેવિટેશન વેવ્ઝની સંકલ્પના આલ્બર્ટ આઈનસ્ટાઈને તેની જનરલ થિયરી ઓફ રિલેટીવિટી દ્વારા આપી હતી.

* પ્રવેગી આંકાશીપિંડ ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો પેદા કરે છે જે પ્રકાશની ઝડપે મુસાફરી કરે છે.

* ભેગા થતાં બ્લેક હોલ્સ અને ન્યુટ્રોન સ્ટાર્સમાંથી ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની સીધી સાસિતી મળી શકે છે. તાજેતરમાં એકબીજામાં ભળી જાય તેવાં બાયનરી બ્લેક હોલ્સમાંથી જ વૈજ્ઞાનિકોએ ગુરુત્વાકર્ષણનાતરંગોની પ્રથમ સીધી ખોજ કરી છે.

* ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો પ્રકાશનાં તરંગોને પણ ખલેલ પહોંચાડે છે. ગમે તેવો વિશાળ બ્લેક હોલ માંથી ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો પસાર થાય તો પણ તેમનાંમાં કોઇપણ પ્રકારની ખલેલ પહોંચતી નથી.

* સ્ટીફન હોકિંગ, (જે જીવંત આઇનસ્ટાઇન ગણાય છે.) તેઓ બ્લેક હોલનાં નિષ્ણાંત ગણાય છે તેમણે ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની શોધને વિજ્ઞાન ઇતિહાસની મહાન ઘટના અને મહત્ત્વની ક્ષણો તરીકે ઓળખાવી છે.

* ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોનાં કારણે બ્રહ્માંડને જોવાનો અને સમજવાનો દ્રષ્ટીકોણ બદલાઈ જશે.

* આલ્બર્ટ આઇનસ્ટાઇને તેની જનરલ થિયરી ઓફ રિલેટીવિટી લખી ત્યારે તેનાં મુખ્ય બે હિરો હતાં માયકલ ફેરાડે અને જેમ્સ મેકલવેલ પ્લાંન્ક

* લીગો દ્વારા ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની જે નોંધ લેવાઈ છે. તે અવલોકનોનું નામ GW૧૫૦૯૧૪ છે.

* બ્લેક હોલ્સની સમજ આપતું ફિલ્ડ ઇક્વેશન ૧૯૧૬માં સ્વાર્ઝ ચાઇલ્ડે પ્રકાશિત કર્યું હતું.

* ૨૦૧૬માં થયેલ એસ્ટ્રો ફિજીકલનું આધુનિક સંશોધન બતાવે છે કે ''ડાર્ક મેટર''નાં કારણે ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોમાં વિકૃતિ પેદા થઈ શકે છે. જેનો હજી સુધી કોઈ સીધો પુરાવો મળ્યો નથી.

ફયુચર સાયન્સ - 2016 : કે.આર.ચૌધરી