हम गुरुत्वाकर्षण को उस बल के रूप में जानते हैं जो हमारे पैरों को ज़मीन पर रखता है और चीज़ों को ‘नीचे’ गिराता है। यह चंद्रमा को पृथ्वी की परिक्रमा करता रहता है और ग्रहों को सूर्य के चारों ओर रखता है। हालाँकि, जब हम वास्तविकता के सबसे छोटे पैमाने पर ज़ूम करते हैं, जो परमाणुओं से भी बहुत छोटा है, तो भौतिकी के नियम बदलने लगते हैं। क्वांटम यांत्रिकी के अजीब नियम लागू होते हैं, जहां कण प्रकट हो सकते हैं और गायब हो सकते हैं, या यहां तक कि एक ही समय में दो स्थानों के सुपरपोजिशन में भी मौजूद हो सकते हैं। इस क्वांटम क्षेत्र में कुछ भी पूरी तरह से निश्चित नहीं है।
प्रकृति की अन्य शक्तियों, जैसे विद्युत चुंबकत्व, को क्वांटम ढांचे में सफलतापूर्वक वर्णित किया गया है। हालाँकि गुरुत्वाकर्षण ने इस तरह के उपचार का विरोध किया है। इसकी ताकत अन्य बलों की तुलना में असाधारण रूप से कम है, जिससे गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम प्रभावों की जांच करना कठिन हो जाता है। क्वांटम यांत्रिकी को गुरुत्वाकर्षण के साथ मिलाने के लिए आवश्यक गणित भी बेहद कठिन है। भौतिकविदों के पास भी इसका पूरी तरह से पता लगाने के लिए प्रौद्योगिकी और प्रयोगों का अभाव है।
प्राकृतिक प्रयोगशाला
यही कारण है कि ब्लैक होल को अक्सर क्वांटम गुरुत्व का अध्ययन करने के लिए सबसे अच्छी प्राकृतिक प्रयोगशाला के रूप में उद्धृत किया जाता है। ये अंतरिक्ष-समय के क्षेत्र हैं जहां गुरुत्वाकर्षण इतना तीव्र है कि कुछ भी, यहां तक कि प्रकाश भी, बच नहीं सकता है। फिर भी ब्लैक होल पूरी तरह से ‘ब्लैक’ नहीं हैं। 1970 के दशक में, अंग्रेजी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी स्टीफन हॉकिंग ने दिखाया कि उन्हें घटना क्षितिज के पास क्वांटम प्रभाव के कारण थोड़ी मात्रा में ऊर्जा का रिसाव करना चाहिए, जिसे अब हॉकिंग विकिरण कहा जाता है, वह सीमा जिसके पार कुछ भी नहीं बच सकता है।
इस भविष्यवाणी ने सुझाव दिया कि गुरुत्वाकर्षण और क्वांटम भौतिकी परस्पर क्रिया करते हैं, हालाँकि भौतिक विज्ञानी अभी तक सभी विवरणों को नहीं समझते हैं। इस संदर्भ में, एक नए सैद्धांतिक अध्ययन का प्रस्ताव है कि बहुत छोटे ब्लैक होल – जिन्हें “ब्लैक होल मोर्सल्स” कहा जाता है – संभवतः हिंसक ब्रह्मांडीय टकरावों में बने होते हैं, जो क्वांटम गुरुत्वाकर्षण की अधिक अनूठी जांच के रूप में काम कर सकते हैं।
फ्रेंच नेशनल सेंटर फॉर साइंटिफिक रिसर्च (CNRS) के एक शोधकर्ता और नए अध्ययन के सह-लेखक जियाकोमो कैसियापाग्लिया ने एक बयान में कहा, “ब्लैक होल निवाला काल्पनिक सूक्ष्म-ब्लैक होल हैं, जो अपने मूल ब्लैक होल से बहुत छोटे हैं – द्रव्यमान में लगभग क्षुद्रग्रहों के बराबर हैं – और इसलिए बहुत गर्म हैं।”
में प्रकाशन हेतु पेपर स्वीकार कर लिया गया परमाणु भौतिकी बी अगस्त में।
जोर से विकिरण करें
ब्लैक होल निवाला ब्लैक होल विलय के अवशेष हैं और अंतरिक्ष और समय की क्वांटम प्रकृति में अभूतपूर्व अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं। उल्लेखनीय रूप से, शोधकर्ताओं ने तर्क दिया है कि इन टुकड़ों से संकेत, अनुकूल परिस्थितियों में, वर्तमान गामा-रे दूरबीनों के साथ पहले से ही पता लगाए जा सकते हैं।
दक्षिणी डेनमार्क विश्वविद्यालय के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी और एक अन्य सह-लेखक फ्रांसेस्को सन्नीनो ने कहा, “हमारा काम दिखाता है कि यदि ये वस्तुएं बनती हैं, तो उनका विकिरण वर्तमान गामा-रे दूरबीनों का उपयोग करके पहले से ही देखा जा सकता है।”
यह विचार इस प्रश्न पर आधारित है: गुरुत्वाकर्षण क्वांटम स्तर पर कैसे व्यवहार करता है?
अपने मूल ब्लैक होल की तरह, निवाले भी हॉकिंग विकिरण उत्सर्जित करेंगे, लेकिन बहुत अधिक तापमान पर। बड़े खगोलभौतिकीय ब्लैक होल इतने ठंडे होते हैं कि उनके विकिरण का पता लगाना संभव नहीं होता। हालाँकि, छोटे ब्लैक होल दृढ़ता से विकिरण करेंगे, सिद्धांत रूप में अवलोकन योग्य उच्च-ऊर्जा फोटॉन और न्यूट्रिनो का उत्पादन करेंगे।
उनके ऊंचे तापमान के कारण, निवाले भी जल्दी से वाष्पित हो जाएंगे, जिससे उच्च-ऊर्जा कणों का विस्फोट होगा। गणना से पता चलता है कि ये विस्फोट एक अलग, पता लगाने योग्य हस्ताक्षर बनाएंगे जो ब्लैक होल विलय घटना के बाद गामा किरणों के विलंबित उत्सर्जन के रूप में प्रकट हो सकते हैं।
विलंबित विस्फोट
हालाँकि अभी तक निवाले नहीं देखे गए हैं, शोधकर्ताओं ने तर्क दिया है कि उनका गठन प्रशंसनीय है। ब्लैक होल विलय की चरम स्थितियों में, टकराव निवाला बनाने के लिए पर्याप्त स्पेसटाइम के छोटे, घने हिस्सों को ‘चुटकी’ दे सकता है। फिर ये हॉकिंग विकिरण के माध्यम से वाष्पित हो जाएंगे, जिनका जीवनकाल उनके द्रव्यमान के आधार पर मिलीसेकंड से लेकर वर्षों तक होगा।
निवाले से हॉकिंग विकिरण का पता लगाना एक अवलोकन संबंधी नवीनता से कहीं अधिक होगा। हॉकिंग विकिरण अंतरिक्ष समय की अंतर्निहित क्वांटम संरचना की छाप रखता है। इसका स्पेक्ट्रम, सैद्धांतिक रूप से, उप-परमाणु कणों के मौजूदा सिद्धांतों से विचलन प्रकट कर सकता है और ‘नई भौतिकी’ की ओर इशारा कर सकता है। हालांकि इस तरह की व्याख्याएं अटकलबाजी बनी रहती हैं, लेकिन मोर्सल परिदृश्य क्वांटम गुरुत्व में एक दुर्लभ और परीक्षण योग्य खिड़की प्रदान करता है – एक ऐसा क्षेत्र जो आमतौर पर प्रयोगात्मक पहुंच से बहुत दूर होता है।
क्योंकि यूरोप में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर जैसे कण त्वरक ऐसे चरम ऊर्जा पैमानों की जांच नहीं कर सकते हैं, ये प्राकृतिक प्रयोगशालाएं “ब्रह्मांडीय त्वरक” के रूप में कार्य कर सकती हैं, जिससे भौतिकविदों को पृथ्वी पर अन्यथा दुर्गम ऊर्जा शासनों तक पहुंच मिल सकती है।
अनुमानित अवलोकन संबंधी हस्ताक्षर पारंपरिक गामा-किरण विस्फोटों की तुलना में अधिक आइसोट्रोपिक रूप से – यानी सभी दिशाओं में समान रूप से विकिरण करने वाली उच्च-ऊर्जा गामा किरणों का विलंबित विस्फोट होगा, जो आम तौर पर बीम में केंद्रित होते हैं। कई मौजूदा उपकरण ऐसे विस्फोटों की खोज के लिए उपयुक्त हैं। इनमें नामीबिया में हाई एनर्जी स्टीरियोस्कोपिक सिस्टम (HESS), मैक्सिको में हाई-एल्टीट्यूड वॉटर चेरेनकोव वेधशाला (HAWC), चीन में लार्ज हाई एल्टीट्यूड एयर शावर ऑब्ज़र्वेटरी (LHAASO) और पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में मौजूद फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कोप शामिल हैं।
अंतरिक्ष की वास्तविक प्रकृति
सिद्धांत से परे जाकर, शोधकर्ताओं ने एचईएसएस द्वारा एकत्र किए गए डेटा का भी विश्लेषण किया, जब उसने बड़े ब्लैक होल विलय की घटनाओं का पालन किया, ताकि उन लोगों पर ऊपरी सीमाएं लगाई जा सकें जिन्हें निवाला के रूप में चुराया जा सकता था। उन्होंने इसे अपनी परिकल्पना का अवलोकनात्मक परीक्षण करने का पहला प्रयास बताया।
“हमने दिखाया कि यदि विलय के दौरान ब्लैक होल निवाला बनाया जाता है, तो वे उच्च-ऊर्जा गामा किरणों का विस्फोट उत्पन्न करेंगे, जिसमें देरी का समय उनके द्रव्यमान से संबंधित होगा,” डॉ. कैसियापाग्लिया ने कहा। “हमारे विश्लेषण से पता चलता है कि यह नए प्रकार का मल्टी-मैसेंजर सिग्नल हमें क्वांटम गुरुत्वाकर्षण घटना तक सीधी प्रयोगात्मक पहुंच प्रदान कर सकता है।”
उत्साह के बावजूद, कई अनिश्चितताएँ बनी हुई हैं। सटीक स्थितियाँ जिनमें निवाला बन सकता है, अभी तक ज्ञात नहीं हैं, और विलय की गतिशीलता के पूर्ण सिमुलेशन की कमी है। लेखकों ने यह भी कहा कि वे अपने मॉडलों को परिष्कृत करने और अधिक यथार्थवादी जन परिदृश्यों का पता लगाने की योजना बना रहे हैं, जबकि खगोलविद वर्तमान और भविष्य के डेटासेट के माध्यम से खोज करना जारी रखते हैं।
अंततः, यदि निवाले मौजूद हैं, तो वे अंतरिक्ष, समय और गुरुत्वाकर्षण की वास्तविक प्रकृति के बारे में भौतिकी के कुछ गहरे सवालों के जवाब देने में मदद कर सकते हैं।
कुदसिया गनी, गवर्नमेंट डिग्री कॉलेज पट्टन, बारामूला के भौतिकी विभाग में सहायक प्रोफेसर हैं।
