আজকে আমরা পদার্থবিজ্ঞানের আলোকে মহাবিশ্বের চূড়ান্ত পরিণতি সম্পর্কে আলোচনা করবো । যা বাউবি এইচএসসি ২৮৭১ পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র ইউনিট ১ জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞান এর অন্তর্ভুক্ত।
পদার্থবিজ্ঞানের আলোকে মহাবিশ্বের চূড়ান্ত পরিণতি
মহাবিশ্বের চূড়ান্ত পরিণতি কী হবে, আধুনিক ভৌত বিশ্বতত্ত্বের একটি অতি গুরত্বপূর্ণ আলোচিত বিষয়। মহাবিশ্বের আদৌ কোনো পরিণতি বা শেষ আছে কি না এবং থাকলেও তা কী রকম হতে পারে? মহাবিশ্বের সৃষ্টি সম্পর্কে যখনই বিগ ব্যাংগ বা মহাবিস্ফোরণ তত্ত্ব জনপ্রিয়তা পেয়েছে তখনই এর পরিণতি অবশ্যম্ভাবী হয়ে দেখা দিয়েছে। বিভিন্ন বৈজ্ঞানিক তত্ত্বে মহাবিশ্বের বিভিন্ন পরিণতির ব্যাপারে ভবিষ্যৎবাণী করা হয়েছে। এই তত্ত্বগুলো ভালভাবে বোঝার জন্য অদৃশ্য বস্তু, অদৃশ্য শক্তি, মহাবিশ্বের জ্যামিতিক গঠন ইত্যাদি সম্পর্কে জানা দরকার। নিচে এদের সম্পর্কে আলোচনা করা হলো।
অদৃশ্য বস্তু (Dark Matter)
পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে দেখা যায় একটি গ্যালাক্সির নক্ষত্রগুলোর অধিকাংশের ভর গ্যালাক্সির কেন্দ্রে বিন্যড় থাকে। আর মহাকর্ষ বলের প্রভাবে এই ভরকে কেন্দ্র করে নক্ষত্রগুলো গ্যালাক্সির চারদিকে পরিভ্রমণ করে । যেহেতু মহাকর্ষ বল কেন্দ্রের নিকটে বেশি, তাই কেন্দ্রের কাছাকাছি ঘূর্ণায়মান নক্ষত্রগুলোর গতিবেগ, কেন্দ্র থেকে অনেক দূরত্বে ঘূর্ণায়মান নক্ষত্রগুলোর গতিবেগের থেকে অনেক বেশি হওয়া উচিৎ। কিন্তু পর্যবেক্ষণে দেখা যায়, কেন্দ্র থেকে অনেক দূরত্বে গেলেও নক্ষত্রগুলোর ঘূর্ণন গতি বেগ প্রায়, একই থাকে।
দূরের নক্ষত্রগুলোকে এত দূরত্বে থাকার পরও এত বেশি বেগে ঘুরানোর জন্য অনেক শক্তিশালী মহাকর্ষ ক্ষেত্র প্রয়োজন। কিন্তু গবেষণায় দেখা যায়, গ্যালাক্সিতে উপস্থিত দৃশ্যমান ভরের পক্ষে এত বেশি মহাকর্ষ বল তথা শক্তি সরবরাহ করা সম্ভব নয়। এর থেকে বিজ্ঞানীরা ধারণা করলেন, এই মহাবিশ্বে বিপুল পরিমাণ অদৃশ্য ভর রয়েছে যা এই শক্তিশালী মহাকর্ষ সৃষ্টির জন্য দায়ী। এই বিশাল পরিমাণ অদৃশ্য ভরই অদৃশ্য বস্তু বা Dark Matter নামে পরিচিত। বিজ্ঞানীরা ২০০৬ সালে ছায়াপথ সমূহের মধ্যে সংঘর্ষ পর্যবেক্ষণ করে অদৃশ্য বস্তুর ব্যবহার নিশ্চিত হয়েছেন।
অদৃশ্য শক্তি (Dark Energy)
আমরা জানি মহাবিশ্ব ক্রমশ প্রসারিত হচ্ছে। বৃহৎ বিস্ফোরণের পর মহাবিশ্বের সম্প্রাসারণ হার ছিল খুব বেশি । জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা ধারণা করেন, মহাবিস্ফোরণের এত বিলিয়ন বছর পরে মহাকর্ষের প্রভাবে মহাবিশ্বের সম্প্রসারণ হার ধীরে ধীরে কমছে। কিন্তু বিজ্ঞানীদের গবেষণায় দেখা যায়, মহাবিশ্বের সম্প্রসারণ হার যেখানে কমার কথা, সেখানে তা ধীরে ধীরে বেড়ে চলছে।
সাধারণ আপেক্ষিকতার তত্ত্বে তাই এমন একটি মহাবিশ্বের ধারণা করা প্রয়োজন, যাতে ঋণাত্মক চাপবিশিষ্ট (Negative Pressure) বিপুল পরিমাণ শক্তি উপাদান রয়েছে যা শক্তিশালী মহাকর্ষের বির“দ্ধে কাজ করে মহাবিশ্ব সম্প্রসারণের এই বর্ধিত হারের জন্য দায়ী। এই শক্তিই হচ্ছে অদৃশ্য শক্তি বা Dark Energy। অদৃশ্য শক্তি মহাবিশ্বের প্রসারণ বা সংকোচন দ্বারা প্রভাবিত হয় না। ধারণা করা হয় মহাবিশ্বের ৭০% গঠন করেছে অদৃশ্য শক্তি ।
অদৃশ্য বস্তু শক্তিশালী মহাকর্ষ ক্ষেত্র সৃষ্টিতে প্রত্যক্ষ ভূমিকা রাখে। অপরপক্ষে অদৃশ্য শক্তি মহাকর্ষের বিপরীতে কাজ করে মহাবিশ্বের সম্প্রসারণকে ত্বরিত করে। অর্থাৎ অদৃশ্য বস্তু ও অদৃশ্য শক্তি পরস্পরের বিপরীতে কাজ করে ।
মহাবিশ্বের জ্যামিতিক গঠন (Geometry of the Universe)
মহাবিশ্বের জ্যামিতিক গঠন বুঝতে হলে মহাবিশ্বের ঘনত্ব প্যারামিটার (Parameter) 12 (ওমেগা) সম্পর্কে জানা প্রয়োজন । ঘনত্ব প্যারামিটার, Ω হলো মহাবিশ্বের গড় ঘনত্ব, p এবং সংকট বা ক্রাড়ি ঘনত্ব, pc এর অনুপাত ।
ঘনত্ব প্যারামিটার, Ω = গড় ঘনত্ব/ক্রাড়ি ঘনত্ব p/pc
= 8πGp/3H2
গড় ঘনত্ব বলতে মহাবিশ্বের প্রকৃত ঘনত্বকে বোঝায় ।
সংকট ঘনত্ব বলতে এক ঘনমিটারে ১টি হাইড্রোজেন পরমাণুকে ধরা হয়।
এখানে সংকট ঘনত্ব, Pc = 3H2/8πG =9.47×10-27 kgm-3; এখানে H = হাবল ধ্র“বক এবং G = মহাকর্ষীয় ধ্রুবক।
Ω এর মানের উপর মহাবিশ্বের জ্যামিতিক গঠন নির্ভরশীল। উন্মুক্ত মহাবিশ্বের জন্য Ω <1, সমতল মহাবিশ্বের জন্য, Ω = 1 এবং বদ্ধমহাবিশ্বের ক্ষেত্রে, Ω > 1।
(ক) উন্মুক্ত মহাবিশ্ব (Open Universe) :
যদি মহাবিশ্বের গড় ঘনত্ব, সংকট ঘনত্বের চেয়ে কম হয় (Ω < 1) তাহলে বস্তুসমূহের মহাকর্ষীয় আকর্ষণ বল এর প্রসারণকে থামাতে পারবে না। তার ফলে অনড় কাল ধরে মহাবিশ্ব প্রসারিত হতে থাকবে, কখনও সংকুচিত হবে না। তখন এটিকে উন্মুক্ত মহাবিশ্ব বলা হয়। উন্মুক্ত মহাবিশ্বের জ্যামিতিক আকৃতি হবে অধিবৃত্তাকার ।
(খ) সমতল মহাবিশ্ব (Flat Universe) :
মহাবিশ্বের গড় ঘনত্ব যদি সংকট ঘনত্বের সমান হয় ( Ω = 1 ) তাহলে মহাকর্ষীয় আকর্ষণ প্রসারণের কাছে অল্পের জন্য পরাজিত হবে। ফলে প্রসারণ একেবারে থেমে যাবে না, শুধু ধীর গতিতে অনকাল ধরে প্রসারিত হতে থাকবে। এ ক্ষেত্রে প্রসারণজনিত ধাবমান সবকিছু সোজা পথে চলতে থাকবে। স্থান হবে অসীম সমতল অর্থাৎ বক্রতাশূন্য। তখন এটিকে বলা হয় সমতল মহাবিশ্ব। সমতল মহাবিশ্বের জ্যামিতিক আকৃতি হবে সমতল।
(গ) বদ্ধ মহাবিশ্ব (Closed Universe) :
যদি মহাবিশ্বের গড় ঘনত্ব সংকট ঘনত্ব অপেক্ষা বেশি হয় (Ω > 1) তাহলে মহাকর্ষীয় আকর্ষণ বল মহাবিশ্বের সম্প্রসারণকে পরাজিত করে ফেলবে এবং মহাবিশ্ব সংকুচিত হয়ে আদি অবস্থা ফিরে পাবে।
যদি মহাবিশ্ব আবার ছোট হয়ে তার আদি বিন্দুতে ফিরে যায়, তবে একে বলা হয় বদ্ধ মহাবিশ্ব। বদ্ধ মহাবিশ্বের জ্যামিতিক আকৃতি হবে গোলক আকৃতির।
মহাবিশ্বের চূড়াড় পরিণতি কি হতে যাচ্ছে তা নির্ভর করে প্রধানত এর জ্যামিতিক আকৃতি ও বিদ্যমান অদৃশ্য শক্তির ওপর। এ দুটি বিষয়ের উপর ভিত্তি করে মহাবিশ্বের চূড়া পরিণতি সম্পর্কে কয়েক ধরনের তত্ত্ব আছে;
যেমন- মহা হিমায়ন অথবা তাপীয় মৃত্যু, বিগ রিপ, মহা সংকোচন ইত্যাদি। এগুলো সম্বন্ধে নিচে আলোচনা করা হলো।
মহা হিমায়ন (Big Freeze) অথবা তাপীয় মৃত্যু (Heat Death) :
মহাবিশ্বের ঘনত্ব যদি সংকট ঘনত্বের সমান অথবা কম হয় এবং তাতে যদি যথেষ্ট পরিমাণ অদৃশ্য শক্তি না থাকে, তবে এক সময় মহাবিশ্বের সম্প্রসারণ ধীর হয়ে যাবে, তবে কখনই শেষ হবে না। মহাবিশ্ব যতই প্রসারিত হবে, তত তার ঘনত্ব কমতে থাকবে এবং এর ফলে নতুন কোনো নক্ষত্র সৃষ্টি হবে না। এর ফলে মহাবিশ্বের গড় তাপমাত্রা অসমভাবে পরম শূন্যের দিকে ধাবিত হবে এবং মহা হিমায়ন অবস্থার সৃষ্টি হবে। এ সময় কৃষ্ণ গহ্বরসমূহ স্বতঃবাষ্পীভূত হবে। মহাবিশ্বের এনট্রপি বাড়তে বাড়তে এমন একটি বিন্দুতে পৌঁছাবে যখন এ থেকে কার্যকরী কোনো শক্তি পাওয়া যাবে না। এ অবস্থাকে মহাবিশ্বের তাপীয় মৃত্যু বলা হয়।
বিগ রিপ (Big Rip) :
মহাবিশ্বে অদৃশ্য শক্তির পরিমাণ যদি খুব বেশি হয়, তখন এর সম্প্রসারণের ত্বরণ আরো বেড়ে যাবে এবং এই ক্রমবর্ধমান ত্বরণ এত বেশি হবে যে মহাবিশ্বের গ্যালাক্সি থেকে শুর“ করে যত রকম বস্তু রয়েছে তা ক্ষুদ্র থেকে ক্ষুদ্রতর পর্যায়ে ভেঙ্গে গিয়ে মৌলিক কণা ও বিকিরণে বিশিষ্টষ্ট হয়ে যাবে এবং এই কণাগুলো পরস্পর থেকে অনেক দূরে সরে যাবে। এরূপ অবস্থায় অদৃশ্য শক্তি ও সম্প্রসারণ হার অসীম হবে।
মহাবিশ্ব তখন অনন্যতা বা সিঙ্গুলারিটিতে পৌছুবে এবং আমাদের এই পরিচিত মহাবিশ্বের সমাপ্তি ঘটবে। এই অনন্যতার সময় যে কোনো ধরনের বল, তা সে যতই প্রবল হোক না কেন, পদার্থের উপর তার কোনো প্রভাবই থাকবে না। মহাবিশ্বের সবকিছুই পরস্পর থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে যাবে, একে বিগ রিপ (Big Rip) বা মহাবিচ্ছেদ নামে অভিহিত করা হয়।
মহাসংকোচন (Big Crunch)
এই তত্ত্ব মতে মহাবিশ্বের গড় ঘনত্ব এর সম্প্রসারণকে বন্ধ করার জন্য যথেষ্ট। অদৃশ্য শক্তির পরিমাণ যদি বেশি না হয়, তবে মহাবিশ্বের সম্প্রসারণ কমতে কমতে এক সময় তার সম্প্রসারণ বন্ধ হয়ে যাবে এবং তা সংকুচিত হতে শুরু করবে। আর সংকুচিত হতে হতে গোটা মহাবিশ্ব এক মাত্রাহীন সিঙ্গুলারিটিতে বিলীন (Collapse) হবে। অন্য একটি তত্ত্বে ধারণা করা হয়, মহাসংকোচনের পর পুনরায় আবার মহাবিস্ফোরণ সংঘটিত হবে। তারপর আবার মহাসংকোচন, অর্থাৎ এই চক্রের পুনরাবৃত্তি চলতেই থাকবে।
মহাবিশ্বের এই ধারণাকে ছন্দিত মহাবিশ্ব (Oscillating Universe) মডেল বলে। মহাবিশ্বের অল্ড্রিম পরিণতি নিয়ে দেয়া এ সকল তত্ত্বে অদৃশ্য শক্তির ভূমিকা অত্যন্ড্রু গুর“ত্বপূর্ণ। অথচ অদৃশ্য বস্তু ও অদৃশ্য শক্তির অস্তৃিত্ব এখনও তত্ত্বীয় ধারণা। অন্যদিকে বিগ ব্যাংগ এবং ছন্দিত মডেলে সুপার পরমাণু গঠনের কারণ বা রহস্য বর্ণনা করতে পারে না। এ বিষয়গুলো নিয়ে বিজ্ঞানীরা নির গবেষণা করে যাচ্ছেন।
১৯১৬ সালে আলবার্ট আইনস্টাইন সাধারণ আপেক্ষিক তত্ত্ব প্রণয়ন করার পর গবেষণায় দেখা যায় যে, মহাবিশ্বের চূড়ার্ল্ড পরিণতি সম্ভব। সাধারণ আপেক্ষিক তত্ত্বের বিভিন্ন সমীকরণের সম্ভাব্য সমাধান মহাবিশ্বের চূড়ান্দ্র পরিণতির ইঙ্গিত প্রদান করে। আলেকজেন্ডার ফ্রিডম্যান ( Alexander Friedman ) এই ধরনের কিছু সমাধান প্রস্তাব করেন ১৯২১ সালে। এগুলোর মধ্যে একটি হলো মহাবিশ্ব অনন্যতা (Singularity) থেকে শুর“ হয়ে অনবরত প্রসারিত হচ্ছে, যাকে বলা হয় বৃহৎ বিস্ফোরণ (Big Bang)। ১৯৩১ সালে বিজ্ঞানী এডুইন হাবল (Edwin Huble) দেখান যে, গ্যালাক্সিগুলো একে অপর থেকে দূরে সরে যাচ্ছে অর্থাৎ মহাবিশ্ব প্রসারিত হচ্ছে।
সার-সংক্ষেপ :
মহাবিশ্বের জ্যামিতিক গঠন :
মহাবিশ্বের জ্যামিতিক গঠন বুঝতে হলে মহাবিশ্বের ঘনত্ব প্যারামিটার Ω (ওমেগা) সম্পর্কে জানা প্রয়োজন। ঘনত্ব প্যারামিটার, Ω হলো মহাবিশ্বের গড় ঘনত্ব, p এবং সংকট বা ক্রাড়ি ঘনত্ব, pc এর অনুপাত। |
উন্মুক্ত মহাবিশ্ব :
যদি মহাবিশ্বের গড় ঘনত্ব, সংকট ঘনত্বের চেয়ে কম হয় (Ω < 1) তাহলে বস্তুসমূহের মহাকর্ষীয় আকর্ষণ বল এর প্রসারণকে থামাতে পারবে না। তার ফলে অনড় কাল ধরে মহাবিশ্ব প্রসারিত হতে থাকবে, কখনও সংকুচিত হবে না। তখন এটিকে উন্মুক্ত মহাবিশ্ব বলা হয় ।
বদ্ধ মহাবিশ্ব :
যদি মহাবিশ্বের গড় ঘনত্ব সংকট ঘনত্ব অপেক্ষা বেশি হয় (Ω > 1) তাহলে মহাকর্ষীয় আকর্ষণ বল মহাবিশ্বের সম্প্রসারণকে পরাজিত করে ফেলবে এবং মহাবিশ্ব সংকুচিত হয়ে আদি অবস্থা ফিরে পাবে। যদি মহাবিশ্ব আবার ছোট হয়ে তার আদি বিন্দুতে ফিরে যায়, তবে একে বলা হয় বদ্ধ মহাবিশ্ব।
বহুনির্বাচনী প্রশ্ন :
সঠিক উত্তরের পাশে টিক (√) চিহ্ন দিন
১। আবদ্ধ মহাবিশ্বের জন্য ঘনত্ব প্যারামিটার Ω -এর মান কোনটি?
(ক) Ω = 0
(খ) Ω > 1
(গ) Ω < 1
(ঘ) Ω = 1
২। মহাবিশ্বের অদৃশ্য শক্তির পরিমাণ যদি খুব বেশি হয়, তাহলে কোনটি সংঘঠিত হয়?
(ক) মহাহিমায়ন
(খ) বিগ রিপ
(গ) মহাসংকোচন
(ঘ) অপরিবর্তিত থাকবে
আরও দেখুনঃ