ആകാശത്തെ ‘കൗ’വിന്റെ രഹസ്യങ്ങള്‍ കണ്ടെത്തി മലയാളി ഗവേഷകയും അധ്യാപികയും

മൂന്നു വർഷം മുമ്പാണ് ആകാശത്തെ ആ വിചിത്ര പ്രതിഭാസം ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ശ്രദ്ധയിൽ പെട്ടത്. ഭൂമിയിൽനിന്ന് 21.5 കോടി പ്രകാശവർഷം അകലെ നടന്ന ഒരു ക്ഷണികവിസ്ഫോടനം. പൊടുന്നനെയുള്ള ആളിക്കത്തൽ. സാധാരണ സൂപ്പർ നോവകളെ അപേക്ഷിച്ച് നൂറു മടങ്ങ് പ്രകാശതീവ്രത. ഭീമമായ തോതിൽ ഊർജ്ജം പുറത്തുവിട്ട അത് പക്ഷേ, പെട്ടന്ന് അണഞ്ഞുപോയി.

ഭൂമിക്ക് നേരെ വരുന്ന ആകാശവസ്തുക്കളെ നിരീക്ഷിക്കാൻ ഹാവായ് യൂണിവേഴ്സിറ്റി സജ്ജമാക്കിയിട്ടുള്ള അറ്റ്ലസ് (ATLAS) ടെലസ്കോപ്പാണ്, ആ അപൂർവ്വ കോസ്മിക് വിസ്ഫോടനം ആദ്യം രേഖപ്പെടുത്തിയത്. 2018 ജൂൺ 16-ന് കണ്ട ആ പ്രതിഭാസത്തിന് അറ്റ്ലസിന്റെ കമ്പ്യൂട്ടർ ഇങ്ങനെ പേര് ചേർത്തു – AT 2018COW.

ഇക്കാര്യം പുറത്തു വന്നപ്പോൾ, മാധ്യമങ്ങൾ ആദ്യം കൊത്തിയത് ആ പേരിലാണ്. ദി കൗ (The Cow) എന്ന അപരനാമം ആ കോസ്മിക് വിസ്ഫോടനത്തിന് നൽകപ്പെട്ടു!

പെട്ടന്ന് ശോഭ മങ്ങി മാഞ്ഞുപോകുന്ന ഇത്തരം ആകാശപ്രതിഭാസങ്ങളെ വിശദമായി പഠിക്കുക ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള സംഗതിയാണ്. എന്നാൽ, നൂതന നിരീക്ഷണസംവിധാനത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ ഈ പരിമിതി മറികടന്ന് കൗന്റെ പരിസര രഹസ്യങ്ങൾ അനാവരണം ചെയ്തിരിക്കുകയാണ് മലയാളിയായ ഡോ. എ.ജെ. നയനയും, അവരുടെ അധ്യാപികയും പ്രസിദ്ധ റേഡിയോ അസ്ട്രോണമറുമായ പ്രൊഫ. പൂനം ചന്ദ്രയും!

ടാറ്റ ഇൻസ്റ്റിട്ട്യൂട്ട് ഓഫ് ഫണ്ടമെന്റൽ റിസർച്ചിന് കീഴിൽ പൂനെയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന നാഷണൽ സെന്റർ ഫോർ റേഡിയോ അസ്ട്രോഫിസിക്സിലെ (NCRA-TIFR) ശാസ്ത്രജ്ഞയാണ് പ്രൊഫ. പൂനം ചന്ദ്ര. ആ സ്ഥാപനത്തിലെ ജയിന്റ് മീറ്റർവേവ് റേഡിയോ ടെലസ്കോപ്പ് (uGMRT) ഉപയോഗിച്ച്, രണ്ടുവർഷത്തോളം ശ്രമകരമായ നിരീക്ഷണം നയനയും പ്രൊഫ. പൂനവും നടത്തി. അങ്ങനെ ലഭിച്ച ഡേറ്റയാണ് കൗവിന്റെ പരിസര രഹസ്യങ്ങൾ മനസിലാക്കാൻ ഇരുവരെയും സഹായിച്ചത്.

താഴ്ന്ന ആവർത്തി (frequency)യുള്ള റേഡിയോ തരംഗപരിധിയിൽ പ്രപഞ്ചനിരീക്ഷണം നടത്താൻ കഴിയുന്ന ലോകത്തെ ഏറ്റവും മികച്ച ടെലസ്കോപ്പുകളിൽ ഒന്നാണ് പൂനയിലേത്. ഇത്തരം ടെലസ്കോപ്പുകൾ ലോകത്ത് അധികമില്ല. ആ റേഡിയോ ടെലസ്കോപ്പിന്റെ സാധ്യതയാണ് കൗവിന്റെ പരിസരം സൂക്ഷ്മമായി പഠിക്കാൻ സഹായിച്ചത്. അമേരിക്കൻ അസ്ട്രോണമിക്കൽ സൊസൈറ്റിയുടെ പ്രസിദ്ധീകരണമായ അസ്ട്രോഫിസിക്കൽ ജേർണൽ ലെറ്റേഴ്സിൽ (ഏപ്രിൽ 30, 2021) ഇരുവരും ചേർന്ന് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.

ക്ഷണിക വിസ്ഫോടനം, പുതിയ ചോദ്യങ്ങൾ

പലതരം വിചിത്ര വിസ്ഫോടനങ്ങളുടെ വിളനിലമാണ് നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചം. പ്രാചീനകാലം മുതൽ മനുഷ്യജിജ്ഞാസ ഉണർത്തിയിട്ടുള്ള സൂപ്പർ നോവ സ്ഫോടനങ്ങളാണ് അതിൽ പ്രധാനം. സൂര്യനെക്കാൾ നാലു മുതൽ എട്ടു മടങ്ങുവരെ വലിപ്പമുള്ള ഭീമൻ നക്ഷത്രങ്ങൾ ഇന്ധനം എരിഞ്ഞു തീരുമ്പോൾ സൂപ്പർനോവ സ്ഫോടനങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകും. നക്ഷത്രത്തിന്റെ ബാഹ്യഅടരുകൾ അതിശക്തമായ വിസ്ഫോടനത്തിൽ പുറത്തേക്ക് ചിതറിത്തെറിക്കും.

നമ്മുടെ ദൃശ്യപ്രപഞ്ചത്തിൽ ഓരോ സെക്കൻഡിലും ഒട്ടേറെ സൂപ്പർനോവ സ്ഫോടനങ്ങൾ നടക്കുന്നു-തങ്ങളുടെ കണ്ടെത്തൽ വിശദീകരിക്കുന്നതിനിടെ, ഡോ. നയന മാതൃഭൂമി ഡോട്ട് കോമിനോട് പറഞ്ഞു. ആകാശത്ത് ആഴ്ചകളോളം ഉജ്ജ്വലശോഭയോടെ സൂപ്പർനോവകൾ കാണപ്പെടാറുണ്ട്.

അതേസമയം, സൂപ്പർനോവയുടെ അത്രയും സമയം ശോഭയോടെ ജ്വലിച്ച് നിൽക്കാത്ത വിസ്ഫോടനങ്ങളുണ്ട്. പൊടുന്നനെ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ട്, കുറഞ്ഞ സമയത്തിനുള്ളിൽ ശോഭ മങ്ങി അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നവ. ഗാമാകിരണ വിസ്ഫോടനങ്ങൾ (gamma ray bursts), ഫാസ്റ്റ് റേഡിയോ വിസ്ഫോടനങ്ങൾ (fast radio bursts, FRBs) തുടങ്ങിയവ ഉദാഹരണം. ഗവേഷകർ ഇത്തരം പുതിയ കോസ്മിക് വിസ്ഫോടനങ്ങളെ തേടുന്നത് സമീപകാലത്ത് വർധിച്ചിരിക്കുന്നു-നയന പറഞ്ഞു.

വിവിധ തരം ടെലസ്കോപ്പുകളും മറ്റ് നിരീക്ഷണോപകരണങ്ങളും ഉപയോഗിച്ച് ആകാശത്തിന്റെ മുക്കും മൂലയും സദാസമയം അരിച്ചുപെറുക്കുകയാണ്, ഇതിനായി. ട്രാൻസിയന്റ് സെർച്ച് (transient search) എന്നാണ് ഇത്തരം അന്വേഷണത്തിന്റെ പേര്. പ്രപഞ്ചത്തിലെ വിസ്ഫോടനങ്ങളുടെ കാര്യത്തിൽ സൂപ്പർനോവയ്‍ക്ക് അപ്പുറത്തേക്ക് ഇത്തരം തിരച്ചിൽ നമ്മളെ എത്തിക്കുന്നു എന്നർഥം!

ആ തിരച്ചലിൽ തിരിച്ചറിഞ്ഞ ഏറ്റവും പുതിയ ഇനം കോസ്മിക് വിസ്ഫോടനമാണ് കൗ ഉൾപ്പെട്ടെ ക്ഷണികവിസ്ഫോടനങ്ങൾ. ഫാസ്റ്റ് ബ്ലൂ ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്രാൻസിയന്റ് (എഫ്ബോട്ട്-FBOT) എന്ന വിസ്ഫോടനങ്ങളുടെ കൂട്ടത്തിൽ പെട്ടതാണ് കൗ. എഫ്ബോട്ട് വിസ്ഫോടനങ്ങൾ അത്യധികം ഉയർന്ന താപനിലയിൽ നടക്കുന്നതിനാൽ, നീല നിറത്തിലാണവ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുക. അതാണ് പേരിൽ ബ്ലൂ വരാൻ കാരണം. സൂപ്പർനോവകളെ അപേക്ഷിച്ച് പത്തു മുതൽ നൂറ് മടങ്ങുവരെ ശോഭയിൽ ദൃശ്യമാകുന്ന എഫ്ബോട്ടുകൾ, ചുരുങ്ങിയ ദിവസങ്ങൾക്കുള്ളിൽ മങ്ങും.

എഫ്ബോട്ട് വിസ്ഫോടനങ്ങൾക്ക് എന്താണ് കാരണമെന്ന് ഇപ്പോഴും വ്യക്തമല്ല. ഏതെങ്കിലും ഭീമൻ നക്ഷത്രത്തിന്റെ പൊട്ടിത്തെറി, ഒരു ന്യൂട്രോൺ താരവും സാധാരണ നക്ഷത്രവും തമ്മിലുള്ള കൂട്ടിയിടി, രണ്ട് വെള്ളക്കുള്ളൻ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ കൂടിച്ചേരൽ-ഇങ്ങനെ പല മാതൃകകൾ ഗവേഷകർ മുന്നോട്ടു വെയ്‍ക്കുന്നുണ്ട്. ഇനിയും വ്യക്തത വരേണ്ട ഒന്നാണ് എഫ്ബോട്ടുകളുടെ ഉത്ഭവരഹസ്യം.

രണ്ടു വർഷത്തെ നിരീക്ഷണം

ഏറ്റവും പുതിയ കോസ്മിക് വിസ്മയമാണ് കൗ ഉൾപ്പെട്ട എഫ്ബോട്ടുകൾ. കൗവിനെക്കുറിച്ച് (അതുവഴി എഫ്ബോട്ടുകളെപ്പറ്റി) ഏറ്റവും വിശദമായ പഠനം രണ്ടു ഇന്ത്യൻ സ്ത്രീ ഗവേഷകരാണ് നടത്തിയതെന്ന കാര്യം ശ്രദ്ധയർഹിക്കുന്നു. ഇത്തരം മുൻനിര ഗവേഷണങ്ങളിൽ നിന്ന് സ്ത്രീകളെ അകറ്റി നിർത്തുന്ന കാലം കഴിയുന്നു എന്നതിന്റെ ശുഭസൂചനയാണിത്!

എൻ.സി.ആർ.എ.യിൽ പ്രൊഫ. പൂനത്തിന് കീഴിൽ നയന ചെയ്ത പിഎച്ച്.ഡി. ട്രാൻസിയന്റ് അസ്ട്രോഫിസിക്സ് (Transient Astrophysics) എന്ന വിഷയത്തിലായിരുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്ന ക്ഷണികവിസ്ഫോടനങ്ങളെ കുറിച്ചുള്ള പഠനം. നക്ഷത്രഭൗതികത്തിലെ ഏറ്റവും പുതിയ പഠനമേഖല! സ്വാഭാവികമായും കൗവിനെ കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിന് നയനയെ പ്രൊഫ.പൂനം തിരഞ്ഞെടുത്തതിൽ അത്ഭുതമില്ല.

പൊന്നാനിയിൽ ഇരുവത്തുരുത്തി പഞ്ചായത്തിലെ ആലയ്‍ക്കൽ കുഞ്ഞുപുരയിൽ വീട്ടിൽ ജഗദീശ്വരന്റെയും കാഞ്ചനയുടെയും മകളായ നയന, പൊന്നാനിയിൽ തന്നെയാണ് സ്കൂൾ, കോളേജ് പഠനങ്ങൾ പൂർത്തിയാക്കിയത്. ഫിസിക്സിൽ ബിരുദവും ബിരുദാനന്തര ബിരുദവും പൊന്നാനി എം.ഇ.എസ്. കോളേജിൽ നിന്ന് നേടി. അതിന് ശേഷം പൂനെയിൽ പ്രൊഫ. പൂനത്തിന്റെ മേൽനോട്ടത്തിൽ പിഎച്ച്.ഡി. ചെയ്തു. പിഎച്ച്.ഡി.ക്ക് ശേഷം യു.എ.ഇ. യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിൽ റിസർച്ച് അസോസിയറ്റായി പ്രവർത്തിച്ചു. ഭർത്താവ് റെനീഷ് എഞ്ചിനിയർ ആണ്. ജെനിയാണ് മകൾ.

മിക്ക കോസ്മിക് പ്രതിഭാസങ്ങളെയും പോലെ, 2018-ൽ കൗവിനെ തിരിച്ചറിയുമ്പോഴും ദൃശ്യപരിധിയിലാണ് ആദ്യം നിരീക്ഷണം നടന്നത്-നയന വിശദീകരിക്കുന്നു. ആധുനിക ജ്യോതിശാസ്ത്രം പക്ഷേ, ദൃശ്യപരിധിയിൽ പരിമിതപ്പെടുന്ന ഒന്നല്ല. വൈദ്യുതകാന്തിക വർണ്ണരാജി (electromagnetic spectrum) യിലെ മറ്റ് ഒട്ടേറെ സാധ്യതകൾ ആധുനിക ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് മുന്നിലുണ്ട്. എക്സ്റേ, ഗാമാകിരണങ്ങൾ, റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾ തുടങ്ങി വിവിധ വർണരാജികളിൽ പ്രപഞ്ചനിരീക്ഷണം നടത്താം. എഫ്ബോട്ടുകളിൽ പെട്ട കൗവിനെ സംബന്ധിച്ചും ഇത്തരം നിരീക്ഷണ പഠനങ്ങൾ നടന്നു.

അമ്പതോളം എഫ്ബോട്ടുകളെ ഇതിനകം തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, അവയിൽ ഭൂരിപക്ഷത്തെയും റേഡിയോ തരംഗപരിധിയിൽ നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയില്ല. നാലെണ്ണത്തെ മാത്രമേ കഴിയൂ. അതിലൊന്നാണ് കൗ-നയന വിശദീകരിക്കുന്നു. 2018 ൽ കണ്ടെത്തിയപ്പോൾ മുതൽ പ്രൊഫ.പൂനവും നയനയും കൗവിനെ വളരെ താഴ്ന്ന ആവർത്തി (ഫ്രീക്വൻസി) യുള്ള റേഡിയോ തരംഗപരിധിയിൽ നിരീക്ഷിക്കാനാരംഭിച്ചു. ഇത്തരം നിരീക്ഷണത്തിന് പറ്റിയ മുന്തിയ റേഡിയോ ടെലസ്കോപ്പാണ് പൂനെയിലേതെന്ന് സൂചിപ്പിച്ചല്ലോ.

രണ്ടു വർഷത്തെ നിരന്തരമായ നിരീക്ഷണം. കൗവിന് താഴ്ന്ന റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി തലത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന മാറ്റങ്ങളാണ് ഞങ്ങൾ പഠിച്ചത്. താഴ്ന്ന ഫ്രീക്വൻസിയാകുമ്പോഴുള്ള ഗുണം, ക്ഷണികവിസ്ഫോടനമാണെങ്കിലും നീണ്ട കാലത്തേക്ക് നിരീക്ഷണം സാധ്യമാകും എന്നതാണ്- നയന പറയുന്നു. ഏതെങ്കിലുമൊരു എഫ്ബോട്ടിനെ (FBOT) താഴ്ന്ന റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസിയിൽ ഇത്ര വിപുലമായ നിരീക്ഷണ പഠനത്തിന് വിധേയമാക്കുന്നത് ആദ്യമായാണ്.

കൗവിന്റെ മേച്ചൽപുറങ്ങൾ!

ഫോറൻസിക് വിദഗ്ധരെ അനുസ്മരിപ്പിക്കുന്നതാണ് പ്രൊഫ. പൂനവും ഡോ. നയനയും നടത്തിയ കോസ്മിക് തെളിവെടുപ്പ്. വിസ്ഫോടനം നടന്നതിന്റെ പരിസരപ്രദേശങ്ങൾ അവർ അരിച്ചുപെറുക്കി തെളിവ് ശേഖരിച്ചു. സ്ഫോടനത്തിന്റെ ഫലമായി കൗവിന്റെ പരിസരത്തെ ദ്രവ്യസാന്ദ്രതയിലുണ്ടായ വ്യത്യാസങ്ങൾ, പരിസരത്തിൽ വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളിൽ നിന്നുത്ഭവിക്കുന്ന റേഡിയോ തരംഗങ്ങളുടെ തീവ്രതയും വ്യതിയാനങ്ങളും ഒക്കെ കൃത്യമായി കണക്കാക്കാനായി.

വിസ്ഫോടനത്തിന് മുമ്പുള്ള കൗവിന്റെ പരിസരങ്ങളുടെ മുദ്രകൾ ചികഞ്ഞെടുക്കാനും ഇത്തരം പഠനം സഹായിക്കും. താഴ്ന്ന ആവർത്തിയിലുള്ള റേഡിയോ നിരീക്ഷണത്തിന്റെ സൗന്ദര്യം ഇതാണ്.- എൻ.സി.ആർ.എ.യുടെ വാർത്താക്കുറിപ്പിൽ പ്രൊഫ. പൂനം ചന്ദ്ര പറഞ്ഞു.

ആ വിസ്ഫോടന പരിസരത്തിന്റെ സാന്ദ്രത കണക്കാക്കിയപ്പോൾ, കൗതുകകരമായ ചില വസ്തുതകൾ വെളിവായി. അതിശക്തമായ സ്ഫോടനത്തിൽ പുറത്തേക്ക് പ്രവഹിച്ച ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്ദ്രത ഏതാണ്ട് 0.1 പ്രകാശവർഷം ദൂരം പിന്നിടുമ്പോൾ കുത്തനെ താഴുന്നു! ഒരു നക്ഷത്രം ഒരേ തോതിൽ ദ്രവ്യം പുറത്തുവിട്ടാൽ ഇങ്ങനെ സംഭവിക്കില്ല-ഡോ.നയന പറഞ്ഞു. കൗ ഒരേ തോതിലല്ല ദ്രവ്യം പുറത്തുവിട്ടതെന്ന് വ്യക്തം. സ്ഫോടനം സംഭവിക്കുന്ന വേളയിലെ ദ്രവ്യനഷ്ടത്തിന്റെ (mass lose) തോത് നൂറുമടങ്ങ് കൂടുതലായിരുന്നു!

ഇത്തരം വിസ്ഫോടനങ്ങളുടെ കാര്യത്തിൽ, അതിനിരയായ നക്ഷത്രം അല്ലെങ്കിൽ നക്ഷത്രങ്ങൾ അന്ത്യത്തിൽ എത്തുമ്പോഴേക്കും അതിഭീമമായ തോതിൽ ദ്രവ്യം പുറത്തുവിടുന്നു എന്നാണ് ഇതിൽ നിന്ന് മനസിലാക്കാനാവുക. സാന്ദ്രതാവ്യത്യാസം മാത്രമല്ല, സ്ഫോടനവേളയിൽ കൗ സൃഷ്ടിച്ച കാന്തിക മണ്ഡലം എത്രയെന്ന് കണക്കാക്കാനും പഠനത്തിൽ കഴിഞ്ഞു.

ഒരർഥത്തിൽ, പ്രൊഫ. പൂനവും ഡോ. നയനയും, നക്ഷത്രഭൗതികത്തിൽ പുതിയൊരു തുടക്കം കുറിച്ചിരിക്കുകയാണ്. പുതിയൊരു കോസ്മിക് പ്രതിഭാസത്തിന്റെ പരിസര രഹസ്യങ്ങൾ കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നു. നമ്മളറിയാത്ത എന്തെല്ലാം ഈ പ്രപഞ്ചത്തിൽ പഠിക്കാൻ ബാക്കി കിടക്കുന്നു എന്ന് ഈ പഠനം ഓർമിപ്പിക്കുന്നു.

(കടപ്പാട്: ഡോ. ബിജു കെ..ജി., ഡിപ്പാർട്ട്മെന്റ് ഓഫ് ഫിസിക്സ്, ഡബ്ല്യു.എം.ഒ. ആർട്സ് ആൻഡ് സയൻസ് കോളേജ്, മുട്ടിൽ, വയനാട്).

Content Highlights: AT2018cow, NCRA-TIFR, Astrophysics, Fast Blue Optical Transient, FBOT, Giant Metrewave Radio Telescope, uGMRT, Poonam Chandra, A J Nayana