ஈர்ப்பு அலைகள்-பிரபஞ்சத்தின் நேரப்போர்வையில் ஏற்படும் ஒரு அதிர்வு

Image: Flickr

ஈர்ப்பு அலைகள் என்பவை அதிகப்படியான ஆற்றலை உமிழும் நிகழ்வுகளால் பிரபஞ்சத்தின் வெளிநேரப் போர்வையில் (spacetime fabric) ஏற்படும் அலைகள் ஆகும். 1916 ஆம் ஆண்டில் "ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன்" எனும் இயற்பியலாளர், தனது பொது சார்பியல் கோட்பாட்டில், இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் ஈர்ப்பு அலைகள் இருப்பதைக் கணித்திருந்தார். 

ஒரு கயிற்றுக் கட்டிலில் இரும்பு குண்டை வைக்கும்பொழுது, கட்டிலின் மேற்பரப்பு உள்நோக்கி வளைக்கப்படுவது போல, அதிக நிறையுடைய பொருட்கள் வெளி நேரப் போர்வையை (space time fabric) உள்நோக்கி வளைக்கும். இதனால் அந்தப் பொருளினுடைய நேரத்திலும் மாற்றம் ஏற்படும். 

Image: DeviantArt

இந்த நேரப் போர்வையை உள்நோக்கி வளைத்துள்ள பொருட்கள், ஒரு சீரான திசைவேகத்தில் செல்லாமல், முடுக்குவிக்கப்பட்டுக் கொண்டே இருந்தால்,(accelerated) அவற்றின் நேரப்போர்வையில் அலைகள் உருவாகும். இந்த அலைகளே ஈர்ப்பு அலைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

இந்த அலைகள், அவை உருவாக்கப்பட்ட இடத்திலிருந்து விலகிச் செல்லச் செல்ல அவற்றின் தீவிரம் குறையும். இந்த அலைகளால் பிரபஞ்சத்தில் உள்ள பொருட்களினுடைய வடிவத்தில் சில மாற்றத்தையும் ஏற்படுத்த முடியும். அதாவது இவை, பூமியை கடந்து செல்லும் பொழுது, பூமியின் ஒரு பக்கம் நீட்டிக்கப்பட்டு மற்றொரு பக்கம் சுருங்கப்படும். அவை சென்றவுடன் பூமி, மீண்டும் தன் பழைய நிலைக்குத் திரும்பி விடும். (கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது போல)

GIF: Wikimedia commons 

இந்த அலைகள், உருவாக்கப்பட்ட இடத்திலிருந்து அனைத்து திசைகளிலும், ஒளியின் வேகத்தில் பரவும். இரு கருந்துளைகளின் இணைவு, மீயொளிர் விண்மீன் வெடிப்பு (supernova), இரண்டு நியூட்ரான் நட்சத்திரங்களின் இணைவு, போன்ற நிகழ்வுகளால் அதிகப்படியான ஈர்ப்பு அலைகள் உருவாக்கப்படுகின்றன. சரியான, கோள அமைப்பில் இல்லாத நியூட்ரான் நட்சத்திரங்களின் சுழற்சியினால் கூட சிறிய அளவிலான ஈர்ப்பு அலைகள் உருவாக்கப்படலாம். 

ஐன்ஸ்டீனுக்குப் பிறகு 1974 ஆம் ஆண்டு வரையில் இந்த ஈர்ப்பு அலைகள் என்பவை ஒரு கணிப்பாகவே இருந்தன. அதே 1974 ஆம் ஆண்டில் Joseph taylor மற்றும் Russel hulse, எனும் இரண்டு வானியலாளர்கள், 21,000 ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவில், இரட்டை பல்சர்கள் (binary Pulsars) இருப்பதைக் கண்டுபிடித்தனர்.(பல்சர்கள் என்பவை, இரண்டு துருவங்களில் இருந்தும் மின்காந்தக் கதிர்வீச்சுகளை உமிழக்கூடிய நியூட்ரான் நட்சத்திரங்களே ஆகும்.) 

அவற்றை மேலும் ஆராய்ந்த பொழுது, அவற்றின் சுற்றுக்காலத்தில் (orbital period) மாற்றம் ஏற்பட்டுக் கொண்டே இருப்பதைக் கவனித்தனர். இந்த மாற்றத்தின் விகிதமானது, ஐன்ஸ்டீனின்  பொது சார்பியல் கோட்பாட்டில் ஈர்ப்பு அலைகளின் உருவாக்கத்திற்காகக் கணிக்கப்பட்டிருந்த விகிதத்துடன் ஒத்துப்போனது. இந்த இரட்டைப் பல்சர்களைக் கண்டுபிடித்ததற்காக Joseph taylor மற்றும் Russel hulse ஆகியோருக்கு 1993 ஆம் ஆண்டில் நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது. 

இவர்களுக்குப் பிறகு பல வானியலாளர்கள்  பல்சர் நட்சத்திரங்களை வைத்தும், வேறு சில வானியல் நிகழ்வுகளை வைத்தும், ஈர்ப்பு அலைகளைக் கணிதவியலாக நிரூபித்திருந்தனர். இருப்பினும் அவை இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் இருப்பதற்கான சரியான ஆதாரங்கள் கிடைக்கவில்லை. அனைத்தும் கணித ரீதியான ஊகங்களாக மட்டுமே இருந்தன.

பிறகு 2015 ஆம் ஆண்டு செப்டம்பர் 14ஆம் நாளில் NSF LIGO எனும், அமெரிக்க ஆராய்ச்சி மையத்தில், ஈர்ப்பு அலைகள் இருப்பதற்கான முதல் ஆதாரம் கிடைத்தது. 130 கோடி ஒளியாண்டுகள் தொலைவில் இரண்டு கருந்துளிகளின் இணைவினால் ஏற்பட்ட ஈர்ப்பு அலை ஒன்றினை, அங்கிருந்த விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்தனர். அங்கிருந்த L வடிவத்திலான  interferometer எனும் கருவியின் மூலமாகவே ஈர்ப்பு அலைகள் உறுதி செய்யப்பட்டன.

(Interferometer பற்றி தெரிந்து கொள்ள கீழுள்ள பக்கத்தைப் பார்வையிடவும் 

ஈதர்களால் நிரம்பிய பிரபஞ்சம். )

laser interferometer gravitational-wave observatory (LIGO) 

Image: Flickr

இங்கே இருக்கக்கூடிய  interferometer எனும் கருவியின், L வடிவ அமைப்பானது, செங்குத்தான இரண்டு திசைகளில், சுமார் 4 கிலோ மீட்டர் வரையில் இருக்கும். முன்பே கூறப்பட்டிருப்பது போல ஒரு ஈர்ப்பலையானது நமது பூமியைக் கடந்து செல்லும் பொழுது நம் பூமி, சுருங்கி விரியும். அந்த நேரத்தில், இந்த L வடிவ அமைப்பில், ஏதேனும் ஒரு பகுதியானது சுருக்கப்படும் அல்லது நீட்டிக்கப்படும். எனவே, அவற்றிலிருந்து பெறப்படும் ஒளியில், மாற்றம் ஏற்படும். இந்த மாற்றத்தை வைத்தே ஈர்ப்பலைகள் உறுதி செய்யப்பட்டன. 

பல கோடி கிலோமீட்டர் தூரத்திலிருந்து இந்த ஈர்ப்பு அலைகள் வருவதால், அவற்றின் தாக்கமும் பல கோடி மடங்கு குறைந்து விடுகின்றன. 2015 ஆம் ஆண்டில் LIGO வில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஈர்ப்பு அலையானது, ஒரு அணுவின் உட்கருவை விட பத்தாயிரம் மடங்கு சிறிதாகவே இருந்தது. எனவே பூமியில் ஏற்பட்ட சுருக்கம் மிகவும் சிறியதாகவே இருந்திருக்கும். 

இந்த சிறிய அலைகள், மனிதனால் கண்டுபிடிக்கப்பட வாய்ப்பே இல்லை என்று  நம்பியவர், இவற்றை முதன் முதலில் கணித்த ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் அவர்களே ஆவார்.