कृष्णविवरांची वाढ कशी होते?

 

 

कृष्णविवर म्हणजे अवकाशातील अशी जागा, जिथे गुरुत्वाकर्षण इतके प्रचंड असते की, कोणतीही वस्तू म्हणजे अगदी प्रकाशसुद्धा त्यातून बाहेर पडू शकत नाही. कृष्णविवरे अतिशय मोठ्या तार्‍यांच्या मृत्यूनंतर तयार होतात. जेव्हा एखादा प्रचंड तारा आपल्या आयुष्याच्या शेवटी कोसळतो, तेव्हा त्याच्या केंद्रातील वस्तुमान एका अत्यंत लहान आणि घन बिंदूत एकवटते, यालाच ‘कृष्णविवर’ म्हणतात. परंतु, आजचा सर्वांत मोठा प्रश्न असा आहे की, काही कृष्णविवरे इतकी प्रचंड मोठी कशी काय निर्माण झाली? काही कृष्णविवरे आपल्या सूर्यापेक्षा कोट्यवधी ते अब्जावधी पट जास्त वस्तुमानाची आहेत. विशेष म्हणजे, ही महाकाय कृष्णविवरे विश्वाच्या अगदी सुरुवातीच्या काळातच तयार झालेली दिसतात. मग इतक्या कमी वेळात त्यांची एवढी झपाट्याने वाढ कशी झाली? या प्रश्नांची उत्तरे शोधण्यासाठी आधुनिक खगोलशास्त्रात मोठ्या प्रमाणावर संशोधन सुरू आहे.

 

‘जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप’ आणि ‘हबल स्पेस टेलिस्कोप’ यांसारख्या प्रगत दुर्बिणींनी या संशोधनाला नवे आयाम दिले आहेत. विशेषतः ‘जेम्स वेब’ दुर्बिणीने विश्वाच्या अत्यंत प्राचीन भागांमध्ये डोकावून काही आश्चर्यकारक निरीक्षणे नोंदवली आहेत. कृष्णविवरांच्या वाढीचे प्रमुख दोन मार्ग मानले जातात. पहिला म्हणजे ‘अ‍ॅक्रेशन’ किंवा संचय म्हणजेच, आजूबाजूचे वायू, धूळ आणि तार्‍यांचे पदार्थ आपल्या गुरुत्वाकर्षणामुळे ओढून घेणे. कृष्णविवराभोवती एक फिरणारी तबकडी तयार होते. या तबकडीला ‘अ‍ॅक्रेशन डिस्क’ म्हणतात. या तबकडीमधील पदार्थ अत्यंत वेगाने फिरत असताना ती तापते आणि प्रचंड ऊर्जा उत्सर्जित करते. या प्रक्रियेमुळे कृष्णविवराचे वस्तुमान सतत वाढत जाते. दुसरा मार्ग म्हणजे, कृष्णविवरांचे विलीनीकरण. जेव्हा दोन दीर्घिका एकमेकांवर आदळतात, तेव्हा त्यातील मध्यवर्ती कृष्णविवरेही एकमेकांच्या जवळ येतात आणि अखेरीस एकत्र होतात. या प्रक्रियेमुळे एक मोठे आणि अधिक शक्तिशाली कृष्णविवर तयार होते. अलीकडच्या काळात गुरुत्वीय लहरींच्या शोधामुळे अशा विलीनीकरणांची पुष्टी झाली आहे.

 

कृष्णविवराच्या अभ्यासात अलीकडील काळात आणखी एक महत्त्वाचा पैलू पुढे आला आहे. तो म्हणजे, त्यांच्या भोवतालच्या ‘इव्हेंट होरायझन’ किंवा घटना क्षितिजाचा थेट अभ्यास. ‘इव्हेंट होरायझन’ दुर्बिणींच्या जागतिक जाळ्याच्या मदतीने वैज्ञानिकांनी प्रथमच कृष्णविवराचे प्रत्यक्ष छायाचित्र मिळवले. या प्रतिमेमुळे कृष्णविवराभोवतीच्या प्रकाशाच्या वर्तनाचा अभ्यास करणे शक्य झाले. प्रकाश वाकणे, वेळेचा वेग बदलणे यांसारख्या सामान्य सापेक्षतेच्या संकल्पना प्रत्यक्ष निरीक्षणांद्वारे सिद्ध होत आहेत. यामुळे कृष्णविवरे केवळ सैद्धांतिक नसून, प्रत्यक्ष अस्तित्वात असलेले भौतिक घटक असल्याची ठोस खात्री मिळाली आहे. याशिवाय, कृष्णविवरामधून बाहेर पडणार्‍या उच्च ऊर्जा किरणोत्सर्गाचाही अभ्यास मोठ्या प्रमाणावर सुरू आहे. काही सक्रिय दीर्घिकांच्या केंद्रस्थानी असलेली कृष्णविवरे अत्यंत प्रखर ऊर्जा उत्सर्जित करतात. यांना ‘अ‍ॅक्टिव्ह गॅलेक्टिक न्यूक्लिआय‘ म्हणजेच ‘सक्रिय दीर्घिका केंद्रके’ म्हणतात. या प्रक्रियेतून बाहेर पडणारे ऊर्जाप्रवाह लाखो प्रकाशवर्षांपर्यंत पसरू शकतात आणि आसपासच्या अवकाशातील वायू व पदार्थांच्या हालचालींवर परिणाम करतात. यामुळे संपूर्ण दीर्घिकेची रचना आणि तिच्यातील तार्‍यांची निर्मिती नियंत्रित होते. म्हणजेच, कृष्णविवरे ही केवळ विनाशकारी नसून, सर्जनशील प्रक्रियांमधील सहभागी घटक असतात. भविष्यातील संशोधनात आणखी प्रगत उपकरणांचा वापर होणार आहे. नवीन पिढीतील अंतराळ दुर्बिणी, ‘एक्स-रे’ वेधशाळा आणि ‘गुरुत्वीय तरंग शोधक’ यांच्या साहाय्याने कृष्णविवरांचे अधिक सूक्ष्म निरीक्षण करता येईल. विशेषतः लहान आणि मध्यम आकाराच्या कृष्णविवरांचा शोध, तसेच त्यांच्या जन्माच्या प्रक्रियेचा अभ्यास, हे पुढील दशकातील महत्त्वाचे संशोधन विषय ठरणार आहेत. या सर्व प्रयत्नांमुळे कृष्णविवरांचे रहस्य अधिक सखोलपणे उलगडेल आणि विश्वाच्या गूढ इतिहासाचा आणखी एक महत्त्वाचा अध्याय आपल्या समोर येईल.

 

अलीकडील निरीक्षणांमुळे आणखी एक महत्त्वाची शक्यता समोर आली आहे. काही कृष्णविवरे सुरुवातीपासूनच मोठ्या आकारात तयार झाली असावीत. म्हणजेच, लहान तार्‍यांपासून तयार होऊन हळूहळू वाढण्याऐवजी, काही कृष्णविवरे थेट कोसळण्याच्या प्रक्रियेतून सुरुवातीलाच मोठ्या स्वरूपात निर्माण झाली असावीत. या प्रक्रियेत वायूंचा प्रचंड ढग थेट कोसळून मोठे कृष्णविवर तयार होते. ‘जेम्स वेब’ दुर्बिणीच्या मदतीने अत्यंत प्राचीन दीर्घिकांमध्ये अशी महाकाय कृष्णविवरे आढळली आहेत, जी महास्फोटानंतर केवळ काही करोड वर्षांतच अस्तित्वात आली होती. हे निरीक्षण पारंपरिक सिद्धांतांना आव्हान देणारे आहे. कारण, इतक्या कमी वेळात इतकी प्रचंड वाढ होणे अपेक्षित नव्हते. कृष्णविवरे केवळ स्वतःपुरती मर्यादित नसतात. ती त्यांच्या आसपासच्या दीर्घिकांवरही मोठा प्रभाव टाकतात. त्यांच्या केंद्रातून बाहेर पडणारे ऊर्जाप्रवाह आणि विकिरण आसपासच्या वायूवर परिणाम करतात. त्यामुळे नवीन तार्‍यांची निर्मिती कमी किंवा जास्त होऊ शकते. म्हणजेच, कृष्णविवरे ही दीर्घिकांच्या उत्क्रांतीत महत्त्वाची भूमिका बजावतात.

 

आधुनिक संशोधनात संगणकीय मॉडेल्स आणि निरीक्षणे यांचा एकत्रित वापर केला जात आहे. ‘सुपर कम्प्युटर’च्या मदतीने कृष्णविवरांच्या वाढीची विविध मॉडेल्स तयार केली जातात. त्यांची तुलना प्रत्यक्ष निरीक्षणांशी केली जाते. यामुळे वैज्ञानिकांना त्यांच्या वर्तनाचा अधिक अचूक अंदाज येतो. कृष्णविवरांच्या अभ्यासात आणखी एक रोचक आणि वेगाने विकसित होणारा भाग म्हणजे ‘फीडबॅक’ यंत्रणा. जेव्हा कृष्णविवर प्रचंड प्रमाणात पदार्थ गिळते, तेव्हा त्यातून बाहेर पडणारी ऊर्जा केवळ आसपासच्या अवकाशालाच नाही; तर संपूर्ण दीर्घिकेच्या विकासालाही प्रभावित करते. या प्रक्रियेला ‘ब्लॅक होल फीडबॅक‘ असे म्हटले जाते. या प्रक्रियेमुळे कृष्णविवराभोवती असलेल्या वायूचे तापमान वाढते आणि तो वायू दूर फेकला जाऊ शकतो. परिणामी, नवीन तार्‍यांची निर्मिती काही काळासाठी थांबू शकते. यामुळे दीर्घिकेची वाढ नियंत्रित राहते. काही प्रकरणांत हीच ऊर्जा उलट परिणामही घडवू शकते. वायूच्या ढगांना संकुचित करून नवीन तार्‍यांची निर्मिती वेगाने होण्यास चालना मिळू शकते. त्यामुळे कृष्णविवर आणि दीर्घिका यांच्यात एकप्रकारचा संतुलनाचा खेळ सुरू असतो. हे संतुलनच विश्वातील विविध प्रकारच्या दीर्घिकांची रचना ठरवण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावते. अलीकडील निरीक्षणांमधून असे दिसून आले आहे की, जवळजवळ प्रत्येक मोठ्या दीर्घिकेच्या केंद्रस्थानी एक महाकाय कृष्णविवर असते. यावरून असे सूचित होते की, दीर्घिका आणि कृष्णविवर यांची वाढ परस्परांशी निगडित आहे. म्हणजेच, कृष्णविवर केवळ दीर्घिकेचा एक भाग नसून, तिच्या उत्क्रांतीचा केंद्रबिंदू असते.

 

या सर्व निष्कर्षांमुळे कृष्णविवरांचा अभ्यास केवळ एक स्वतंत्र विषय न राहता, संपूर्ण विश्वाच्या रचनेचा आणि विकासाचा अभ्यास करण्यासाठी अत्यावश्यक ठरत आहे. त्यामुळे पुढील काळात ‘कृष्णविवर संशोधन’ हे खगोलशास्त्रातील सर्वांत महत्त्वाच्या आणि गतिमान क्षेत्रांपैकी एक राहणार आहे. याशिवाय, भविष्यातील मोहिमा जसे की- नवीन अंतराळ दुर्बिणी आणि गुरुत्वीय तरंग निरीक्षण यंत्रणा, या क्षेत्राविषयी अधिक माहिती देणार आहेत. कृष्णविवरांचे अधिक तपशीलवार निरीक्षण केल्याने विश्वाच्या सुरुवातीच्या अवस्थेचे रहस्य उलगडण्यास मदत होईल. कृष्णविवरांचा अभ्यास हा केवळ एक गूढ उलगडण्याचा प्रयत्न नाही; तर तो आपल्या अस्तित्वाशीही संबंधित आहे. कारण दीर्घिका, तारे आणि शेवटी ग्रह यांची निर्मिती या प्रक्रियांशी निगडित आहे. त्यामुळे कृष्णविवरे समजून घेणे म्हणजे विश्वाचा इतिहास समजून घेणे होय. आज आपण अशा टप्प्यावर आहोत, जिथे अंधारातील या महाकाय शक्तींचे स्वरूप स्पष्ट होत आहे. जे एकेकाळी केवळ गणिती समीकरणांमध्ये मर्यादित होते, ते आता प्रत्यक्ष निरीक्षणांमधून समोर येत आहे. कदाचित, भविष्यात आपण कृष्णविवरांना केवळ ‘अंधाराचे प्रतीक’ म्हणून पाहणार नाही, तर त्यांना विश्वाच्या निर्मितीचे आणि उत्क्रांतीचे प्रमुख शिल्पकार म्हणून ओळखू आणि त्या दिवशी, अंधारात लपलेले हे रहस्य आपल्या ज्ञानाच्या प्रकाशात पूर्णपणे उलगडलेले असेल.