മഹാവിസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തം (Big Bang Theory)

Share the Knowledge

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ തുടക്കവും വളർച്ചയും വിശദീകരിക്കുന്ന കോസ്മോളോജിക്കൽ മോഡലുകളിൽ ഇന്ന് ശാസ്ത്രം ഏറ്റവും അംഗീകരിക്കുന്നതു മഹാവിസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തത്തെ ( BIg Bang theory) ആണ്. ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആദ്യ പതിറ്റാണ്ടുകൾ വരെ ശാസ്ത്രലോകം വിശ്വസിച്ചിരുന്നത് ചലനാത്മകമല്ലാത്ത ഒരു മാറ്റവും ഇല്ലാത്ത പ്രപഞ്ചത്തിൽ ആയിരുന്നു (static universe). അതായത് ഇന്ന് പ്രപഞ്ചം എങ്ങനെ ആണോ അതുപോലെ തന്നെയാണ് ഇന്നലെയും വർഷങ്ങൾക്കു മുൻപും എന്നും സ്ഥിതി ചെയ്തിരുന്നത് എന്ന് ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റീൻ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞർ കരുതി. പ്രപഞ്ചത്തിലെ നക്ഷത്രങ്ങളും ഗ്രഹങ്ങളും മറ്റു വസ്തുക്കളും ചേരുമ്പോഴുള്ള പിണ്ഡം (mass) വളരെ വലുതായിരിക്കും. പിണ്ഡം കൂടുന്നതിന് അനുസരിച്ച് ഗ്രാവിറ്റിയും കൂടും. ഒരു ഉദാഹരണം നോക്കിയാൽ സൂര്യന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ ബലം വളരെ കൂടുതൽ ആണല്ലോ. അപ്പോൾ സൂര്യൻ ഏറ്റവും അടുത്ത ഗ്രഹം ആയ മെർക്കുറിയെ തന്നിലേക്ക് വലിച്ചിട്ടു എന്ന് കരുതുക. അപ്പോൾ സൂര്യന്റെ പിണ്ഡവും അതുവഴി ഗുരുത്വാകർഷണ ബലവും കൂടും. അത് അടുത്ത ഗ്രഹം ആയ വീനസിനെ വലിക്കും. അങ്ങനെ ഒടുവിൽ പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ വസ്തുക്കളും ഒരുമിച്ചു കൂടി തകർന്നടിയും. പക്ഷെ ഇങ്ങനെ സംഭവിക്കാത്തതു ഇവക്കിയടയിലുള്ള സ്പേസിൽ ഗ്രാവിറ്റിയെ തടയുന്ന ബലം ഉള്ളത് കൊണ്ടാണ് എന്ന് ഐൻസ്റ്റീൻ പറഞ്ഞു.

എന്നാൽ ഗ്രാവിറ്റി എല്ലാത്തിനെയും ഉള്ളിലേക്ക് വലിക്കുമ്പോൾ തകർന്നടിയാതെ (collapse ) പ്രപഞ്ചം നിലനിൽക്കുന്നത് ഇവക്കിടയിലുള്ള സ്പേസ് വികസിച്ചു (expansion) പുറത്തേക്ക് തള്ളുന്നത് കൊണ്ടാണ് എന്ന് ചില ശാസ്ത്രജ്ഞർ എങ്കിലും വാദിച്ചു. ഇതിനു തുടക്കം കുറിച്ചത് റഷ്യൻ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞൻ ആയ അലക്സാണ്ടർ ഫ്രീഡ് മാൻ (Alexander Friedmann) ആയിരുന്നു. മറ്റൊരാൾ ബെൽജിയൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനും പുരോഹിതനും ആയ ജോർജ് ലൊമെത്രെ (Georges Lemaître) ആയിരുന്നു. എന്നാൽ ഐൻസ്റ്റീനിൽ നിന്നുപോലും എതിർപ്പ് നേരിടേണ്ടി വന്നത് തൽക്കാലത്തേക്ക് ഇവരുടെ വാദങ്ങളെ നിശബ്ദമാക്കി.

റെഡ് ഷിഫ്റ്റും ഡോപ്പ്ളർ എഫ്ഫെക്റ്റും (Red shift and Doppler effect)
*****************************************************

1914-ഇൽ അമേരിക്കൻ അസ്ട്രോണമർ ആയ വെസ്റ്റൊ സ്ലൈഫറും 1929-ഇൽ മറ്റൊരു അമേരിക്കാൻ അസ്ട്രോണമർ ആയ എഡ്വിൻ ഹബിളും പ്രധാനം ആയ ഒരു കണ്ടുപിടിത്തം നടത്തി. അകലങ്ങളിൽ ഉള്ള ഗാലക്സികളിലെ നക്ഷത്രങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന പ്രകാശ കിരണങ്ങളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം ഇലക്ട്രോ മാഗ്നെറ്റിക് റേഡിയെഷന്റെ ചുവന്ന സ്പെക്ട്രത്തിലേക്ക് മാറുന്നതായി അവർ കണ്ടു. അവർ അതിനെ ഡോപ്പ്ളർ എഫ്ഫെക്റ്റ് (Doppler effect) ആയി വ്യാഖ്യാനിച്ചു. ഡോപ്പ്ളർ എഫ്ഫെക്റ്റ് നമ്മൾക്കെല്ലാം പരിചയം ഉള്ളത് ആണ്. ഒരു റെയിൽവേ സ്റ്റേഷനിൽ നിൽക്കുമ്പോൾ ഒരു ട്രെയിൻ അതിവേഗത്തിൽ ചൂളം വിളിച്ചു കൊണ്ട് നമ്മെ കടന്നു പോവുന്നു എന്ന് കരുതുക. ട്രെയിൻ നമ്മോടു അടുക്കുമ്പോൾ ചൂളം വിളിയുടെ ശബ്ദം വളരെ ഉച്ചത്തിൽ ആയിരിക്കും. എന്നാൽ ട്രെയിൻ നമ്മെ കടന്നു പോകുമ്പോൾ ചൂളം വിളിയുടെ ശബ്ദം കുറയും. അതായത് ട്രെയിൻ അതിവേഗത്തിൽ നമ്മെ സമീപിക്കുമ്പോൾ ശബ്ദത്തിന്റെ തരംഗ ദൈര്ഘ്യം കുറയുകയും ചൂളം വിളിയുടെ ശബ്ദം ഉച്ചത്തിൽ നാം കേൾക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതേസമയം ട്രെയിൻ നമ്മിൽ നിന്നും അകലുമ്പോൾ തരംഗ ദൈര്ഘ്യം കൂടുകയും ചൂളം വിളിയുടെ ശബ്ദം നേർക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

പ്രകാശ തരംഗങ്ങളും ഇത് പോലെ തന്നെ പെരുമാറുന്നു. അകലങ്ങളിൽ നിന്നും ഉള്ള ഗാലക്സികളിലെ നക്ഷത്രങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന കിരണങ്ങൾ ഇലക്ട്രോ മാഗ്നെറ്റിക് റേഡിയെഷന്റെ ചുവന്ന സ്പെക്ട്രത്തിലേക്ക് മാറുന്നതായി പറഞ്ഞുവല്ലോ. ചുവന്ന വെളിച്ചത്തിന്റെ തരംഗ ദൈര്ഘ്യം കൂടുതൽ ആണ്. VIBGYOR എല്ലാവര്ക്കും ഓര്മ ഉണ്ടല്ലോ. നമുക്ക് കാണാൻ കഴിയുന്ന ഇലക്ട്രോ മാഗ്നെറ്റിക് റേഡിയെഷനുകളിൽ ചുവന്ന വെളിച്ചത്തിന് തരംഗ ദൈര്ഘ്യം കൂടുതലും നീലക്കും വയലറ്റിനും കുറവും ആയിരിക്കും. അപ്പോൾ ഗാലക്സികളിലെ നക്ഷത്രങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന കിരണങ്ങൾ ഇലക്ട്രോ മാഗ്നെറ്റിക് റേഡിയെഷന്റെ ചുവന്ന സ്പെക്ട്രത്തിലേക്ക് മാറുന്നത് (അഥവാ തരംഗ ദൈര്ഘ്യം കൂടുന്നത് ) ആ ഗാലക്സികൾ നമ്മളിൽ നിന്നും അകന്നു പോകുന്നത് കൊണ്ടാണ് എന്ന് മുകളിൽ പറഞ്ഞ ഡോപ്പ്ളർ എഫ്ഫെക്റ്റ് പ്രകാരം അവർ വ്യാഖ്യാനിച്ചു.

ജോർജ് ലൊമെത്രെ (Georges Lemaître) — ബിഗ് ബാങ്ങ് തിയറിയുടെ പിതാവ്
***********************************************************
ഗാലക്സികൾ നമ്മിൽ നിന്നും അകന്നു പോകുന്നത് പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുന്നത് ( expand) കൊണ്ട് ആകാം എന്ന് ആദ്യം ആയി പറഞ്ഞത് ജോർജ് ലൊമെത്രെ (Georges Lemaître) ആണ്. അതായത് പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുന്നതിനോടൊപ്പം ഗാലക്സികൾ നമ്മിൽ നിന്നും അകലുന്നു. അകന്നു പോകുന്ന ഗാലക്സികളിലെ നക്ഷത്രങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന പ്രകാശതരംഗങ്ങളുടെ തരംഗദൈര്ഘ്യം നമ്മുടെ അടുത്തു എത്തുമ്പോൾ ഡോപ്പ്ളർ എഫെക്റ്റ് കാരണം കൂടുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് സൂര്യൻ എല്ലാ നിറങ്ങളും പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. ഓരോ നിറത്തിനും ഓരോ തരംഗദൈർഘ്യം ആണ്. സൂര്യൻ നമ്മിൽ നിന്നും അകന്നു പോവുക ആണെങ്കിൽ പ്രകാശകിരണങ്ങളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം നമ്മുടെ അടുത്തു എത്തുമ്പോഴേക്കും കൂടുന്നത് കാരണം ഈ ഓരോ നിറത്തിനുമുള്ള തരംഗങ്ങളും തരംഗദൈർഘ്യം കൂടി സ്പെക്ട്രോ മീറ്ററിൽ ചുവപ്പിനടുത്തേക്ക് നീങ്ങുന്നു. അതോടൊപ്പം നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ഇടയിലെ സ്പേസ് വികസിക്കുമ്പോൾ അവ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന പ്രകാശ തരംഗങ്ങളും വലിയും (stretch). ഇത് തരംഗദൈർഘ്യം കൂട്ടുകയും നാം പ്രകാശത്തെ ചുവന്ന നിറത്തിൽ കാണുകയും ചെയ്യും.

ഗാലക്സികൾ നമ്മിൽ നിന്നും അകന്നു പോകുന്നത് അവക്കിടയിലുള്ള സ്പേസ് വികസിക്കുന്നത് കൊണ്ടാണ്. ഗാലക്സികൾ സ്പേസിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുകയല്ല, പകരം വികസിക്കുന്ന സ്പേസ് അതിലുള്ള ഗാലക്സികളെയും കൊണ്ട് നീങ്ങുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. ഉദാഹരണമായി കുറെ കുത്തുകൾ (dot) ഉള്ള ഒരു ബലൂൺ വീർപ്പിക്കുന്നതായി കരുതുക. ഈ കുത്തുകൾ എല്ലാം തന്നെ ബലൂണിന്റെ റബ്ബർ വികസിക്കുമ്പോൾ പരസ്പരം അകന്നു പോകും. ഇവിടെ വികസിക്കുന്ന റബർ കുത്തുകളെയും കൊണ്ട് നീങ്ങുന്നു. ഈ കുത്തുകൾ ഗാലക്സികളും റബർ എന്നത് സ്പേസുമായി കരുതുക. ഇത് രണ്ടു ഡയമൻഷനിലുള്ള ഒരു ഉദാഹരണം ആണെങ്കിലും മൂന്നു ഡയമൻഷനിൽ ചിന്തിച്ചാൽ എല്ലാ ഗാലക്സികളും പരസ്പരം അകന്നു പോകുന്നതായി നമുക്ക് ഭാവന ചെയ്യാം. അതായത് അനന്തമായ പ്രപഞ്ചത്തിനു ഒരു കേന്ദ്ര ബിന്ദു ഇല്ല.

അങ്ങനെ പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ ഗാലക്സികളും നമ്മിൽ നിന്നും അകന്നു പോയ്ക്കൊണ്ടേ ഇരിക്കുകയാണെങ്കിൽ വർഷങ്ങൾക്കു മുൻപ് അവ ഒരുമിച്ചു ചേർന്ന് ഒരു ചെറിയ ഗോളാകൃതിയിലുള്ള വസ്തു ആയിരുന്നുവെന്ന് ജോർജ് ലൊമെത്രെ പറഞ്ഞു. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആദിമഘട്ടത്തിൽ ഉണ്ടായിരുന്ന ഇത് ഒരു പൊട്ടിത്തെറിയിലൂടെ ഇന്ന് കാണുന്ന പ്രപഞ്ചം ആയി മാറി (“hypothesis of the primeval atom” or the “Cosmic Egg”). ആദ്യം ഈ തിയറിക്ക് എതിരായിരുന്നുവെങ്കിലും ഹബിളിന്റെ റെഡ് ഷിഫ്റ്റ് ഐൻസ്റ്റീനെയും ഇതിനെ അംഗീകരിക്കാൻ പ്രേരിപ്പിച്ചു. മഹാവിസ്ഫോടന തിയറിയെ ശക്തമായി എതിർത്തിരുന്ന ഫ്രെഡ് ഹോയ്ൽ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ഇതിനെ കളിയാക്കാനായി ബിഗ് ബാങ്ങ് എന്ന പേര് ആദ്യം ഉപയോഗിച്ചത്.

പ്രപഞ്ചത്തിലെ മൂലകങ്ങൾ എങ്ങനെ ഉണ്ടായി?
***********************************************************

ജോർജ് ലൊമെത്രെയുടെ വാദപ്രകാരം ഇന്ന് പ്രപഞ്ചത്തിൽ കാണുന്ന മൂലകങ്ങൾ എല്ലാം തന്നെ കോസ്മിക് എഗ് അല്ലെങ്കിൽ ആദ്യത്തെ ഒരു വലിയ ആറ്റത്തിൽ നിന്നുമാണ് റേഡിയോ ആക്ടിവിറ്റി (Radioactivity) മൂലം ഉണ്ടായത്. ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ്സിലുള്ള പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം ആണ് ആ മൂലകത്തെ മറ്റൊന്നിൽ നിന്നും വേർതിരിക്കുന്നത്. ഹൈഡ്രജന്റെ ന്യൂക്ലിയസ്സിൽ ഒരു പ്രോട്ടോൺ കാണും. ഹീലിയത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസിൽ രണ്ട് പ്രോട്ടോണും യുറേനിയത്തിന് 92 പ്രോട്ടോണും കാണും. പ്രോട്ടോണുകൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള കണികകൾ ആണ്. ഒരേ ചാർജുള്ള കണികകൾ അടുത്തു വന്നാൽ അവ വികർഷിക്കും(repel). ന്യൂക്ളിയസിൽ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള പ്രോട്ടോണുകൾ ചേർത്ത് അടുക്കി വെക്കുമ്പോൾ അവ വികർഷണം വഴി അകന്നുപോകാതെ നിൽക്കുന്നത് ശക്തിയേറിയ ന്യൂക്ലിയാർ ബലം (strong nuclear forces) ഉള്ളത് കൊണ്ടാണ്. എന്നാൽ ന്യൂക്ലിയസ്സിൽ കൂടുതൽ കൂടുതൽ പ്രോട്ടോണുകൾ അടുക്കിവെക്കുന്തോറും അവയുടെ സ്ഥിരത (stability) നഷ്ടപ്പെടുന്നു. ഹൈഡ്രജൻ ഒഴികെയുള്ള മൂലകങ്ങളുടെ ന്യൂക്ലിയസ്സിൽ പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണത്തിന് ഒപ്പം ന്യൂട്രോണുകളും കാണും. അങ്ങനെ പ്രോട്ടോണുകളുടെയും ന്യൂട്രോണുകളുടെയും എണ്ണം കൂടി ഭാരം കൂടുന്ന മൂലകങ്ങൾ ക്രമേണ പ്രോട്ടോണുകളെയും ന്യൂട്രോണുകളെയും നഷ്ടപ്പെടുത്തി ഭാരം കുറഞ്ഞ കൂടുതൽ സ്ഥിരത ഉള്ള മൂലകങ്ങൾ ആകാൻ ശ്രമിക്കും. ഇതാണ് റേഡിയോ ആക്ടിവിറ്റി. ഉദാഹരണത്തിന് 92 പ്രോട്ടോണുകൾ ഉള്ള യുറേനിയം പ്രോട്ടോണുകൾ നഷ്ടപ്പെടുത്തി തോറിയം, റേഡിയം, റാഡോൺ എന്നിവ ആയി ഒടുവിൽ സ്ഥിരതയുള്ള 82 പ്രോട്ടോണുകൾ ഉള്ള ലെഡ് ആയി മാറുന്നു.

ഏറ്റവും സ്ഥിരതയുള്ള മൂലകങ്ങൾ പീരിയോഡിക് ടേബിളിന്റെ നടുക്കുള്ളവയാണ് . ഉദാഹരണം 27 പ്രോട്ടോണുകൾ ഉള്ള അയൺ (Fe). സ്ഥിരതയുള്ള അയണിനെ പോലെ ഉള്ള മൂലകങ്ങൾ അസ്ഥിരമായ ഹൈഡ്രജൻ ആകാൻ ശ്രമിക്കില്ലല്ലോ. ജോർജ് ലൊമെത്രെയുടെ വാദം ശരിയാണെങ്കിൽ പ്രപഞ്ചത്തിൽ ഏറ്റവും കൂടുതൽ കാണപ്പെടെണ്ടത് അയണിനെ പോലെ പീരിയോഡിക് ടേബിളിന്റെ നടുക്കുള്ള സ്ഥിരത കൂടുതൽ ഉള്ള മൂലകങ്ങളാണ്. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ 99.9 ശതമാനവും ഹൈഡ്രജനും ഹീലിയവും ആണ്. ഇത് ലൊമെത്രെയുടെ വാദം തെറ്റാണെന്ന് തെളിയിച്ചു.

അമേരിക്കയിൽ രാഷ്ട്രീയാഭയം തേടിയ ജോർജ് ഗാമോവ് (George Gamow) എന്ന റഷ്യൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനും, അദ്ദേഹത്തിൻറെ വിദ്യാർഥിയായ റാൽഫ് ആൽഫറും (Ralph Alpher) ആണ് ന്യൂക്ലിയാർ ഫ്യൂഷൻ വഴിയാണ് ബിഗ് ബാങ്ങിൽ മൂലകങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നതെന്ന് തെളിയിച്ചത്. അതായത് ജോർജ് ലൊമെത്രെ പറഞ്ഞതിന് വിപരീതമായി, വലിയ ഒരു ആറ്റം വിഘടിച്ചു ചെറിയ മൂലകങ്ങൾ ഉണ്ടാവുന്നതിനു പകരം ചെറിയ ആറ്റങ്ങൾ ചേർന്ന് വലിയ മൂലകങ്ങൾ ഉണ്ടാവുന്നു എന്ന് അവർ കണ്ടുപിടിച്ചു. ഇത് പ്രകാരം ആദ്യം ഹൈഡ്രജനും പിന്നെ ഹീലിയവും തുടർന്ന് മറ്റു മൂലകങ്ങളും ഉണ്ടായി.

എന്നാൽ കൂടുതൽ ഭാരമുള്ള മൂലകങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നത് നക്ഷത്രങ്ങളിൽ ആണെന്നത് തെളിയിച്ചത് ബിഗ് ബാങ്ങ് തിയറിയെ ശക്തിയുത്തം എതിർത്തിരുന്ന ഫ്രെഡ് ഹോയ്ൽ (Fred Hoyle) ആണ്. ഹൈഡ്രജൻ ആണ് സൂര്യനുൾപ്പെടെയുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളിലെ പ്രധാന മൂലകം. 13 ലക്ഷം ഭൂമികളെ ഉൾക്കൊള്ളിക്കാൻ കഴിയുന്നത്ര വലുപ്പം ഉണ്ട് ഒരു സാധാരണ നക്ഷത്രം ആയ സൂര്യന്. അപ്പോൾ അതിന്റെയൊക്കെ ഗുരുത്വാകർഷണബലം എന്തുമാത്രമാണെന്ന് ഊഹിക്കാമല്ലോ. നക്ഷത്രങ്ങളിലെ കനത്ത ഗ്രാവിറ്റി സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഉയർന്ന ചൂട് മൂലം നാല് ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളുടെ ന്യൂകിയസ് ഒരുമിച്ചു ചേർന്ന് ഒരു ഹീലിയം ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂകിയസ് ഉണ്ടാവുന്നു. (ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസിൽ ഒരു പ്രോട്ടോൺ മാത്രമേ കാണൂ. എന്നാൽ ഹീലിയത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസിൽ രണ്ടു പ്രോട്ടോണും രണ്ടു ന്യൂട്രോണും കാണും). ഒരു ബലൂൺ വീർപ്പിക്കുമ്പോൾ റബർ അതിനെ അകത്തേക്ക് വലിക്കുകയും വായു അതിനെ പുറത്തേക്ക് തള്ളുകയും ചെയ്യുമല്ലോ. അത് പോലെ ഗ്രാവിറ്റി ഒരു നക്ഷത്രത്തെ ഉള്ളിലേക്ക് വലിക്കുമ്പോൾ ഹൈഡ്രജൻ, ഹീലിയം വാതകങ്ങളുടെ പ്രെഷർ പുറത്തേക്ക് തള്ളൽ കൊടുക്കുന്നു. ഈ പ്രെഷർ ബാലൻസ് ചെയ്യുന്നത് കൊണ്ട് ശക്തമായ ഗ്രാവിറ്റിയുടെ ഉള്ളിലേക്കുള്ള വലിയിൽ നക്ഷത്രങ്ങൾ തകർന്നടിയാതെ നിൽക്കുന്നത്.

ഉപയോഗിച്ച് ഉപയോഗിച്ച് ക്രമേണ ഹൈഡ്രജൻ എന്ന ഇന്ധനം തീരും. പുറത്തേക്ക് തള്ളാൻ വാതകം ഇല്ലാതെ വരുമ്പോൾ ഗ്രാവിറ്റി ശക്തി പ്രാപിക്കും. ഇത് നക്ഷത്രത്തിന്റെ മാസ്സിനെ ഉള്ളിലേക്ക് വലിക്കും. ഇത് വീണ്ടും ഊഷ്മാവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ക്രമേണ ഹീലിയത്തെ ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ വഴി കാർബണും ഓക്സിജനും ആക്കാനുള്ള ചൂട് ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. രണ്ടു പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും ഉള്ള ഹീലിയവും 4 പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും ഉള്ള ബെറിലിയവും ചേർന്ന് 6 പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും ഉള്ള കാർബൺ ആവുന്നു. കാർബണിന്റെയും ഓക്സിജന്റെയും ന്യൂക്ളിയസുകളെക്കാൾ ഭാരമുള്ള മൂലകങ്ങളെ സൃഷ്ടിക്കാൻ സൂര്യന്റെ വലുപ്പമുള്ള ഒരു നക്ഷത്രത്തിനു കഴിയില്ല. അവ സൂര്യനെക്കാൾ വളരെ അധികം വലുപ്പമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളിൽ ഉണ്ടാവുന്നു. സൂര്യനെക്കാൾ പത്തിരട്ടി വലുപ്പമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾ ഇന്ധനം തീരുമ്പോൾ ഗ്രാവിറ്റിയുടെ ശക്തമായ ഉൾവലിവിൽ സ്വയം പൊട്ടിത്തെറിച്ചു സൂപ്പർനോവ ആവുന്നു. ഈ സൂപ്പർനോവ ഉണ്ടാവുമ്പോൾ പുറത്തുവരുന്ന വലിയ ഊർജം ഗോൾഡ്, മെർക്കുറി, ലെഡ് തുടങ്ങിയ ഏറ്റവും വലിയ മൂലകങ്ങളെ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

കോസ്മിക് മൈക്രോവേവ് ബാക്ക്ഗ്രൌണ്ട് റേഡിയേഷൻ (Cosmic microwave background radiation, CMBR)- ബിഗ് ബാങ്ങിന്റെ ഏറ്റവും വലിയ തെളിവ്
*****************************************************************

ബിഗ് ബാങ്ങ് സംഭവിച്ചു എന്നതിന്റെ ഏറ്റവും വലിയ തെളിവുകളിൽ ഒന്ന് കോസ്മിക് മൈക്രോവേവ് ബാക്ക്ഗ്രൌണ്ട് റേഡിയേഷൻ (CMBR) കണ്ടുപിടിച്ചത് ആയിരുന്നു.ഇതിന്റെ അടിത്തറയിട്ട പ്രവചനം നടത്തിയത് റാൽഫ് ആൽഫറും സുഹൃത്തായ റോബർട്ട് ഹെർമാനുമാണ്. അവരുടെ നിഗമനപ്രകാരം ബിഗ്ബാങ്ങ് പ്രപഞ്ചത്തിൽ ആദ്യത്തെ 3 ലക്ഷം വർഷങ്ങളിൽ എല്ലാ വസ്തുവും (matter) പ്ലാസ്മ ആയി സ്ഥിതി ചെയ്തു. പ്ലാസ്മ എന്നത് ദ്രവ്യത്തിന്റെ നാലാമത്തെ അവസ്ഥയാണ്. ദ്രവ്യം ഇലക്ട്രോണുകൾ നഷ്ടപ്പെട്ടു ന്യൂക്ളിയസ് മാത്രം ആയി സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന അവസ്ഥ. ബിഗ്ബാങ്ങിന്റെ ആദ്യസമയങ്ങളിൽ അതീവ ഭയങ്കരമായ ചൂട് ആയിരുന്നു. ഇത് ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ഊർജം നൽകി പ്രോട്ടോണുകളുമായി ചേർന്ന് ആറ്റം ആവുന്നതിനെ തടഞ്ഞു. അങ്ങനെ ഈ അവസ്ഥയിൽ പ്രപഞ്ചം ചാർജുള്ള പ്രോട്ടോണുകളും ഇലക്ട്രോണുകളും കൊണ്ട് നിറഞ്ഞു. മൂടൽമഞ്ഞിൽ പ്രകാശം വെള്ളത്തുള്ളികളിൽ പല തവണ തട്ടി ചിതറുന്നത് മൂലം അതിനുള്ളിലെ ഒന്നും നമുക്ക് കാണാൻ കഴിയുന്നില്ല. അത് പോലെ പ്ലാസ്മ പ്രപഞ്ചത്തിലെ ചാർജുള്ള കണികകളിൽ തട്ടി പ്രകാശം ചിതറിയത് മൂലം അത് മൂടൽമഞ്ഞ് പോലെ അവ്യക്തമായിരുന്നു.

എന്നാൽ ഏകദേശം 3,00.000 വർഷങ്ങൾ ആയപ്പോഴേക്കും പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഊഷ്മാവ് മില്ല്യനുകൾ എന്നതിൽ നിന്നും 3000 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ എത്തി. ഇത് പ്ലാസ്മ വാതകമായി മാറുന്ന ഊഷ്മാവ് ആണ്. ഈ ഊഷ്മാവിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ന്യൂക്ളിയസുമായി ചേരുകയും ഹൈഡ്രജൻ, ഹീലിയം വാതകങ്ങൾ ഉണ്ടാവുകയും ചെയ്തു. അങ്ങനെ ചാർജുള്ള കണികകളുടെ എണ്ണം കുറഞ്ഞതോടെ ഇത് പ്രകാശം കടത്തിവിട്ടു തെളിഞ്ഞു തുടങ്ങി. ഈ സമയത്ത് പ്രകാശകിരണങ്ങളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം ഒരു മില്ലി മീറ്ററിന്റെ ആയിരത്തിൽ ഒന്നായിരുന്നു. ഈ പ്രകാശത്തിന്റെ അവശിഷ്ടങ്ങൾ ഇന്നത്തെ പ്രപഞ്ചത്തിൽ മൊത്തവും കാണാൻ കഴിയുമെന്നു ആൽഫറും ഹെർമാനും പ്രവചിച്ചു. പ്രപഞ്ചം വികസിച്ചതോടൊപ്പം ഈ പ്രകാശ തരംഗങ്ങളും വികസിക്കുകയും അതുമൂലം അവയുടെ ഇന്നത്തെ തരംഗദൈര്ഘ്യം എന്നത് 1 mm ആയിരിക്കും എന്നവർ പറഞ്ഞു. നമ്മുടെ കണ്ണുകൾക്ക് തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയാത്ത ഈ മൈക്രോവേവ് കിരണങ്ങളെ ആണ് CMBR എന്ന് പറയുന്നത്. 1964-ൽ അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്ഞരായ ആർനോ പെൻസിയാസും (Arno Penzias) റോബർട്ട് വിത്സനും കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള മൈക്രോവേവ് റേഡിയേഷൻ (CMBR) പ്രപഞ്ചത്തിൽ മൊത്തവും കണ്ടെത്തിയത് ബിഗ് ബാങ്ങ് തിയറിക്കുള്ള ശക്തമായ തെളിവായി. ഈ കണ്ടുപിടിത്തത്തിനു പെൻസിയാസും റോബർട്ട് വിത്സനും 1978-ലെ നോബേൽ സമ്മാനത്തിനു അർഹരായി.

ബിഗ് ബാങ്ങ്- പ്രധാന സംഭവങ്ങൾ
***********************************************

തുടക്കത്തിൽ പ്രപഞ്ചത്തിലെ മൊത്തം ഊർജവും (energy) ദ്രവ്യവും (mass) സ്ഥലവും (space) കാലവും (time) ഒരൊറ്റ ബിന്ദുവിൽ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരുന്നു. ഈ ബിന്ദുവിനെ സിംഗുലാരിറ്റി (singularity) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഒരു ചെറിയ ബിന്ദുവിൽ ഇത്രയും ഒത്തു ചേരുമ്പോൾ അതിനെ സാന്ദ്രതയും (density) ഊഷ്മാവും (temperature) ഗ്രാവിറ്റിയും അതീവഭയങ്കരം ആയിരിക്കും. ഏകദേശം 10-20 ബില്ല്യൻ വർഷങ്ങൾക്കു മുൻപ് ഒരു പൊട്ടിത്തെറിയോടെ ഈ ബിന്ദു വികസിച്ചു തുടങ്ങി (expansion). ഈ ബിന്ദുവിന്റെ അതിശക്തമായ ഗ്രാവിറ്റിയെ തരണം ചെയ്ത് വികസിപ്പിക്കാൻ ശക്തമായ ഊർജം തന്നെ വേണം. ഇത് എങ്ങനെ സംഭവിച്ചു എന്നത് കൃത്യമായി ശാസ്ത്രം ഇതുവരെ വിശദീകരിച്ചിട്ടില്ല. 10 raised to -43 സെക്കന്ഡ് ആയപ്പോൾ (ഒരു സെക്കണ്ടിന്റെ 10 raised to 43-ൽ ഒന്ന് എന്ന ചിന്തിക്കുന്നതിനും അപ്പുറമുള്ള ചെറിയ സമയം കൊണ്ട്) ആറ്റങ്ങൾ നിർമിതമായിരിക്കുന്ന അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങൾ ആയ ക്വാർക്കുകളും മറ്റും ഉണ്ടായിത്തുടങ്ങി.

ഒരു സെക്കന്റിന്റെ 10 raised to 36 -ൽ ഒന്ന് എന്ന സമയമായപ്പോൾ വികസിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചം പലയിടങ്ങളിലായി വീർത്ത് തുടങ്ങി (inflation). ഉദാഹരണമായി ഒരു ബലൂൺ വീര്പ്പിക്കുന്നത് സങ്കൽപ്പിക്കുക. ഈ ബലൂണിന്റെ റബറിൽ എവിടെയെങ്കിലും ചുളിവുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ അവിടെ വെച്ച് ബലൂൺ പൊട്ടും. എന്നാൽ ആ ചുളിവുള്ള സ്ഥലം ഒന്ന് നന്നായി വീർക്കുന്നത് സങ്കൽപ്പിക്കുക. അപ്പോൾ ആ ചുളിവു നിവരുകയും പിന്നെ ബലൂൺ വീർപ്പിച്ചാൽ അത് അവിടെ വെച്ച് പോട്ടാതിരിക്കുകയും ചെയ്യും. ഇത് പോലെ തന്നെ ആദ്യ പ്രപഞ്ചത്തിലെ ചുളിവുകൾ നിവർത്താൻ inflation സഹായിച്ചു. ഇവിടെ ചുളിവുകൾ എന്നുദ്ദേശിക്കുന്നത് ബിഗ്ബാങ്ങ് പ്രപഞ്ചത്തിലെ സാന്ദ്രതാ വ്യത്യാസമാണ്. സാന്ദ്രത വ്യത്യാസം വരുന്ന സ്ഥലങ്ങളിൽ പ്രവർത്തിച്ചു ഗ്രാവിറ്റി പ്രപഞ്ചത്തെ തിരിച്ചു സിംഗുലാരിറ്റിയിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകും. അങ്ങനെ inflation പ്രപഞ്ചത്തെ ഏകസ്വഭാവം (homogenize) ഉള്ളതാക്കി ഗ്രാവിറ്റി മൂലമുള്ള ഒരു തകർച്ച തടഞ്ഞു.

inflation അവസാനിക്കുകയും വികാസം തുടരുകയും ചെയ്തതോടെ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഊഷ്മാവ് കുറഞ്ഞു. എങ്കിലും അപ്പോഴും മില്ല്യൻ ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് ആയിരുന്നു . ഈ അവസ്ഥയിൽ ക്വാർക്കുകൾ കൂടിച്ചേർന്ന് പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും തുടർന്ന് ന്യൂക്ളിയസുകളും ഉണ്ടായിത്തുടങ്ങി. പക്ഷെ ആറ്റങ്ങൾ ഉണ്ടായില്ല. കാരണം ശക്തമായ ഊഷ്മാവ് ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ഊർജം നൽകുകയും അവയെ പ്രോട്ടോണുകളുമായി ചേരുന്നതിൽ നിന്നും തടയുകയും ചെയ്തു. അങ്ങനെ വികാസം തുടർന്ന് ഏകദേശം 3,00,000 വർഷങ്ങൾ ആയപ്പോൾ ഊഷ്മാവ് 3000 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് ആയി. ഈ അവസ്ഥയിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ന്യൂക്ളിയസുകളുമായി ചേർന്ന് ഹൈഡ്രജന്റെയും ഹീലിയത്തിന്റെയും ആറ്റങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കി. സ്ഫോടനത്തിന്റെ ശക്തി ഇപ്പോഴേക്കും തീർന്നിരുന്നുവെങ്കിലും വികാസം തുടർന്നു.

ഏകദേശം ഒരു ബില്ല്യൻ വർഷങ്ങൾ കഴിഞ്ഞപ്പോൾ ഗാലക്സികളും നക്ഷത്രങ്ങളും രൂപപ്പെടാൻ തുടങ്ങി. ഹൈഡ്രജൻ, ഹീലിയം തുടങ്ങിയ വാതകങ്ങൾ നിറഞ്ഞ പ്രപഞ്ചത്തിലെ ചില സ്ഥലങ്ങളിൽ ഇവ ഒരുമിച്ചു ചേരാൻ തുടങ്ങി. ഇത് തുടർന്ന് ഗ്രാവിറ്റിയുടെ ബലം കൊണ്ട് ഗോളാകൃതി ആയി. വലിയ നക്ഷത്രങ്ങൾ പൊട്ടിത്തെറിക്കുകയും അതിന്റെ ഊർജത്തിൽ പുതിയ മൂലകങ്ങൾ ഉണ്ടാവുകയും ചെയ്തു. ഏകദേശം 4.5 ബില്ല്യൻ വർഷങ്ങൾക്കു മുൻപ് ഇത് പോലെ ഹൈഡ്രജനും ഹീലിയവും ചേർന്ന വാതകവും മുൻപുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾ പൊട്ടിത്തെറിച്ചതിന്റെ അവശിഷ്ടങ്ങളും ചേർന്ന് സൂര്യൻ ഉണ്ടായി. സൂര്യൻ ഉണ്ടായതിൽ മിച്ചം വന്ന വാതകവും പൊടിയും ചേർന്ന് ഭൂമിയും മറ്റു ഗ്രഹങ്ങളും ഉണ്ടായി.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഭാവി
**********************************

പ്രപഞ്ചം ഇപ്പോഴും വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. എന്നാൽ കോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾ കഴിയുമ്പോൾ ഗ്രാവിറ്റിയുടെ ബലം ക്രമേണ വികാസത്തെ തടയും. പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ വസ്തുക്കളും ചേരുമ്പോഴുള്ള ഗ്രാവിറ്റിക്ക് വികാസത്തെ തടയാൻ കഴിയുമെങ്കിൽ പ്രപഞ്ചത്തിനു ഒരു തിരിച്ചുപോക്ക് ഉണ്ടാവും. അതായത് സിംഗുലാരിറ്റിയിൽ നിന്നുമുണ്ടായ പ്രപഞ്ചത്തെ ഗ്രാവിറ്റി വീണ്ടും അതെ സിംഗുലാരിറ്റിയിലേക്ക് വലിച്ചുകൊണ്ട് പോവും. ഇതിനെ big crunch എന്ന് പറയുന്നു. എന്നാൽ വികാസത്തെ തടയാനുള്ള മാസ്സ് ഇല്ല എങ്കിൽ പ്രപഞ്ചം വികസിച്ചുകൊണ്ടേയിരിക്കും. നക്ഷത്രങ്ങൾ ഊർജസ്രോതസ്സ് തീരുന്നത് മൂലം ചൂടും പ്രകാശവും തരുന്നത് അവസാനിക്കും. ഉപയോഗിക്കാൻ ഊര്ജം ഇല്ലാതെ കൊടുംതണുപ്പിലേക്ക് പ്രപഞ്ചം നീങ്ങുകയും ജീവൻ അസാധ്യമാവുകയും ചെയ്യും. ഇതിനെ big chill എന്ന് പറയുന്നു . എന്നാൽ ഇന്ന് ചില പഠനങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് വിദൂരത്തിലുള്ള ചില ഗാലക്സികൾ എവിടെ നിന്നോ അധികം ഊർജം കിട്ടിയ മട്ടിൽ അതിവേഗത്തിൽ നമ്മിൽ നിന്നും അകന്നു പോകുന്നുവെന്നാണ്. അങ്ങിനെയെങ്കിൽ ഗ്രാവിറ്റിക്ക് വികാസത്തെ ഒട്ടും തന്നെ തടുക്കാൻ കഴിയാതെ വരും. ഒടുവിൽ എല്ലാം തുടർച്ചയായി വികസിച്ചു പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ വസ്തുക്കളും ചിന്നിച്ചിതറി അവസാനിക്കും (big rip).

By Roy Jacob

Palathully

Palathully

ഇന്റര്‍നെറ്റില്‍നിന്നുംശേഖരിക്കുന്നഇത്തരംപോസ്റ്റുകളുടെയഥാര്‍ത്ഥരചയിതാവിന്‍റെപേര്അവസാന ഭാഗത്ത്‌ഉണ്ടാവും . തെറ്റെങ്കില്‍ juliuskuthukallen@gmail.com എന്നവിലാസത്തില്‍അറിയിക്കുക .
Palathully
Image

ഒരു അഭിപ്രായം പറയൂ