মহাকর্ষীয় তরঙ্গ উপাত্ত জোড়া-অস্থিতিশীলতা অতিনবতার অস্তিত্বকে সমর্থন করে

মহাকর্ষীয় তরঙ্গ বিশ্লেষণ থেকে প্রাপ্ত তথ্য জোড়া-অস্থিতিশীলতা অতিনবতার (pair-instability supernovae) অস্তিত্বের পক্ষে জোরালো প্রমাণ সরবরাহ করছে, যা একত্রিত হওয়া কৃষ্ণগহ্বরের ভরের পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে নিশ্চিত হয়েছে। এই অনুসন্ধানটি একক অতিবৃহৎ নক্ষত্র থেকে সরাসরি গঠিত না হওয়া কৃষ্ণগহ্বরের একটি তাত্ত্বিক 'নিষিদ্ধ পরিসর' (forbidden range) সম্পর্কে ভবিষ্যদ্বাণীকে দৃঢ়ভাবে প্রতিষ্ঠা করে। এই গুরুত্বপূর্ণ গবেষণাটি নেচার (Nature) পত্রিকায় প্রকাশিত হয়েছে এবং এর নেতৃত্বে ছিল মোনাশ বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকদের একটি আন্তর্জাতিক দল।

পর্যবেক্ষণগুলিতে একত্রিত হওয়া কৃষ্ণগহ্বরগুলির ভরের মধ্যে একটি ব্যবধান লক্ষ্য করা গেছে, বিশেষত জোড়াগুলির মধ্যে ছোট কৃষ্ণগহ্বরটির ভরের উপর মনোযোগ কেন্দ্রীভূত করা হয়েছে। মূল তথ্যগুলি নির্দেশ করে যে সূর্যের ভরের ৪৫ গুণের বেশি ভরের কৃষ্ণগহ্বরগুলি বিরল, কারণ তাদের উৎপত্তিস্থল নক্ষত্রগুলি সম্ভবত জোড়া-অস্থিতিশীলতা অতিনবতা হিসাবে বিস্ফোরিত হয়েছিল। এই আবিষ্কারটি মহাবিশ্বের সবচেয়ে বিশাল নক্ষত্রগুলির জীবন ও মৃত্যুর দীর্ঘদিনের অমীমাংসিত প্রশ্নটির নিষ্পত্তি করে, যা বিজ্ঞানীদের কৃষ্ণগহ্বরের পর্যবেক্ষণ ব্যবহার করে নক্ষত্রের পারমাণবিক বিক্রিয়া অধ্যয়নের সুযোগ করে দেয়।

এই গবেষণায় জড়িত প্রধান ব্যক্তিত্বদের মধ্যে ছিলেন মোনাশ বিশ্ববিদ্যালয়ের পিএইচডি প্রার্থী হুই টং (Hui Tong), যিনি ওজগ্ৰ্যাভ (OzGrav)-এর সদস্য; টরন্টো বিশ্ববিদ্যালয়ের (CITA) অধ্যাপক মায়া ফিশবাখ (Professor Maya Fishbach); এবং ওজগ্ৰ্যাভ (OzGrav)-এর প্রধান তদন্তকারী অধ্যাপক এরিক থ্রেন (Professor Eric Thrane)। হুই টং নিশ্চিত করেছেন যে উপাত্তে নিষিদ্ধ ভর পরিসরে কোনো নক্ষত্র-উৎপত্তি কৃষ্ণগহ্বর নেই, কারণ উৎপত্তিস্থল নক্ষত্রগুলি জোড়া-অস্থিতিশীলতা অতিনবতার মধ্য দিয়ে গেছে। অধ্যাপক ফিশবাখ উপসংহারে পৌঁছেছেন যে এই ফলাফলগুলি জোড়া-অস্থিতিশীলতা অতিনবতার পরোক্ষ প্রমাণ দেয় এবং নিশ্চিত করে যে কৃষ্ণগহ্বরগুলি বারবার সংঘর্ষের মাধ্যমে বৃদ্ধি পায়।

জোড়া-অস্থিতিশীলতা অতিনবতাগুলি সাধারণ অতিনবতার চেয়েও শক্তিশালী বিস্ফোরণ, যেখানে নক্ষত্রটি সম্পূর্ণরূপে ছিন্নভিন্ন হয়ে যায় এবং কোনো অবশেষ, এমনকি কৃষ্ণগহ্বরও, অবশিষ্ট থাকে না। এই ধরনের ঘটনাগুলি প্রথম ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন ফ্রেড হয়েল (Fred Hoyle) এবং উইলিয়াম ফাউলার (William Fowler) ১৯৬৪ সালে। এই পর্যবেক্ষণগুলি মহাকর্ষীয় তরঙ্গ দ্বারা সংগৃহীত তথ্য ব্যবহার করে এই অত্যন্ত বিরল নক্ষত্র বিস্ফোরণের প্রমাণ শনাক্ত করেছে, যা এলআইজিও-ভিরগো-কাগ্ৰা (LIGO-Virgo-KAGRA) মানমন্দির নেটওয়ার্ক দ্বারা সংগৃহীত। তাত্ত্বিকভাবে, ইলেকট্রন-পজিট্রন জোড়া উৎপাদনের কারণে সৃষ্ট এই অতিনবতাগুলি নক্ষত্রের কোর ভরের একটি নির্দিষ্ট সীমার উপরে ঘটলে কৃষ্ণগহ্বর গঠন প্রতিরোধ করে, যার ফলে একটি 'জোড়া-অস্থিতিশীলতা ব্যবধান' তৈরি হয়।

পূর্বে ধারণা করা হয়েছিল যে এই ব্যবধানটি প্রায় ৪০ থেকে ১৩০ সৌর ভরের মধ্যে থাকতে পারে, তবে সাম্প্রতিক এলআইজিও পর্যবেক্ষণগুলি এই সীমার উপরে কৃষ্ণগহ্বর দেখিয়েছে। তবে, এই নতুন উপাত্তগুলি সেই ব্যবধানের নিম্ন প্রান্তকে ৪৩.৫+৬.৫-৪.৮ সৌর ভর হিসাবে পরিমাপ করে, যা নক্ষত্র-উৎপত্তি কৃষ্ণগহ্বরের জন্য একটি স্পষ্ট বিভাজন নির্দেশ করে। এই পর্যবেক্ষণগুলি পরোক্ষভাবে জোড়া-অস্থিতিশীলতা অতিনবতার প্রমাণ দিচ্ছে, যা মহাবিশ্বের সবচেয়ে বিশাল নক্ষত্রগুলির ধ্বংসের একটি রূপ। এই নতুন ফলাফলগুলি নিশ্চিত করে যে কৃষ্ণগহ্বরগুলি কেবল নক্ষত্র পতনের মাধ্যমে নয়, বরং ছোট কৃষ্ণগহ্বরগুলির বারবার সংঘর্ষের মাধ্যমেও এই নিষিদ্ধ ভর পরিসরে পৌঁছাতে পারে।