মহাবিশ্বের সবচেয়ে রহস্যময় বস্তুগুলোর একটি কৃষ্ণগহ্বর। এর মহাকর্ষীয় আকর্ষণ এতটাই প্রবল যে একবার কোনো বস্তু এর সীমানার ভেতরে প্রবেশ করলে আলো পর্যন্ত আর ফিরে আসতে পারে না। বিজ্ঞানীদের কাছে কৃষ্ণগহ্বরের জন্ম, বৃদ্ধি, সংঘর্ষ কিংবা একীভূত হওয়ার ঘটনা দীর্ঘদিন ধরেই গবেষণার বিষয়। কিন্তু এবার জ্যোতির্বিজ্ঞান ও তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের জগতে নতুন এক প্রশ্ন সামনে এসেছে—একটি কৃষ্ণগহ্বর কি নিজেই ভেঙে দুটি আলাদা কৃষ্ণগহ্বরে পরিণত হতে পারে?
সাধারণভাবে আমরা জানি, দুটি কৃষ্ণগহ্বর পরস্পরের কাছাকাছি এসে সংঘর্ষে লিপ্ত হলে তারা একীভূত হয়ে আরও বড় একটি কৃষ্ণগহ্বর তৈরি করতে পারে। মহাকর্ষীয় তরঙ্গ পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে এমন ঘটনার প্রমাণও পেয়েছেন বিজ্ঞানীরা। কিন্তু প্রক্রিয়াটির বিপরীত চিত্র, অর্থাৎ একটি কৃষ্ণগহ্বরের দুটি ছোট কৃষ্ণগহ্বরে বিভক্ত হয়ে যাওয়ার সম্ভাবনা এত দিন পদার্থবিজ্ঞানের প্রচলিত ধারণায় প্রায় অসম্ভব বলেই বিবেচিত হয়েছে। নতুন একটি গবেষণা সেই ধারণাকে পুরোপুরি বাতিল না করে বরং কিছু বিশেষ পরিস্থিতিতে এমন ঘটনা ঘটার সম্ভাবনা অনুসন্ধান করেছে।
ডেনমার্কের ইউনিভার্সিটি অব সাউদার্ন ডেনমার্কের কোয়ান্টাম থিওরি সেন্টারের গবেষকদের সহযোগিতায় পরিচালিত এই গবেষণাটি প্রকাশিত হয়েছে আন্তর্জাতিক বিজ্ঞান সাময়িকী ‘ফিজিক্যাল রিভিউ ডি’-তে। ২০২৬ সালের ২২ অক্টোবর প্রকাশিত গবেষণাপত্রটির শিরোনাম ‘When Black Holes Admit Pair-of-Pants Topologies’। এতে গবেষকেরা বিশ্লেষণ করেছেন, কোন কোন ভৌত পরিস্থিতিতে একটি কৃষ্ণগহ্বরের বিভাজন তাত্ত্বিকভাবে সম্ভব হতে পারে।
গবেষণাটির সঙ্গে যুক্ত রয়েছেন জিয়াকোমো কাচ্চাপালিয়া, ম্যানুয়েল দেল পিয়ানো, ফ্রানচেস্কো সান্নিনো এবং ভানিয়া ভেলুচ্চি। গবেষণার অন্যতম সহলেখক ফ্রানচেস্কো সান্নিনো ইউনিভার্সিটি অব নেপলস ফেদেরিকো দ্বিতীয় এবং ইউনিভার্সিটি অব সাউদার্ন ডেনমার্কের সঙ্গে যুক্ত। গবেষকদের মূল লক্ষ্য ছিল, কৃষ্ণগহ্বরের বিভাজনকে যেসব পদার্থবৈজ্ঞানিক নিয়ম সাধারণত বাধা দেয়, সেগুলো কীভাবে কাজ করে এবং বিশেষ পরিস্থিতিতে সেই বাধা অতিক্রমের সুযোগ তৈরি হতে পারে কি না, তা বোঝা।
কৃষ্ণগহ্বর সাধারণত কেন বিভক্ত হয় না, তা বুঝতে হলে প্রথমে এনট্রপি সম্পর্কে ধারণা থাকা প্রয়োজন। পদার্থবিজ্ঞানে এনট্রপি বলতে কোনো ব্যবস্থার সম্ভাব্য ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র বিন্যাসের সংখ্যা এবং বিশৃঙ্খলার একটি পরিমাপকে বোঝায়। কৃষ্ণগহ্বরেরও এনট্রপি রয়েছে। বিখ্যাত পদার্থবিজ্ঞানী জ্যাকব বেকেনস্টাইন এবং স্টিফেন হকিংয়ের গবেষণার মাধ্যমে কৃষ্ণগহ্বরের এনট্রপির ধারণা প্রতিষ্ঠিত হয়।
বেকেনস্টাইন-হকিং সূত্র অনুযায়ী, কৃষ্ণগহ্বরের এনট্রপি তার ঘটনা দিগন্তের ক্ষেত্রফলের সঙ্গে সম্পর্কিত। ঘটনা দিগন্ত হলো কৃষ্ণগহ্বরের সেই সীমা, যার ভেতর থেকে কোনো আলো বা তথ্য বাইরের পর্যবেক্ষকের কাছে ফিরে আসতে পারে না। কৃষ্ণগহ্বরের ভর যত বেশি, সাধারণভাবে তার ঘটনা দিগন্তের ক্ষেত্রফলও তত বেশি হয়।
সমস্যাটি তৈরি হয় যখন একটি কৃষ্ণগহ্বরকে দুটি ছোট কৃষ্ণগহ্বরে ভাগ করার কথা চিন্তা করা হয়। একটি অঘূর্ণনশীল কৃষ্ণগহ্বরকে সমান বা কাছাকাছি ভরের দুটি ছোট কৃষ্ণগহ্বরে বিভক্ত করলে তাদের মোট ঘটনা দিগন্তের ক্ষেত্রফল কমে যেতে পারে। ফলে মোট এনট্রপিও কমে যায়। তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র অনুযায়ী, বিচ্ছিন্ন কোনো ব্যবস্থায় মোট এনট্রপি স্বতঃস্ফূর্তভাবে কমে যাওয়ার কথা নয়। এই কারণেই প্রচলিত পদার্থবিজ্ঞানের কাঠামোয় একটি সাধারণ কৃষ্ণগহ্বরের বিভক্ত হওয়া অত্যন্ত প্রতিকূল।
তবে নতুন গবেষণায় বিজ্ঞানীরা দেখিয়েছেন, কৃষ্ণগহ্বর যদি অত্যন্ত দ্রুত ঘূর্ণায়মান হয়, তাহলে পরিস্থিতি কিছুটা ভিন্ন হতে পারে। কৃষ্ণগহ্বরের ঘূর্ণনের কারণে এর শক্তি, ভর এবং ঘটনা দিগন্তের বৈশিষ্ট্যে পরিবর্তন আসে। বিশেষ করে কের কৃষ্ণগহ্বর নামে পরিচিত ঘূর্ণায়মান কৃষ্ণগহ্বরের ক্ষেত্রে কিছু বিশেষ গাণিতিক পরিস্থিতি তৈরি হতে পারে, যেখানে বিভাজনের সম্ভাবনা একেবারে উড়িয়ে দেওয়া যায় না।
গবেষকদের হিসাব অনুযায়ী, কোনো কোনো অত্যন্ত দ্রুত ঘূর্ণায়মান কৃষ্ণগহ্বরের ক্ষেত্রে এনট্রপির হিসাব বিভাজনের পক্ষে যেতে পারে। অর্থাৎ একটি কৃষ্ণগহ্বর দুটি ছোট কৃষ্ণগহ্বরে ভাগ হলে সব পরিস্থিতিতে মোট এনট্রপি কমবে, এমন নয়। কিন্তু এখানেই গবেষণার শেষ নয়। কারণ শুধু এনট্রপির হিসাব অনুকূলে থাকলেই বাস্তবে কোনো ঘটনা ঘটতে পারে না।
বিভাজনের পর তৈরি হওয়া দুটি কৃষ্ণগহ্বরকে একে অপরের কাছ থেকে যথেষ্ট দূরে সরে যেতে হবে। তা না হলে তারা আবার পরস্পরের মহাকর্ষীয় আকর্ষণে কাছাকাছি চলে এসে একীভূত হতে পারে। গবেষকেরা এই শর্তটিও বিবেচনায় নিয়েছেন। এতে দেখা যায়, বিভাজনের সম্ভাব্য ক্ষেত্র অনেক সংকুচিত হয়ে আসে। শেষ পর্যন্ত অত্যন্ত দ্রুত ঘূর্ণায়মান, প্রায় সর্বোচ্চ সম্ভাব্য ঘূর্ণনগতির কাছাকাছি থাকা কৃষ্ণগহ্বরের ক্ষেত্রেই এমন সম্ভাবনার একটি সীমিত সুযোগ থেকে যায়।
এখানে একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো, গবেষকেরা কোনো কৃষ্ণগহ্বরকে বাস্তবে ভেঙে দুটি অংশে বিভক্ত হতে দেখেননি। তাঁরা এমন কোনো পরীক্ষাও করেননি, যেখানে একটি কৃষ্ণগহ্বরকে বিভক্ত করা হয়েছে। এটি মূলত গাণিতিক বিশ্লেষণ ও তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের গবেষণা। অর্থাৎ গবেষণাটি বলছে, নির্দিষ্ট কিছু শর্তে বিভাজনের সম্ভাবনা নিয়ে আলোচনা করা যায়; কিন্তু এমন ঘটনা প্রকৃত মহাবিশ্বে ঘটছে কি না, তা এখনো অজানা।
গবেষণাপত্রের শিরোনামে ব্যবহৃত ‘পেয়ার অব প্যান্টস’ বা প্যান্টের মতো আকৃতির ধারণাটিও বেশ আকর্ষণীয়। বিষয়টি আসলে কৃষ্ণগহ্বরের ঘটনা দিগন্তের স্থান-কালের গঠন বোঝানোর একটি গাণিতিক উপমা। কল্পনা করা হয়েছে, সময়ের সঙ্গে একটি কৃষ্ণগহ্বরের ঘটনা দিগন্তের একটি অংশ দুটি আলাদা শাখায় বিভক্ত হয়ে যাচ্ছে। দেখতে অনেকটা একটি প্যান্টের কোমরের অংশ থেকে দুটি পায়ের অংশ বেরিয়ে আসার মতো। এ কারণেই গবেষকেরা এই বিশেষ গাণিতিক কাঠামোর নাম দিয়েছেন ‘পেয়ার-অব-প্যান্টস টপোলজি’।
কৃষ্ণগহ্বরের বিভাজনের সম্ভাবনা অনুসন্ধানে গবেষকেরা আরও কিছু অস্বাভাবিক পরিস্থিতি বিবেচনা করেছেন। এর মধ্যে রয়েছে মহাকাশের অতিরিক্ত মাত্রার ধারণা। আমরা দৈনন্দিন জীবনে দৈর্ঘ্য, প্রস্থ ও উচ্চতা—এই তিনটি স্থানিক মাত্রা অনুভব করি। কিন্তু কিছু তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের মডেলে এর বাইরেও অতিরিক্ত স্থানিক মাত্রার সম্ভাবনা বিবেচনা করা হয়। এমন উচ্চমাত্রিক মহাবিশ্বে কৃষ্ণগহ্বরের আচরণ আমাদের পরিচিত চার মাত্রার স্থান-কালের তুলনায় ভিন্ন হতে পারে।
উচ্চমাত্রিক পদার্থবিজ্ঞানে গ্রেগরি-লাফ্ল্যামি অস্থিতিশীলতা নামে একটি পরিচিত ধারণা রয়েছে। কিছু উচ্চমাত্রিক কৃষ্ণগহ্বরসদৃশ কাঠামো এই অস্থিতিশীলতার কারণে ভেঙে একাধিক ছোট অংশের মতো আচরণ করতে পারে। গবেষকেরা এ ধরনের পরিস্থিতিও বিশ্লেষণ করেছেন। পাশাপাশি সুপাররেডিয়্যান্স অস্থিতিশীলতা এবং আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদের বাইরের কিছু পরিবর্তিত মহাকর্ষীয় মডেলও তাঁদের আলোচনায় এসেছে।
এসব তাত্ত্বিক পরিস্থিতি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এগুলো বিজ্ঞানীদের বুঝতে সাহায্য করে মহাকর্ষের প্রচলিত নিয়ম সব পরিস্থিতিতে একইভাবে কাজ করে কি না। আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদ মহাকর্ষ সম্পর্কে আমাদের সবচেয়ে সফল তত্ত্বগুলোর একটি। ব্ল্যাক হোল, মহাকর্ষীয় তরঙ্গ এবং মহাবিশ্বের বৃহৎ কাঠামো বোঝার ক্ষেত্রে এই তত্ত্বের অসাধারণ সাফল্য রয়েছে। তারপরও কৃষ্ণগহ্বরের কেন্দ্রের মতো চরম পরিস্থিতিতে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের সঙ্গে সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদের সম্পর্ক নিয়ে অনেক প্রশ্ন এখনো অমীমাংসিত।
নতুন গবেষণাটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে আদিম কৃষ্ণগহ্বর বা প্রাইমর্ডিয়াল ব্ল্যাক হোল নিয়ে গবেষণার ক্ষেত্রে। ধারণা করা হয়, মহাবিশ্বের একেবারে শুরুর দিকে ঘনত্বের অস্বাভাবিক তারতম্য থেকে এ ধরনের কৃষ্ণগহ্বর তৈরি হয়ে থাকতে পারে। তবে এখন পর্যন্ত তাদের অস্তিত্বের কোনো নিশ্চিত প্রমাণ পাওয়া যায়নি। সাধারণ নক্ষত্রের মৃত্যু থেকে তৈরি কৃষ্ণগহ্বরের তুলনায় এসব আদিম কৃষ্ণগহ্বরের ভর অনেক কমও হতে পারে।
গবেষকদের ধারণা, ছোট আদিম কৃষ্ণগহ্বর কিছু বিশেষ পরিস্থিতিতে বিভাজনের জন্য তুলনামূলকভাবে বেশি উপযোগী হতে পারে। কারণ খুব ছোট আকারের কৃষ্ণগহ্বরের ক্ষেত্রে প্রচলিত মহাকর্ষীয় হিসাবের বাইরে থাকা কিছু প্রভাব গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠতে পারে। তবে কোন ধরনের কৃষ্ণগহ্বর কত সহজে বিভক্ত হতে পারে, তার নির্দিষ্ট সম্ভাবনা এখনো নির্ধারণ করা সম্ভব হয়নি।
তাহলে ভবিষ্যতে কি টেলিস্কোপ দিয়ে কৃষ্ণগহ্বরের বিভাজন সরাসরি দেখা সম্ভব হবে? গবেষকেরা এ ক্ষেত্রে গামা রশ্মি পর্যবেক্ষণের সম্ভাবনার কথা বলেছেন। যদি কোনো সংঘর্ষ বা বিশেষ মহাজাগতিক প্রক্রিয়ায় অত্যন্ত ক্ষুদ্র কৃষ্ণগহ্বরের খণ্ড তৈরি হয়, তাহলে সেগুলোর হকিং বিকিরণ থেকে গামা রশ্মির মতো সংকেত তৈরি হতে পারে। যুক্তরাষ্ট্রের মহাকাশ গবেষণা সংস্থা নাসার ফার্মি লার্জ এরিয়া টেলিস্কোপ বা Fermi-LAT-এর মতো পর্যবেক্ষণযন্ত্র দিয়ে ভবিষ্যতে এমন সম্ভাব্য সংকেত অনুসন্ধান করা যেতে পারে।
তবে গামা রশ্মির কোনো সংকেত পাওয়া গেলেই যে তা কৃষ্ণগহ্বরের বিভাজনের প্রমাণ হবে, এমন নয়। মহাবিশ্বে গামা রশ্মি তৈরির আরও অনেক উৎস রয়েছে। তাই এমন কোনো সংকেত শনাক্ত হলে তার উৎস ও বৈশিষ্ট্য গভীরভাবে বিশ্লেষণ করতে হবে।
কৃষ্ণগহ্বরের বিভাজনের ধারণা বিজ্ঞানীদের সামনে আরও একটি মৌলিক প্রশ্ন তুলে ধরেছে—মহাবিশ্বের সবচেয়ে শক্তিশালী মহাকর্ষীয় বস্তুগুলোর আচরণ কি আমরা পুরোপুরি বুঝতে পেরেছি? এখন পর্যন্ত পর্যবেক্ষণে কৃষ্ণগহ্বরের একীভূত হওয়ার ঘটনা পাওয়া গেছে, কিন্তু একটি কৃষ্ণগহ্বরের স্বতঃস্ফূর্ত বিভাজনের কোনো নিশ্চিত প্রমাণ নেই। নতুন গবেষণাটি সেই অজানা সম্ভাবনার তাত্ত্বিক সীমা অনুসন্ধান করছে।
মহাবিশ্বের রহস্য সমাধানের ক্ষেত্রে অনেক সময় একটি নতুন প্রশ্নই বড় আবিষ্কারের পথ তৈরি করে। কৃষ্ণগহ্বর কি কেবল অন্য বস্তুকে গ্রাস করে এবং একীভূত হয়, নাকি বিশেষ পরিস্থিতিতে নিজের অস্তিত্বকে একাধিক অংশে ভাগ করতেও পারে—এই প্রশ্নের উত্তর এখনো পাওয়া যায়নি। তবে বিজ্ঞানীরা যে সম্ভাবনাটিকে একেবারে অসম্ভব বলে এড়িয়ে না গিয়ে গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করছেন, সেটিই নতুন গবেষণার সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য দিক।
হয়তো ভবিষ্যতের আরও উন্নত টেলিস্কোপ, মহাকর্ষীয় তরঙ্গ পর্যবেক্ষণ এবং নতুন পদার্থবৈজ্ঞানিক তত্ত্ব একদিন এই রহস্যের উত্তর দেবে। তত দিন পর্যন্ত কৃষ্ণগহ্বরের বিভাজন থাকবে বিজ্ঞানের এক বিস্ময়কর তাত্ত্বিক সম্ভাবনা হিসেবে।
আপনার মতামত জানানঃ