Science · · 3 min read
টেলিস্কোপ গবেষণায় বিগ ব্যাংয়ের পর তৈরি হিলিয়ামের হিসাব আরও নির্ভুল
রাসায়নিকভাবে আদিম 15টি গ্যালাক্সির পর্যবেক্ষণে মহাবিশ্বের আদি হিলিয়ামের প্রাচুর্য সম্পর্কে অনিশ্চয়তা কমে 0.5%-এ নেমেছে।
মহাবিশ্বের প্রথম কয়েক মিনিটে তৈরি হিলিয়ামের এখন পর্যন্ত সবচেয়ে নির্ভুল হিসাব করেছেন জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা। এ কাজে তাঁরা এমন 15টি ছোট গ্যালাক্সির পর্যবেক্ষণ ব্যবহার করেছেন, যেগুলোর রাসায়নিক গঠন সময়ের সঙ্গে খুব সামান্যই বদলেছে। SciTechDaily-এর প্রতিবেদন অনুযায়ী, এই ফলাফলে হিসাবটি ঘিরে থাকা অনিশ্চয়তা কমে 0.5%-এ নেমেছে, যা আগের মাত্রার প্রায় এক-তৃতীয়াংশ।
আন্তর্জাতিক দলটির ফলাফল লার্জ বাইনোকুলার টেলিস্কোপে 130 ঘণ্টার পর্যবেক্ষণের ওপর ভিত্তি করে তৈরি। বিজ্ঞানীরা ওই তথ্য ব্যবহার করে এমন গ্যালাক্সিগুলোতে হিলিয়াম ও হাইড্রোজেন নিয়ে গবেষণা করেন, যেগুলো নবীন মহাবিশ্বের অবস্থার তুলনামূলক সরাসরি রেকর্ড সংরক্ষণ করে। ইউনিভার্সিটি অব মিনেসোটা টুইন সিটিজের গবেষকেরাও এই কাজে যুক্ত ছিলেন।
গবেষণাটি দ্য অ্যাস্ট্রোফিজিক্যাল জার্নাল-এ প্রকাশিত পাঁচটি গবেষণাপত্রে উপস্থাপিত হয়েছে। এটি মহাবিশ্বের সূচনা এবং স্ট্যান্ডার্ড মডেলে বর্ণিত কণা ও বল সম্পর্কে তত্ত্বগুলোর জন্য পদার্থবিদদের আরও কঠোর পরীক্ষা তৈরি করেছে।
মহাজাগতিক শুরুর রেকর্ডের সন্ধানে
হিলিয়াম দ্বিতীয়-হালকা রাসায়নিক মৌল এবং মহাবিশ্বের প্রাথমিক পর্যায়ে তৈরি হওয়ার কথা এমন প্রধান পদার্থগুলোর একটি। বর্তমানে এর যে পরিমাণ রয়েছে, তাতে সেই সময়ের তথ্য রয়ে গেছে যখন মহাবিশ্বের বয়স ছিল মাত্র কয়েক মিনিট—অত্যন্ত উত্তপ্ত ও ঘন অবস্থা থেকে এর প্রসারণ শুরুর অল্প পরের সময়।
বহু বছর ধরে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা পরোক্ষভাবে আদি হিলিয়ামের মাত্রা হিসাব করে আসছেন। তাঁরা বিপুলসংখ্যক গ্যালাক্সি পর্যবেক্ষণ করেছেন, অন্যান্য রাসায়নিক পরিবর্তনের সূচকের সঙ্গে তাদের হিলিয়ামের পরিমাণ তুলনা করেছেন এবং যেখানে ভারী মৌলের উপস্থিতি খুব কম ছিল, সেই বিন্দুর দিকে ধারা বা প্রবণতাটিকে পিছিয়ে নিয়েছেন। এক্সট্রাপোলেশন নামে পরিচিত এই প্রক্রিয়া নির্ভর করে পর্যবেক্ষণের বাইরের অংশে প্রবণতাটি কতটা নির্ভরযোগ্যভাবে বাড়িয়ে নেওয়া যায় তার ওপর।
নতুন গবেষণায় বরং পরিচিত গ্যালাক্সিগুলোর মধ্যে রাসায়নিকভাবে সবচেয়ে কম বিবর্তিত কিছু গ্যালাক্সির ওপর গুরুত্ব দেওয়া হয়েছে। এসব ব্যবস্থা তাদের ইতিহাসে তুলনামূলক কম মৌল সঞ্চয় করেছে বলে, এদের গ্যাসের গঠন আদি মহাবিশ্বের রেখে যাওয়া গঠনের কাছাকাছি। এর ফলে গবেষকেরা হিসাব করে নির্ধারিত কোনো প্রারম্ভিক বিন্দুর ওপর কম নির্ভর করে, তুলনামূলক আদিম রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য ধরে রাখা বস্তুগুলোর পরিমাপের ওপর বেশি নির্ভর করতে পেরেছেন।
তবে এই পদ্ধতিতে সতর্ক বিশ্লেষণের প্রয়োজন একেবারে দূর হয় না। দলটি যে নির্ভুলতা অর্জন করতে চেয়েছিল, তাতে ফলাফলকে প্রকৃত মান থেকে পদ্ধতিগতভাবে দূরে সরিয়ে দিতে পারে—এমন সামান্য প্রভাবও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। আগের গবেষণাগুলোতে এ ধরনের কয়েকটি প্রভাবকে সামগ্রিক সিদ্ধান্তে প্রভাব ফেলার পক্ষে খুবই নগণ্য বলে ধরা হয়েছিল। লক্ষ্যমাত্রার অনিশ্চয়তা 1%-এর নিচে নেমে যাওয়ার পর দলটিকে সেগুলোকে স্পষ্টভাবে মডেল করতে হয়েছে।
গ্যালাক্সিগুলোর আলো পাঠোদ্ধার
পর্যবেক্ষণে ওহাইও স্টেট ইউনিভার্সিটিতে তৈরি স্পেকট্রোগ্রাফ ব্যবহার করা হয়েছে। এসব যন্ত্র প্রতিটি গ্যালাক্সির আলোকে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে ছড়িয়ে দেয়, ফলে নির্দিষ্ট মৌলের সঙ্গে সম্পর্কিত বর্ণালিরেখা দৃশ্যমান হয়। পর্যবেক্ষিত গ্যাসে হিলিয়াম ও হাইড্রোজেনের আপেক্ষিক পরিমাণ নির্ধারণের জন্য প্রয়োজনীয় তথ্য এসব রেখাই দেয়।
একটি মাত্র বৈশিষ্ট্যের ওপর নির্ভর না করে গবেষকেরা একই সময়ে 10টির বেশি হিলিয়াম রেখা এবং 15টি হাইড্রোজেন রেখা পরীক্ষা করেছেন। রেখাগুলো একসঙ্গে তুলনা করে তাঁরা এমন পদ্ধতিগত প্রভাব শনাক্ত ও সংশোধন করতে পেরেছেন, যেগুলো অন্যথায় প্রাচুর্যের হিসাবকে বিকৃত করতে পারত।
ওহাইও স্টেটের জ্যোতির্বিদ্যার অধ্যাপক রিচার্ড পগে বলেন, এমওডিএস স্পেকট্রোগ্রাফগুলো টেলিস্কোপে পৌঁছানোর আগে তৈরি করতে 12 বছর লেগেছিল। তাঁর ভাষায়, এই প্রকল্পে যন্ত্রগুলোর সফল ব্যবহার এমন মৌলিক পরিমাপ করতে সক্ষম যন্ত্র নির্মাণের উদ্দেশ্যকে প্রমাণ করেছে।
ইউনিভার্সিটি অব মিনেসোটার পদার্থবিদ্যা ও জ্যোতির্বিদ্যার অধ্যাপক ইভান স্কিলম্যান বলেন, দলটি অনিশ্চয়তা অর্ধ-শতাংশে নামিয়ে আনার লক্ষ্য নির্ধারণ করেছিল এবং তা অর্জন করেছে। এই ফলাফল বিদ্যমান পরিসরে আরেকটি হিসাব যোগ করার চেয়ে নির্ভুলতার ক্ষেত্রে বড় ধরনের উন্নতির প্রতিনিধিত্ব করে।
মহাজাগতিক ইতিহাস ও কণা-পদার্থবিদ্যার পরীক্ষা
হালকা মৌলগুলোর প্রাচুর্য মহাবিশ্বের ইতিহাসের বিগ ব্যাং-ভিত্তিক ব্যাখ্যার পক্ষে তিন ধরনের প্রধান প্রমাণের একটি। প্রতিবেদনে উল্লেখ করা অন্য দুটি হলো মহাবিশ্বের চলমান প্রসারণ এবং মহাজাগতিক মাইক্রোওয়েভ পটভূমি—এর প্রাথমিক সময়ের অবশিষ্ট বিকিরণ। এই অন্য দুটি সংকেতের তুলনায় হিলিয়াম নিয়ে কম বিস্তৃতভাবে গবেষণা হয়েছে, তাই আরও নির্ভুল প্রাচুর্য-পরিমাপ বিশেষভাবে কার্যকর।
হিলিয়ামকে স্ট্যান্ডার্ড মডেলের পূর্বাভাসের সঙ্গেও তুলনা করা যায়—এটি সেই কাঠামো, যা পদার্থবিদেরা মৌলিক কণা ও তাদের পারস্পরিক ক্রিয়া বর্ণনা করতে ব্যবহার করেন। পরিমাপ করা প্রাচুর্য এবং প্রত্যাশিত মানের মধ্যে অমিল এই কাঠামোতে অনুপস্থিত কোনো উপাদানের ইঙ্গিত দিতে পারে, আর মিল পাওয়া গেলে সম্ভাব্য বিকল্পগুলোর ওপর আরও কঠোর সীমা আরোপ করা যাবে।
দলটি তাদের হিলিয়াম-সংক্রান্ত ফলাফল ব্যবহার করে হিসাব করেছে, আদি মহাবিশ্বে নিউট্রিনোর কতটি পরিবার উপস্থিত ছিল। নিউট্রিনো অত্যন্ত হালকা অতিপারমাণবিক কণা, এবং তাদের আদি জনসংখ্যা প্রথম হালকা মৌলগুলো যে পরিস্থিতিতে গঠিত হয়েছিল, তাতে প্রভাব ফেলে। এই হিসাব কাছের গ্যালাক্সিগুলোর পর্যবেক্ষণকে মহাবিশ্বের মাত্র কয়েক মিনিট বয়সের সময়কার কণাসামগ্রীর সঙ্গে যুক্ত করে।
প্রকল্পটির পদ্ধতিবিষয়ক গবেষণাপত্রটি 9 সেপ্টেম্বর 2026-এ প্রকাশিত হয়েছে। এর লেখকদের মধ্যে ইউনিভার্সিটি অব মিনেসোটা, ওহাইও স্টেট ইউনিভার্সিটি এবং অন্যান্য প্রতিষ্ঠানের বিজ্ঞানীরা রয়েছেন। অস্বাভাবিকভাবে আদিম গ্যালাক্সি, দীর্ঘ সময়ের টেলিস্কোপ পর্যবেক্ষণ এবং একাধিক বর্ণালিরেখার বিশদ বিশ্লেষণ একত্র করে গবেষণাটি একটি মৌলের পরিমাপকে মহাবিশ্বের উৎস এবং তাকে নিয়ন্ত্রণকারী পদার্থবিদ্যা—উভয়েরই আরও তীক্ষ্ণ অনুসন্ধানের হাতিয়ারে পরিণত করেছে।