ব্ল্যাক হোল কী? সহজ বাংলায় সম্পূর্ণ গাইড

রাতের আকাশে তাকালে আমরা দেখি তারা, চাঁদ, কখনো উজ্জ্বল কোনো গ্রহ। কিন্তু সেই একই আকাশে এমন কিছু জিনিস লুকিয়ে আছে, যেগুলো আমরা কখনোই সরাসরি দেখতে পাব না, কারণ সেগুলো আলোকেও গিলে ফেলে। এদের নাম ব্ল্যাক হোল, বাংলায় কৃষ্ণগহ্বর। নামটা শুনলে মনে হয় মহাকাশে একটা ফুটো, যেটা সবকিছু শুষে নেয়। আসল ঘটনা এর চেয়েও অদ্ভুত, আর অনেক বেশি সুন্দর। চলো ধাপে ধাপে বুঝি, ব্ল্যাক হোল কী, কোথা থেকে আসে, আর কেন এটা পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে বড় রহস্যগুলোর একটা।

সংক্ষেপে: ব্ল্যাক হোল কী?

ব্ল্যাক হোল আসলে কোনো ফাঁকা গর্ত নয়। উল্টো, এটা মহাবিশ্বের সবচেয়ে ঘন জিনিসগুলোর একটা। কল্পনা করো, সূর্যের চেয়ে কয়েক গুণ ভারী একটা বস্তুকে চেপে একটা শহরের সমান ছোট করে ফেলা হলো। এত ভর এত অল্প জায়গায় জমা হলে তার চারপাশে মহাকর্ষের টান হয়ে যায় ভয়ংকর রকম শক্তিশালী।

পৃথিবী থেকে একটা রকেটকে মহাকাশে পাঠাতে হলে তাকে প্রতি সেকেন্ডে প্রায় ১১ কিলোমিটার বেগে ছুটতে হয়। একে বলে মুক্তিবেগ। কোনো বস্তু যত ভারী আর যত ঘন, তার মুক্তিবেগ তত বেশি। ব্ল্যাক হোলের ক্ষেত্রে একটা নির্দিষ্ট সীমার ভেতরে এই মুক্তিবেগ আলোর বেগের চেয়েও বেশি, অর্থাৎ সেকেন্ডে প্রায় তিন লাখ কিলোমিটারের বেশি। আর মহাবিশ্বে কোনো কিছুই আলোর চেয়ে দ্রুত চলতে পারে না। তাই ওই সীমার ভেতর থেকে কিছুই, এমনকি আলোও, আর ফিরে আসতে পারে না। আলো বের হয় না বলেই এটা দেখতে কালো, আর সেজন্যই নাম 'ব্ল্যাক' হোল।

ব্ল্যাক হোল কীভাবে তৈরি হয়?

একটা নক্ষত্র সারা জীবন দুটো শক্তির মধ্যে টানাটানি চালায়। একদিকে তার নিজের বিশাল ভরের মহাকর্ষ সবকিছুকে কেন্দ্রের দিকে টানে। অন্যদিকে কেন্দ্রে চলা নিউক্লিয়ার ফিউশন, মানে হাইড্রোজেন জুড়ে হিলিয়াম তৈরির প্রক্রিয়া, প্রচণ্ড তাপ আর চাপ তৈরি করে বাইরের দিকে ঠেলে। যতদিন জ্বালানি থাকে, এই দুই শক্তি ভারসাম্যে থাকে, আর নক্ষত্র জ্বলতে থাকে।

কিন্তু জ্বালানি একদিন ফুরায়। তখন বাইরের দিকে ঠেলার শক্তি কমে যায়, আর মহাকর্ষ জিতে যায়। সূর্যের মতো মাঝারি নক্ষত্র শেষে একটা ছোট, ঘন শ্বেত বামন হয়ে যায়। কিন্তু নক্ষত্রটা যদি সূর্যের চেয়ে অনেক বড় হয়, মোটামুটি বিশ গুণ বা তার বেশি ভারী, তাহলে কাহিনি নাটকীয়। কেন্দ্রটা মুহূর্তের মধ্যে নিজের ভারে ভেঙে পড়ে, আর বাইরের স্তরগুলো প্রচণ্ড বিস্ফোরণে ছিটকে যায়। এই বিস্ফোরণের নাম সুপারনোভা, যা কিছু সময়ের জন্য একটা গোটা গ্যালাক্সির চেয়েও উজ্জ্বল হতে পারে। আর পেছনে পড়ে থাকা কেন্দ্রটা যদি যথেষ্ট ভারী হয়, কোনো শক্তিই আর তাকে ধসে পড়া থেকে আটকাতে পারে না। জন্ম নেয় একটা ব্ল্যাক হোল।

• নাক্ষত্রিক ব্ল্যাক হোল: বিশাল নক্ষত্রের মৃত্যু থেকে তৈরি, ভর সাধারণত সূর্যের কয়েক গুণ থেকে কয়েক ডজন গুণ।
• অতিভারী ব্ল্যাক হোল: প্রায় প্রতিটা বড় গ্যালাক্সির কেন্দ্রে থাকে, ভর সূর্যের লাখ লাখ থেকে শত কোটি গুণ। এরা কীভাবে এত বড় হলো, তা এখনো গবেষণার বিষয়।
• মাঝারি ভরের ব্ল্যাক হোল: এই দুইয়ের মাঝামাঝি, সংখ্যায় কম পাওয়া গেছে এবং বিজ্ঞানীরা এখনো এদের খুঁজছেন।

ইভেন্ট হরাইজন: ফেরার শেষ সীমা

ব্ল্যাক হোলের চারপাশে একটা কাল্পনিক গোলকের মতো সীমা আছে, যাকে বলে ইভেন্ট হরাইজন বা ঘটনা দিগন্ত। এটা কোনো শক্ত দেয়াল নয়, হাত দিয়ে ছোঁয়ার মতো কিছু নেই। এটা শুধু একটা সীমারেখা: এর বাইরে থাকলে যথেষ্ট শক্তি দিয়ে পালানো সম্ভব, কিন্তু একবার ভেতরে ঢুকলে আর কোনো পথ নেই। নদীর একটা জলপ্রপাতের কথা ভাবো। প্রপাত থেকে দূরে থাকলে নৌকা স্রোতের উল্টো দিকে বাইতে পারে, কিন্তু কিনারার একদম কাছে গেলে স্রোত এত দ্রুত যে যত জোরেই বাও, নিচে পড়তেই হবে।

ইভেন্ট হরাইজনের আকার নির্ভর করে ভরের ওপর। যদি কোনোভাবে গোটা সূর্যকে চেপে ব্ল্যাক হোল বানানো যেত, তার ইভেন্ট হরাইজনের ব্যাসার্ধ হতো মাত্র তিন কিলোমিটারের মতো। আর পৃথিবীকে চাপলে সেটা হতো মোটামুটি একটা মার্বেলের সমান! অবশ্য সূর্য বা পৃথিবী নিজে থেকে কখনো ব্ল্যাক হোল হবে না, কারণ যথেষ্ট ভারী নয়।

ইভেন্ট হরাইজনের ভেতরে, একেবারে কেন্দ্রে কী আছে? আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতার তত্ত্ব অনুযায়ী সেখানে সব ভর চেপে অসীম ঘনত্বের একটা বিন্দুতে পরিণত হয়, যার নাম সিঙ্গুলারিটি। কিন্তু 'অসীম' শব্দটা আসলে বিজ্ঞানীদের কাছে একটা সংকেত যে তত্ত্বটা সেখানে আর কাজ করছে না। ভেতরে আসলে কী ঘটে, তা বোঝার জন্য দরকার মহাকর্ষ আর কোয়ান্টাম বলবিদ্যাকে জোড়া লাগানো একটা নতুন তত্ত্ব, যা এখনো কেউ পুরোপুরি তৈরি করতে পারেনি।

ব্ল্যাক হোলে পড়লে কী হবে?

ধরো একজন নভোচারী পা আগে দিয়ে একটা ছোট নাক্ষত্রিক ব্ল্যাক হোলের দিকে পড়ছেন। তাঁর পায়ের ওপর মহাকর্ষের টান মাথার চেয়ে অনেক বেশি, কারণ পা ব্ল্যাক হোলের একটু বেশি কাছে। এই পার্থক্য এত বিশাল যে শরীরটা লম্বায় টানা আর পাশ থেকে চাপা খেতে থাকে, অনেকটা নুডলসের মতো। বিজ্ঞানীরা মজা করে এর নাম দিয়েছেন স্প্যাগেটিফিকেশন।

আরও অদ্ভুত ব্যাপার ঘটে সময় নিয়ে। আপেক্ষিকতা বলে, প্রবল মহাকর্ষে সময় ধীরে চলে। তাই দূরে নিরাপদে থাকা কেউ নভোচারীকে দেখলে মনে হবে, তিনি ইভেন্ট হরাইজনের কাছে গিয়ে ক্রমশ ধীর হয়ে যাচ্ছেন, তাঁর ছবি লালচে আর ম্লান হতে হতে মিলিয়ে যাচ্ছে, যেন কখনো সীমা পার হচ্ছেনই না। অথচ নভোচারীর নিজের ঘড়িতে সবকিছু স্বাভাবিক গতিতে চলছে, আর তিনি সোজা ভেতরে চলে যাচ্ছেন। একই ঘটনা, দুজনের কাছে দুই রকম।

অদৃশ্য জিনিস বিজ্ঞানীরা দেখেন কীভাবে?

ব্ল্যাক হোল নিজে আলো ছাড়ে না, তাহলে আমরা জানি কীভাবে যে এগুলো আছে? উত্তর হলো, এর আশপাশে কী ঘটছে তা দেখে। বাতাস চোখে দেখা যায় না, কিন্তু গাছের পাতা নড়তে দেখলেই বুঝি বাতাস বইছে। ব্ল্যাক হোল খোঁজার পদ্ধতিও অনেকটা সেরকম।

• চারপাশের নক্ষত্রের গতি: আকাশগঙ্গার কেন্দ্রের কাছে কিছু নক্ষত্র অবিশ্বাস্য গতিতে একটা অদৃশ্য বিন্দুকে ঘিরে ঘুরছে। এই কক্ষপথ বহু বছর ধরে মেপে বিজ্ঞানীরা ভেতরের বস্তুর ভর হিসাব করেছেন। এই কাজের জন্য ২০২০ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার দেওয়া হয়।
• জ্বলন্ত গ্যাসের চাকতি: ব্ল্যাক হোলের দিকে পড়া গ্যাস ঘুরতে ঘুরতে প্রচণ্ড গরম হয়ে এক্স-রে ছড়ায়। ইভেন্ট হরাইজন পার হওয়ার আগে পর্যন্ত এই আলো আমরা ধরতে পারি।
• মহাকর্ষ তরঙ্গ: দুটো ব্ল্যাক হোল একে অপরকে ঘিরে ঘুরে মিশে গেলে স্থান-কালের চাদরে ঢেউ তৈরি হয়। ২০১৫ সালে প্রথমবার এমন ঢেউ সরাসরি ধরা পড়ে।
• সরাসরি ছবি: পৃথিবীজুড়ে বহু রেডিও টেলিস্কোপ জুড়ে একটা বিশাল ভার্চুয়াল টেলিস্কোপ বানিয়ে ২০১৯ সালে প্রথমবার একটা ব্ল্যাক হোলের 'ছায়া' দেখা যায়, আর ২০২২ সালে আমাদের গ্যালাক্সির কেন্দ্রের ব্ল্যাক হোলের ছবিও প্রকাশ হয়।

ওই ছবিতে মাঝখানের অন্ধকার অংশটা ব্ল্যাক হোলের ছায়া, আর চারপাশের আলোর বলয়টা (ছবির কমলা রং বিজ্ঞানীদের বসানো, আসলে এটা রেডিও তরঙ্গ) হলো প্রচণ্ড গরম গ্যাস, যার আলো ব্ল্যাক হোলের মহাকর্ষে বাঁকা হয়ে আমাদের কাছে পৌঁছেছে। আইনস্টাইন প্রায় একশো বছর আগে যে ধরনের ছবির কথা তাত্ত্বিকভাবে বলা সম্ভব করেছিলেন, তা মানুষ শেষ পর্যন্ত নিজের চোখে দেখল।

ব্ল্যাক হোল কি চিরকাল থাকে?

অনেক দিন পর্যন্ত মনে করা হতো, ব্ল্যাক হোল থেকে কিছুই বের হয় না, তাই এটা চিরস্থায়ী। কিন্তু ১৯৭৪ সালে পদার্থবিজ্ঞানী স্টিফেন হকিং কোয়ান্টাম তত্ত্ব ব্যবহার করে দেখালেন, ব্ল্যাক হোল খুব সামান্য পরিমাণে বিকিরণ ছাড়ে, যার নাম এখন হকিং বিকিরণ। এর ফলে অকল্পনীয় দীর্ঘ সময়ে একটা ব্ল্যাক হোল ধীরে ধীরে ভর হারিয়ে একদিন মিলিয়ে যেতে পারে। তবে একটা সাধারণ নাক্ষত্রিক ব্ল্যাক হোলের জন্য এই সময় মহাবিশ্বের বর্তমান বয়সের চেয়ে কোটি কোটি গুণেরও বেশি। এই বিকিরণ এখনো সরাসরি মাপা যায়নি, কারণ এটা অত্যন্ত দুর্বল।

শেষ কথা

তাহলে ব্ল্যাক হোল কী? এটা মহাকাশের কোনো ফুটো নয়, বরং এমন একটা জায়গা যেখানে বিপুল ভর এত ঘন হয়ে আছে যে আলোও পালাতে পারে না। বেশিরভাগ ব্ল্যাক হোলের জন্ম বিশাল নক্ষত্রের মৃত্যু থেকে, আর প্রায় প্রতিটা বড় গ্যালাক্সির কেন্দ্রে বসে আছে একটা দানব। এদের চোখে দেখা যায় না, তবু নক্ষত্রের নাচ, গরম গ্যাসের আলো আর স্থান-কালের ঢেউ দিয়ে আমরা এদের চিনতে শিখেছি। আর এদের ভেতরে কী আছে, সেই প্রশ্নের উত্তর খুঁজতে গিয়েই হয়তো একদিন জন্ম নেবে পদার্থবিজ্ঞানের পরের বড় বিপ্লব।

প্রায়ই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন

পৃথিবী কি কখনো ব্ল্যাক হোলে পড়ে যাবে?

না, এমন কোনো আশঙ্কা নেই। সবচেয়ে কাছের পরিচিত ব্ল্যাক হোলও পৃথিবী থেকে হাজারো আলোকবর্ষ দূরে, আর এত দূর থেকে এদের মহাকর্ষ আমাদের ওপর কোনো প্রভাব ফেলে না।

সূর্য কি একদিন ব্ল্যাক হোল হবে?

না। ব্ল্যাক হোল হতে হলে নক্ষত্রকে সূর্যের চেয়ে অনেক বেশি ভারী হতে হয়। প্রায় পাঁচশো কোটি বছর পর সূর্য ফুলে লাল দানব হবে, তারপর বাইরের স্তর হারিয়ে একটা ছোট, ঘন শ্বেত বামনে পরিণত হবে।

ব্ল্যাক হোলের প্রথম ছবি কবে তোলা হয়?

২০১৯ সালের এপ্রিলে ইভেন্ট হরাইজন টেলিস্কোপ প্রকল্প M87 নামের একটা দূরের গ্যালাক্সির কেন্দ্রের ব্ল্যাক হোলের ছায়ার ছবি প্রকাশ করে। ২০২২ সালে আমাদের আকাশগঙ্গার কেন্দ্রের স্যাজিটেরিয়াস এ-স্টারের ছবিও প্রকাশ হয়।

ব্ল্যাক হোল কি অন্য মহাবিশ্বে যাওয়ার দরজা?

এটা বিজ্ঞান কল্পকাহিনির প্রিয় ধারণা, কিন্তু এর পক্ষে কোনো প্রমাণ নেই। কিছু তাত্ত্বিক গণিতে এমন সম্ভাবনা আলোচনা হয়, তবে বাস্তবে কোনো ব্ল্যাক হোল এভাবে কাজ করে বলে জানা যায়নি।

ব্ল্যাক হোল কত বড় হতে পারে?

নাক্ষত্রিক ব্ল্যাক হোলের ইভেন্ট হরাইজন মাত্র কয়েক ডজন কিলোমিটার জুড়ে হতে পারে। আর সবচেয়ে বড় অতিভারী ব্ল্যাক হোলগুলোর ভর সূর্যের শত শত কোটি গুণ, যাদের ইভেন্ট হরাইজন আমাদের গোটা সৌরজগতের চেয়েও বড় হতে পারে।