ব্ল্যাক হোলের আলোক-বলয়, একটি অপটিক্যাল ফাইবারের ভেতরে

বিক্ষুব্ধ ব্ল্যাক হোল সঙ্গে সঙ্গে নীরব হয় না। এটি অবমন্দিত দোলন নিঃসরণ করে, যাদের বলে কোয়াসিনর্মাল মোড (quasinormal modes), এবং যাদের কম্পাঙ্ক নির্ভর করে ব্ল্যাক হোলের জ্যামিতির ওপর। এগুলো মাপা — “ব্ল্যাক হোল বর্ণালিবীক্ষণ” — এমন বৈশিষ্ট্যের নাগাল দেয় যা সরাসরি দেখা যায় না। কিন্তু এই মোডগুলো দিগন্ত থেকে অসীম পর্যন্ত গোটা স্থানকালের ওপর নির্ভর করে, যা এদের বিশ্লেষণ ও পর্যবেক্ষণ কঠিন করে তোলে।

একটি কাজের শর্টকাট হলো আলোক-বলয় (light ring): সেই অস্থিতিশীল বৃত্তাকার কক্ষপথ যাতে আলো ব্ল্যাক হোলকে প্রদক্ষিণ করতে পারে। উপযুক্ত সীমায়, এই কক্ষপথের বৈশিষ্ট্য সরাসরি কোয়াসিনর্মাল মোডের বৈশিষ্ট্যের সঙ্গে যুক্ত। বলয়ের ওপর বসে থাকা একটি তরঙ্গ একটি নির্দিষ্ট হারে দোলে এবং ধীরে ধীরে সেখান থেকে চুইয়ে বেরিয়ে যায়।

আলোক-স্পন্দে গড়া ব্ল্যাক হোল

অনুরূপ (analogue) ব্যবস্থা, যেখানে সাধারণ তরঙ্গ একই রকম সমীকরণ মেনে চলে, বাঁকা স্থানকালের গণিত পুনরুৎপাদন করতে পারে। বারগান্ডির কার্নো আন্তঃবিষয়ক গবেষণাগারের (Université Bourgogne Europe ও CNRS, দিজোঁতে) R. Terrier, J. Fatome, B. Kibler ও Théo Torres একটি অপটিক্যাল ফাইবার ব্যবহার করেন।

“ব্ল্যাক হোল”টি হলো একটি তীব্র, খুব ছোট লেজার স্পন্দ যা চলার সময় আকৃতি ধরে রাখে: একটি সলিটন (soliton)। একই গতিতে চলা একটি দুর্বল, অবিরাম প্রোব তরঙ্গ সলিটনটিকে একটি বাধা হিসেবে দেখে, যা ব্ল্যাক হোলের চারপাশের অঞ্চলের ভূমিকা পালন করে। আলোকবিজ্ঞানে, আসল ব্ল্যাক হোলের চারপাশের মতো নয়, আলো বিচ্ছুরণশীল (dispersive) — ভিন্ন ভিন্ন রং ভিন্ন গতিতে চলে — তাই আগে ধারণাগুলোকে নতুন করে গঠন করতে হয়েছিল।

কক্ষপথ থেকে কস্টিক

দলটির তাত্ত্বিক পদক্ষেপ হলো আলোক-বলয়কে একটি কস্টিকের (caustic) সঙ্গে যুক্ত করা: সেই কিনারা যেখানে অনেক আলোকরশ্মি একসঙ্গে জড়ো হয়। সলিটনের মধ্য দিয়ে রশ্মির পথ আঁকলে দেখা যায়, এটি স্থান ও কালে একটি অপসারী লেন্সের মতো কাজ করে। ফলে তৈরি কস্টিকের বাইরের কিনারাকে বাধার চূড়া — অর্থাৎ আলোক-বলয় — পর্যন্ত পিছিয়ে খুঁজে পাওয়া যায়। তার গতি দেয় বলয়ের দোলন; রশ্মিগুলো কত দ্রুত ছড়িয়ে যায়, তা দেয় তরঙ্গের চুইয়ে বেরোনোর হার। এই চিত্র তখনো কাজ করে যখন বাধাটি চলার সময় বদলায়, এমন একটি ক্ষেত্র যেখানে আলোক-বলয়ের প্রচলিত সংজ্ঞা ব্যর্থ হয়।

পূর্বাভাসটি সুনির্দিষ্ট: প্রোবের বর্ণালিতে একটি মালভূমি দেখা যাওয়ার কথা, যার কিনারা নির্ধারিত হয় আলোক-বলয় মোডের দোলন দিয়ে এবং কিনারার পরের পতন তার ক্ষয় দিয়ে।

পরিমাপ

পরীক্ষার ব্যবস্থাটি, লেখকদের ভাষায়, “বেশ ন্যূনতম”: প্রায় ০.৭ পিকোসেকেন্ড দীর্ঘ স্পন্দ দেওয়া একটি বাণিজ্যিক ফাইবার লেজার, একটি অবিরাম প্রোব লেজার, এবং একটি ৫ কিলোমিটার দীর্ঘ ফাইবার যার বিচ্ছুরণ ১,৫৪৩ ন্যানোমিটারে শূন্য হয়ে যায়। স্পন্দের শীর্ষ ক্ষমতা ফাইবার বরাবর ধীরে ধীরে দোলে, তাই দলটি সেই স্থির সলিটনটি শনাক্ত করে যার কস্টিক আসলটির সঙ্গে সবচেয়ে ভালো মেলে — ১,৫৬০ ন্যানোমিটারে প্রবেশ করানো স্পন্দের জন্য প্রায় ৫.২ ওয়াট এবং ৭৮০ ফেমটোসেকেন্ড চওড়া।

পরীক্ষাটি দুটি পাম্প তরঙ্গদৈর্ঘ্যে চালানো হয়, ১,৫৫৫ ও ১,৫৬০ ন্যানোমিটার। দুই ক্ষেত্রেই মাপা বর্ণালি প্রত্যাশিত আকৃতি দেখায়: প্রোব তরঙ্গদৈর্ঘ্যে একটি তীক্ষ্ণ শিখর, পূর্বাভাসিত কিনারার মাঝে একটি মালভূমি, এবং একটি পতন যা তাত্ত্বিক আলোক-বলয় মোডের সঙ্গে মেলে।

দুটি পাম্প তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য মাপা (কমলা), সিমুলেটেড (নীল) ও তাত্ত্বিক (কালো) বর্ণালি; ড্যাশ রেখাগুলো মালভূমির সীমা নির্ধারণকারী আলোক-বলয় তরঙ্গদৈর্ঘ্য চিহ্নিত করে। — চিত্র ৪, Terrier et al. (2026), arXiv:2610.01706।

এই মিল আলোক-বলয় কম্পাঙ্কের দুটি অংশের ওপরই নির্ভর করে: তার দোলন এবং তার ক্ষয়। আগের কাজে শুধু দোলন মাপা হয়েছিল, তাই লেখকেরা তাঁদের ফলাফলকে বলেন “একটি অনুরূপ আলোক-বলয় অনুনাদের প্রথম পূর্ণ পর্যবেক্ষণ”।

ব্ল্যাক হোল বর্ণালিবীক্ষণের পরীক্ষাগার

ফাইবারটি ব্ল্যাক হোল নয়, আর এই সাদৃশ্য সঙ্গে আনে নিজস্ব বাড়তি পদার্থবিদ্যা, যেমন বিচ্ছুরণ। কিন্তু এটি একটি সস্তা, নিয়ন্ত্রণযোগ্য পরীক্ষার মঞ্চ দেয়, যেখানে আলোক-বলয়, কস্টিক ও কোয়াসিনর্মাল মোডের মধ্যকার সম্পর্ক যাচাই করা যায় — এমনকি এমন পরিস্থিতিতেও যেখানে “ব্ল্যাক হোল” সময়ের সঙ্গে বদলায়। লেখকেরা একে ব্ল্যাক হোল বর্ণালিবীক্ষণের একটি অনুরূপ রূপের দিকে একটি পদক্ষেপ হিসেবে দেখেন।