একটি সুপারনোভা, পাঁচটি প্রতিবিম্ব, মহাবিশ্বের প্রসারণের হার
আজ মহাবিশ্ব কত দ্রুত প্রসারিত হচ্ছে? এর উত্তর দেয় যে সংখ্যা, তা হলো হাবল ধ্রুবক, H0। এটি মাপার প্রধান দুটি উপায় — কাছের নক্ষত্র ও ছায়াপথ পর্যন্ত দূরত্বের একটি “মই”, আর তরুণ মহাবিশ্বের ক্ষীণ অবশিষ্ট দীপ্তি, অর্থাৎ মহাজাগতিক অণুতরঙ্গ পটভূমি — বর্তমানে উল্লেখযোগ্যভাবে আলাদা মান দেয়। এই ফারাক, হাবল টানাপোড়েন (Hubble tension), সৃষ্টিতত্ত্বের অন্যতম বড় অমীমাংসিত প্রশ্ন।
একটি তৃতীয় পথও আছে, আর তা এ দুটির কোনোটির ওপরই নির্ভর করে না।
অন্তর্নির্মিত ঘড়িসহ একটি মহাজাগতিক লেন্স
যখন খুব ভারী কোনো বস্তু — একটি ছায়াপথ বা পুরো একটি ছায়াপথ-স্তবক — কোনো দূরের উৎসের সামনে থাকে, তার মহাকর্ষ আলো বাঁকিয়ে দেয় এবং উৎসটিকে কয়েকটি প্রতিবিম্বে ভাগ করে দিতে পারে। একে বলে প্রবল মহাকর্ষীয় লেন্সিং। আলোকরশ্মিগুলো ভিন্ন ভিন্ন দৈর্ঘ্যের পথ ধরে চলে। উৎসের উজ্জ্বলতা বদলালে প্রতিবিম্বগুলো একটার পর একটা বদলায়।
এই সময়-বিলম্বগুলো নির্ভর করে লেন্সের ভর আর মহাজাগতিক দূরত্বের ওপর — আর সেই সূত্রে H0-এর ওপর। ধারণাটি ১৯৬৪ সালে প্রস্তাব করেছিলেন রেফসডাল, কয়েকটি প্রতিবিম্বে দেখা সুপারনোভার সাহায্যে।
এমন প্রথম সুপারনোভাটি, যা এখন SN Refsdal নামে পরিচিত, ২০১৪ সালে ছায়াপথ-স্তবক MACS J1149.5+2223-এর পেছনে আবিষ্কৃত হয়। এটি প্রথমে স্তবকের একটি ছায়াপথ ঘিরে চারটি প্রতিবিম্ব হিসেবে দেখা দেয়; মডেলের পূর্বাভাস অনুযায়ী একটি পঞ্চম প্রতিবিম্ব প্রায় এক বছর পরে আসার কথা ছিল। মাপা বিলম্বগুলোর মধ্যে দুটি প্রতিবিম্বের মধ্যে ৩৭৬ দিনের একটি বিলম্ব রয়েছে।
কয়েকটি বিন্দুর বদলে ৭৭,০০০ পিক্সেল
কঠিন অংশটি হলো স্তবকের ভর ঠিক কীভাবে বণ্টিত তা জানা। এতদিন মডেলগুলো কেবল পটভূমির ছায়াপথগুলোর বহু-প্রতিবিম্বের অবস্থান ব্যবহার করত। তুর্কু বিশ্ববিদ্যালয় ও মিলান বিশ্ববিদ্যালয়ের স্টেফান শুল্ট এবং ইতালি, জার্মানি, স্পেন ও ফিনল্যান্ডের সহকর্মীরা আরও এগিয়ে গেছেন।
তাঁদের মডেলে আগে থেকেই ছিল স্তবকের ৩০৮টি ছায়াপথ, অদৃশ্য বস্তুর (dark matter) বলয়, আর ১৭টি পটভূমি-উৎসের ১০০-র বেশি বহু-প্রতিবিম্ব। তার ওপর তাঁরা যোগ করেছেন যে ছায়াপথে সুপারনোভাটি ছিল, তার পূর্ণ আকৃতি ও উজ্জ্বলতা: হাবল মহাকাশ দূরবিনের ৭৭,০০০ পিক্সেল। কোনো ছায়াপথ-স্তবকের জন্য এই ধরনের মডেল দিয়ে সৃষ্টিতাত্ত্বিক প্যারামিটারের এটিই প্রথম পরিমাপ।
নিরাপদ থাকতে তাঁরা ডেটাকে গুরুত্ব দেওয়ার চারটি উপায় পরীক্ষা করেছেন এবং তাদের মধ্যকার পার্থক্যকে বাড়তি অনিশ্চয়তা হিসেবে গুনেছেন।
৩%-এর একটি পরিমাপ
- H0 = ৬৫.০ (+২.০ / −১.৮) কিলোমিটার প্রতি সেকেন্ড প্রতি মেগাপারসেক, সঙ্গে একই সময়ে মাপা মহাবিশ্বের পদার্থের পরিমাণ, Ωm = 0.30।
- অনিশ্চয়তা ৩.০%: একটি একক প্রবল লেন্স থেকে এ যাবৎ পাওয়া সবচেয়ে নির্ভুল মান, একটি লেন্সিত কোয়েজার থেকে পাওয়া ৩.৯%-এর ফলকে ছাড়িয়ে।
- কেবল প্রতিবিম্বের অবস্থান ব্যবহার করা একই মডেলের তুলনায় পিক্সেল যোগ করায় অনিশ্চয়তা ২.০ গুণ কমেছে।
- মডেলের সব সংস্করণ পরস্পরের সঙ্গে এবং SN Refsdal-এর আগের গবেষণাগুলোর সঙ্গে মেলে।
মানটি প্ল্যাঙ্ক অভিযানের মাপা মহাজাগতিক অণুতরঙ্গ পটভূমির মানের সঙ্গে, এবং আরেকটি লেন্সিত সুপারনোভা, SN Encore-এর সঙ্গে মেলে। এটি SH0ES দলের দূরত্ব-মইয়ের মান থেকে বেশি দূরে।
ভর-মডেল থেকে আসা অনিশ্চয়তা এখন দীর্ঘতম বিলম্বের অনিশ্চয়তার সমতুল্য। অন্যভাবে বললে, সীমাবদ্ধকারী উপাদান এখন ঘড়ি, মানচিত্র নয়।
কী এখনো সংখ্যাটিকে নড়াতে পারে
লেখকেরা তালিকা দেন তাঁদের ৩%-এ কী অন্তর্ভুক্ত নয়। পুরোনো মডেলের সঙ্গে তুলনা ন্যায্য রাখতে তাঁরা স্তবকের ভরের প্রণালী স্থির রেখেছেন, তাই সেই প্রণালীর খুঁটিনাটি অনিশ্চয়তা হিসেবে গোনা হয়নি। লেন্সিংয়ের একটি পরিচিত অন্ধ বিন্দু, “মাস-শিট ডিজেনারেসি” (mass-sheet degeneracy), কেবল আংশিকভাবে বশে আনা গেছে। আর ছায়াপথ-স্তবকের মধ্য দিয়ে যাওয়া দৃষ্টিরেখাগুলো যদি গড়ের চেয়ে বেশি ফাঁকা হয়, তবে স্তবক-লেন্সগুলো H0-কে কম করে দেখাবে।
পরের পরীক্ষাটি কাছেই: আরেকটি লেন্সিত সুপারনোভা, SN Requiem, ২০২৬ বা ২০২৭ সালে আবার দেখা দেওয়ার কথা, প্রথম দেখার প্রায় দশ বছর পরে। এর বিলম্ব খুব নির্ভুলভাবে মাপা যাওয়ার কথা, আর এমন একটি মডেলের সঙ্গে এটি H0-কে কয়েক শতাংশের মধ্যে দিতে পারে। রুবিন মানমন্দির এমন আরও অনেক সুপারনোভা খুঁজে পাবে বলে আশা করা হচ্ছে।