যে কৃষ্ণগহ্বর নিজের আলো গিলে ফেলে

ঘটনা দিগন্তই একটি কৃষ্ণগহ্বরকে কৃষ্ণগহ্বর বানায়: এমন এক সীমানা, যার ওপার থেকে কিছুই, এমনকি আলোও, ফিরতে পারে না। সংজ্ঞা অনুযায়ী এটি আমাদের কোনো সংকেত পাঠায় না। ইভেন্ট হরাইজন টেলিস্কোপ M87 ছায়াপথ ও স্যাজিটেরিয়াস A*-এর দানবীয় কৃষ্ণগহ্বরের ছায়ার ছবি তুলেছে — দিগন্তের পরোক্ষ প্রমাণ। কিন্তু একটি তারা থেকে জন্ম নেওয়া কৃষ্ণগহ্বরের দিগন্ত মাত্র কয়েক দশ কিলোমিটার চওড়া, ছবি তোলার পক্ষে অনেক ছোট।

ম্লান সঙ্গীর যুক্তি

জ্যোতির্বিদদের হাতে আরেকটি সূত্র আছে। যে জোড়ায় একটি মৃত তারা সঙ্গী তারা থেকে গ্যাস টেনে নেয়, সেখানে শান্ত কৃষ্ণগহ্বর ব্যবস্থাগুলো সাধারণত একই রকম কক্ষপথের নিউট্রন তারা ব্যবস্থার চেয়ে প্রায় একশ গুণ ম্লান। ব্যাখ্যা: পড়ন্ত গ্যাস নিউট্রন তারার পৃষ্ঠে আঘাত করে জ্বলে ওঠে, আর কৃষ্ণগহ্বর শক্তিটা গিলে ফেলে।

দুর্বল জায়গাটি একটি অনুমান। যুক্তিটি ধরে নেয় একই রকম কক্ষপথ মানে একই রকম খাওয়ার হার। ৮০ মিনিটের চেয়ে লম্বা কক্ষপথে সঙ্গী হতে পারে একটি বাদামি বামন, একটি সাধারণ তারা বা একটি দানব তারা, আর কয়েকটি প্রভাব গ্যাসের প্রবাহ চালাতে পারে। আসল খাওয়ার হার অজানা।

মিনিটে প্রদক্ষিণ করা জোড়া

শিয়ামেন বিশ্ববিদ্যালয়ের ছিয়ান-ছি মা (Qian-Qi Ma), ওয়েই-মিন গু (Wei-Min Gu) ও মৌইউয়ান সুন (Mouyuan Sun), নানজিং নর্মাল বিশ্ববিদ্যালয়ের শান-শান ওয়েং-এর (Shan-Shan Weng) সঙ্গে মিলে অতি-সংকুচিত এক্স-রে যুগলের (ultra-compact X-ray binaries) দিকে নজর দেন। কক্ষপথ যখন ৪০ মিনিটের কম সময় নেয়, তখন দুটি বস্তু এত কাছে থাকে যে সঙ্গীটি কেবল একটি শ্বেত বামনই হতে পারে। আর কক্ষপথ সংকুচিত হয় মূলত মহাকর্ষীয় তরঙ্গ নিঃসরণের কারণে।

এতে এই ব্যবস্থাগুলো পরিচ্ছন্ন গবেষণাগার হয়ে ওঠে। তখন খাওয়ার হার নির্ভর করে কেবল মহাকর্ষের তত্ত্ব আর শ্বেত বামনের আকারের সঙ্গে তার ভরের সম্পর্কের ওপর। কয়েকটি ধরে নেওয়া ভর দিয়ে কেবল কক্ষীয় পর্যায়কাল থেকেই এটি হিসাব করা যায়: নিউট্রন তারার জন্য ১.৪ থেকে ২ সূর্য, কৃষ্ণগহ্বরের জন্য ৩ থেকে ২০।

দলটি এমন পাঁচটি ব্যবস্থা বেছে রেখেছে, সবগুলোই গোলকাকার তারাগুচ্ছে — পুরোনো তারার ঘন গোলক, যাদের দূরত্ব ২%-এর মধ্যে জানা:

চারটিতে আছে একটি নিউট্রন তারা, যা শনাক্ত হয়েছে তার তাপ-নিউক্লীয় এক্স-রে বিস্ফোরণ থেকে;
একটিতে, 47 Tuc X-9, আছে একটি কৃষ্ণগহ্বর, যা শনাক্ত হয়েছে তার রেডিও ও এক্স-রে নিঃসরণ কীভাবে একসঙ্গে বদলায় তা থেকে। এর কক্ষপথ প্রায় ২৮ মিনিটের।

তারপর তাঁরা চন্দ্র, সুইফট ও অন্যান্য মানমন্দির থেকে নেওয়া প্রতিটি ব্যবস্থার গড় এক্স-রে নিঃসরণকে তার হিসাব করা খাওয়ার হারের সঙ্গে তুলনা করেছেন।

হাজার গুণ ম্লান

ফলাফল হলো বিকিরণ দক্ষতা: ভেতরে পড়া ভরের শক্তির যে অংশ এক্স-রে হিসেবে বেরিয়ে আসে।

চারটি নিউট্রন তারার সবগুলোর ক্ষেত্রে এটি ৫%-এর ওপরে।
কৃষ্ণগহ্বরের ক্ষেত্রে এটি ০.০৩%-এর নিচে।

ব্যবধান দুই থেকে তিন মাত্রা-ক্রমের (orders of magnitude)। সবচেয়ে চমকপ্রদ জোড়া: নিউট্রন তারা ব্যবস্থা M15 X-2 আর কৃষ্ণগহ্বর 47 Tuc X-9 একই রকম হারে খায়, প্রায় সেকেন্ডে 10¹⁶ গ্রাম, তবু 47 Tuc X-9 হাজার গুণ ম্লান। কিছু উৎসের উজ্জ্বলতায় দশ গুণ পর্যন্ত অনিশ্চয়তা ধরলেও দুটি দল আলাদাই থাকে।

শক্তি কোথায় যায়

লেখকেরা একে ব্যাখ্যা করেন তলায় কী আছে তা দিয়ে। নিউট্রন তারার একটি শক্ত পৃষ্ঠ আছে: ভেতরে প্রবাহিত গরম গ্যাস পথে ঠিকমতো বিকিরণ না করলেও শেষ পর্যন্ত তার শক্তি সেই পৃষ্ঠে জমা হয় এবং আবার নিঃসৃত হয়। কৃষ্ণগহ্বরের কোনো পৃষ্ঠ নেই। কম খাওয়ার হারে গ্যাসের শক্তির বড় অংশ তাপ হিসেবে ভেতরে বয়ে যায় — আর দিগন্তের আড়ালে হারিয়ে যায়।

লেখকদের মতে, এটি একটি নাক্ষত্রিক কৃষ্ণগহ্বরের দিগন্তের জোরালো প্রমাণ, যদিও পরোক্ষ, যেমনটা তাঁদের নিজেদের সারসংক্ষেপেই বলা আছে। এটি দাঁড়িয়ে আছে একটিমাত্র কৃষ্ণগহ্বরের ওপর। তাঁরা একটি যাচাইযোগ্য ভবিষ্যদ্বাণী করেন: এমন আঁটসাঁট জোড়ায় পাওয়া যেকোনো নতুন নিউট্রন তারা উজ্জ্বল দলে পড়া উচিত, আর একই রকম কক্ষপথের যেকোনো কৃষ্ণগহ্বর 47 Tuc X-9-এর মতোই ম্লান হওয়া উচিত।

দানবীয় কৃষ্ণগহ্বরের জন্য একটি শিক্ষা

গবেষণাটি একটি বৃহত্তর সতর্কবার্তাও দেয়। কৃষ্ণগহ্বরের ক্ষেত্রে উজ্জ্বলতা তারা কতটা খায় তার একটি দুর্বল মাপকাঠি। একটি কৃষ্ণগহ্বর ম্লান থেকেও বাড়তে পারে। লেখকদের মতে, যে জরিপগুলো অতিভারী কৃষ্ণগহ্বরের বৃদ্ধি তাদের আলো থেকে অনুমান করে, সেগুলো সেই বৃদ্ধির একাংশ চোখ এড়িয়ে যেতে পারে।