আকাশগঙ্গার গামা দ্যুতি: সংকেত, নাকি ভুল মুহূর্ত?

ফার্মি লার্জ এরিয়া টেলিস্কোপ (Fermi Large Area Telescope) আকাশগঙ্গার কেন্দ্রীয় মোটামুটি 10 ডিগ্রি অঞ্চল থেকে প্রায় এক গিগাইলেকট্রনভোল্টের (GeV, কণার শক্তির একটি একক) গামা রশ্মি এত বেশি আসতে দেখে, যা জানা উৎস এবং ছায়াপথের বিক্ষিপ্ত দ্যুতির মডেলগুলো ব্যাখ্যা করতে পারে না। MIT-র কাভলি ইনস্টিটিউট ফর অ্যাস্ট্রোফিজিক্স অ্যান্ড স্পেস রিসার্চের ইসাবেল স্যান্ডস (Isabel Sands) এবং ক্যালটেকের TAPIR-এর ফিলিপ হপকিন্স (Philip Hopkins) বলছেন, প্রায় দুই দশক ধরে এর উৎস একটি অমীমাংসিত প্রশ্ন। কিছু গবেষণা এই “ছায়াপথ-কেন্দ্রের আধিক্য”-কে ডার্ক ম্যাটার কণার পারস্পরিক বিলোপ ঘটে গামা রশ্মিতে রূপান্তরিত হওয়ার অকাট্য প্রমাণ হিসেবে দেখে। অন্যরা এর কৃতিত্ব দেয় অবিভক্ত বিন্দু-উৎসকে — এত ক্ষীণ বস্তুর ভিড় যে একটি একটি করে দেখা যায় না — যেমন মিলিসেকেন্ড পালসারের একটি নতুন জনগোষ্ঠী, অর্থাৎ খুব দ্রুত ঘূর্ণমান মৃত তারা।

দুই শিবিরই সমস্যায় পড়েছে। কিছু গবেষণা দেখেছে যে আধিক্যটি ছায়াপথের তারাদের কেন্দ্রীয় স্ফীতির আকার অনুসরণ করে, যা জ্যোতিঃপদার্থগত উৎসের দিকে ইঙ্গিত করে। আর প্রয়োজনীয় পালসারগুলোর জন্ম দিতে পারত এমন নাক্ষত্রিক ব্যবস্থাও কেন্দ্রে যথেষ্ট নেই বলে মনে হয়।

সময়ে জমে যাওয়া এক ছায়াপথ

লেখকেরা প্রায় সব পূর্ববর্তী গবেষণার একটি অভিন্ন দুর্বলতার দিকে আঙুল তুলেছেন। “স্বাভাবিক” গামা-রশ্মি দ্যুতির পূর্বাভাস দিতে সেগুলো এমন কোডের ওপর নির্ভর করে, যা মহাজাগতিক রশ্মিকে — প্রোটন, ইলেকট্রন ও ভারী নিউক্লিয়াসের মতো দ্রুতগামী আধানযুক্ত কণাকে — এমনভাবে ধরে নেয় যেন সেগুলো স্থির অবস্থায় আছে, ছায়াপথের অক্ষের চারপাশে সমানভাবে ছড়ানো। এ ধরনের কোড সময়ের সঙ্গে বদলায় এমন কিছুই অনুসরণ করতে পারে না: ছায়াপথীয় বায়ুপ্রবাহ, চৌম্বক ক্ষেত্রে বাঁধা গ্যাস, বিক্ষুব্ধতা (টার্বুলেন্স)।

এখানে ব্যবহৃত সিমুলেশনগুলোতে মহাজাগতিক রশ্মি ছোড়ে সুপারনোভা। চলার পথে সেগুলো তিনভাবে গামা রশ্মি তৈরি করে, যার দুটি নির্ভর করে তারা কতটা গ্যাসের সঙ্গে ধাক্কা খায় তার ওপর। এদের একটি শান্ত, গড়পড়তা কুয়াশা হিসেবে মডেল করলে যেকোনো প্রকৃত অসমতা একটি অব্যাখ্যাত অবশেষ হিসেবে থেকে যায়।

দুটি ভার্চুয়াল আকাশগঙ্গা

স্যান্ডস ও হপকিন্স FIRE-2 প্রকল্প থেকে আকাশগঙ্গার মতো তিনটি সিমুলেটেড ছায়াপথ নিয়েছেন, যেগুলো আদি মহাবিশ্ব থেকে চৌম্বক ক্ষেত্র, গ্যাস ও কয়েক ধরনের মহাজাগতিক-রশ্মি কণাসহ গড়ে তোলা হয়েছে। এর একটি, m12i, বাদ দেওয়া হয়েছে, কারণ আমাদেরটির মতো নয়, এর চাকতি প্রবলভাবে বাঁকানো। বাকি থাকে m12f, যার চাকতি বেশি সমতল, আর m12m, যার স্ফীতি বেশি স্পষ্ট। কোনোটিতেই ডার্ক ম্যাটারের নিঃসরণ বা পালসার নেই: একমাত্র গামা-রশ্মি দ্যুতি আসে সুপারনোভার ছোড়া মহাজাগতিক রশ্মি থেকে।

প্রতিটি ছায়াপথের জন্য দলটি একটি “শান্ত” রেফারেন্স তৈরি করেছে: সেই সব স্ন্যাপশটের গড় — অর্থাৎ পরপর মুহূর্তে সংরক্ষিত সিমুলেটেড ছায়াপথ — যাদের মোট গামা-রশ্মি উজ্জ্বলতা মধ্যমার নিচে ছিল। তাঁরা এটি 46 কোটি থেকে 2 কোটি বছর আগের প্রতিটি স্ন্যাপশট থেকে বিয়োগ করেছেন, এবং কেন্দ্রের 10 ও 20 ডিগ্রির মধ্যে যা অবশিষ্ট থাকে — অবশেষ — তা নিয়ে গবেষণা করেছেন।

শক্তি অনুযায়ী প্রতিটি সিমুলেটেড ছায়াপথ-কেন্দ্র তার শান্ত গড় থেকে কতটা সরে যায়: রঙিন পট্টিগুলো সব স্ন্যাপশটের মাঝের অর্ধেক জুড়ে থাকে (তিনটি সংস্করণ, যা আমাদের দৃষ্টিরেখা বরাবর ভিন্ন ভিন্ন গভীরতা থেকে আসা দ্যুতি গণনা করে), আর কালো বিন্দুগুলো ফার্মির মাপা আধিক্য দেখায়, যা ভালোভাবেই এদের ভেতরে। — চিত্র 3, Sands & Hopkins (2026), arXiv:2610.32845.

যে স্ফীতিরা আসে আর যায়

অবশেষগুলো কখনো স্থির থাকে না। যেখানেই সম্প্রতি একটি সুপারনোভা বা তাদের একটি গুচ্ছ বিস্ফোরিত হয়েছে, সেখানেই 1 ডিগ্রি থেকে 10 ডিগ্রিরও বেশি চওড়া আধিক্য দেখা দেয়, প্রায়ই ফার্মির মাপা আধিক্যের চেয়ে অনেক বড়। পরীক্ষিত প্রতিটি বিন্যাসে প্রকৃত আধিক্যটি সিমুলেটেড অবশেষগুলোর মাঝের অর্ধেকের (তাদের 25তম ও 75তম শতমকের মধ্যে) ভেতরে স্বচ্ছন্দে পড়ে। প্রতিটি উজ্জ্বল ছোপের পাশে সাধারণত একটি ম্লান ছোপ থাকে: বিস্ফোরণগুলো আশপাশের গ্যাসকে দূরে ঠেলে দেয়।

তারপর আসে সেই উদাহরণ, যা গবেষণাপত্রটিকে তার মূল বক্তব্য দেয়। m12f-এর একটি স্ন্যাপশটে অবশেষটি বিস্তার ও আকার দুই দিক থেকেই ফার্মির আধিক্যের সমতুল্য, এবং কেন্দ্রীয় 10 ডিগ্রির মধ্যে মোটামুটি গোলাকার। এটি এসেছে সুপারনোভার অন্তত তিনটি আলাদা গুচ্ছ থেকে।

10 কোটি বছর জুড়ে ছায়াপথ m12f-এর দশটি স্ন্যাপশট, কত আগে ঘটেছে সেই অনুযায়ী রং করা: মোটা রেখাটি ফার্মির মাপা আধিক্যকে (কালো বিন্দু) ঘনিষ্ঠভাবে অনুসরণ করে; বাকিগুলো প্রতিটি শক্তিতে ওঠানামা করে। — চিত্র 5, Sands & Hopkins (2026), arXiv:2610.32845.

কারণটি সময়ের। কেন্দ্রীয় কিলোপারসেকে (প্রায় 3,260 আলোকবর্ষ) মহাজাগতিক রশ্মির ছড়িয়ে পড়তে লাগে প্রায় দশ লক্ষ বছর — মোটামুটি ততটাই, যতটা সময় লাগে আশপাশের গ্যাস ও গামা-রশ্মির বর্ণালি বদলাতে। পরবর্তী আলোড়নের আগে সাধারণত তারা সমানভাবে ছড়িয়ে পড়ার সময় পায় না।

এক দুর্ভাগা মুহূর্তে ধরা পড়া?

আকাশগঙ্গার কেন্দ্রই একমাত্র ছায়াপথ-কেন্দ্র, যা ফার্মি বিস্তারিতভাবে পর্যবেক্ষণ করতে পারে। লেখকেরা লিখেছেন, এর বর্ণালিতে ঠিক এখনই 1–10 GeV-এর আধিক্য দেখা যাওয়াটা নিছক কাকতাল হতে পারে। তাঁরা একে বলছেন লুক-এলসহোয়্যার প্রভাব (look-elsewhere effect): আমরা হয়তো আমাদের ছায়াপথকে এক অসময়ে ধরে ফেলেছি।

তাঁরা দুটি ব্যাখ্যা দিয়েছেন। সতর্ক ব্যাখ্যাটি: স্থির অবস্থা ধরে নিয়ে অতীতের বিশ্লেষণগুলো সম্পূর্ণ সাধারণ উৎস থেকে আসা অনিশ্চয়তাকে উল্লেখযোগ্যভাবে কম করে দেখেছে। আমূল ব্যাখ্যাটি: বিক্ষিপ্ত দ্যুতির একটি সাময়িক বৃদ্ধি ডার্ক ম্যাটার বা নতুন পালসার ছাড়াই আধিক্যটির ব্যাখ্যা দিতে পারে। যেভাবেই হোক, তাঁদের যুক্তি, ফার্মির উপাত্ত বিশ্লেষণে ব্যবহৃত মডেলগুলো নতুন করে বিবেচনা করতে হবে।

যা দুটি ছায়াপথ বলতে পারে না

গবেষণাপত্রটি কোনো সম্ভাবনা দেয় না। মাত্র দুটি সিমুলেটেড ছায়াপথ নিয়ে লেখকেরা মাপতে পারেন না যে সাধারণ মহাজাগতিক-রশ্মির পদার্থবিদ্যা কত ঘন ঘন একটি অবিকল-দেখতে আধিক্য তৈরি করে — যা একটি কঠোর পরিসংখ্যানগত দাবির জন্য প্রয়োজন। তাঁদের ছায়াপথগুলো কেন্দ্রীয় কিলোপারসেকে আকাশগঙ্গার কেন্দ্রীয় অঞ্চলের চেয়ে 10 থেকে 100 গুণ দ্রুত তারা তৈরি করে, তাই সেগুলো বেশি উত্তাল হতে পারে। এতে কোনো কেন্দ্রীয় কৃষ্ণগহ্বর নেই, এবং মহাজাগতিক রশ্মির পরিবহনের কয়েকটি মডেলের মধ্যে কেবল একটি ব্যবহার করা হয়েছে; অন্য মডেলগুলো সম্ভবত ছোট পরিসরে আরও বেশি তারতম্য যোগ করবে।

তাঁরা এই কাজকে ধারণার প্রমাণ (প্রুফ অব কনসেপ্ট) বলছেন, এবং একটি পরীক্ষার প্রস্তাব দিয়েছেন। অন্য ছায়াপথ-কেন্দ্রগুলোতে যদি অন্য শক্তিতে আধিক্য দেখা যায়, তবে তা পরিবর্তনশীল একটি জ্যোতিঃপদার্থগত উৎসের পক্ষে জোরালো সমর্থন হবে। আর যদি সবগুলোতেই একই 1–10 GeV-এর স্ফীতি দেখা যায়, তবে তা ডার্ক ম্যাটারের পক্ষে একটি জোরালো যুক্তি হয়ে দাঁড়াবে।