সূর্যের ‘বিরল’ শ্বেত-আলোক শিখা আসলে সর্বত্র

সৌরশিখা (solar flare) হলো চৌম্বক শক্তির আকস্মিক নির্গমন। এগুলো বিকিরণ, উচ্চশক্তির কণা আর প্লাজমা ছুড়ে দেয়, যা সৌরজগৎ জুড়ে মহাকাশ-আবহাওয়াকে (space weather) চালিত করে। একটি বিশেষ শ্রেণি এমনকি সূর্যের দৃশ্যমান আলোকেও উজ্জ্বল করে তোলে: শ্বেত-আলোক শিখা (white-light flares)। নথিভুক্ত প্রথমটি 1859 সালে স্বাধীনভাবে দেখেছিলেন ক্যারিংটন (Carrington) ও হজসন (Hodgson)।

তখন থেকেই এগুলোকে বিরল ও চরম বলে মনে করা হয়েছে। একটি শিখার বেশিরভাগ শক্তি নির্গত হয় করোনার অনেক ওপরে, আর দৃশ্যমান আলো বিকিরণকারী গভীর স্তরগুলোকে উত্তপ্ত করার মতো যথেষ্ট শক্তি নিচে বয়ে আনা কঠিন। ভূমিভিত্তিক প্রথম দিকের গবেষণাগুলোতে বছরে মাত্র কয়েকটি গোনা গিয়েছিল। NASA-র সোলার ডায়নামিকস অবজারভেটরির (Solar Dynamics Observatory, SDO) আগে মাত্র প্রায় 150টি শিখাকে নিশ্চিতভাবে শ্বেত-আলোক শিখা হিসেবে শনাক্ত করা গিয়েছিল; আজ সংখ্যাটি কয়েকশো, যার বেশিরভাগই সবচেয়ে বড় দুই শ্রেণি X ও M-এর। এক্স-রে উজ্জ্বলতা অনুযায়ী শিখাগুলোকে B, C, M ও X শ্রেণিতে ভাগ করা হয়, সবচেয়ে দুর্বল থেকে সবচেয়ে শক্তিশালী পর্যন্ত। আরেকটি পক্ষ দীর্ঘদিন ধরে উল্টো যুক্তি দিয়ে এসেছে: প্রতিটি শিখাই হয়তো শ্বেত আলোয় জ্বলে ওঠে, কেবল টেলিস্কোপগুলোর তা দেখার মতো সংবেদনশীলতা ছিল না।

পিক্সেল ধরে ধরে

চীনের জাতীয় জ্যোতির্বিজ্ঞান মানমন্দির (National Astronomical Observatories) ও চায়না ওয়েস্ট নরমাল ইউনিভার্সিটির (China West Normal University) শুয়াংহং লি (Shuanghong Li), ইয়ংলিয়াং সং (Yongliang Song) ও সহকর্মীরা প্রশ্নটির মীমাংসা করতে উদ্যোগী হন SDO-র HMI ক্যামেরা দিয়ে, যা 15 বছরেরও বেশি সময় ধরে প্রতি 45 সেকেন্ডে সূর্যের দৃশ্যমান পৃষ্ঠের ছবি তুলেছে, প্রায় আধা আর্কসেকেন্ড চওড়া পিক্সেলে (আর্কসেকেন্ড হলো অতি ক্ষুদ্র একটি কোণ, এক ডিগ্রির 1/3600 ভাগ)।

তাঁদের পদ্ধতি ইচ্ছাকৃতভাবে সরল। শিখা-উদ্গীরণকারী অঞ্চলের প্রতিটি পিক্সেলের জন্য তাঁরা সময়ের সঙ্গে এর উজ্জ্বলতা অনুসরণ করেন, ধীরে বদলানো পটভূমি বিয়োগ করেন এবং স্পন্দন খোঁজেন। শিখা চলাকালীন সবচেয়ে জোরালো স্পন্দনটি যদি তার আগের ও পরের স্পন্দনগুলো থেকে তাদের বিক্ষেপের (scatter) অন্তত ছয়গুণ ব্যবধানে আলাদা হয়ে দাঁড়ায়, তাহলে পিক্সেলটিকে জ্বলে ওঠা বলে গণ্য করা হয়। মহাজাগতিক রশ্মির আঘাত আর গোলমেলে পিক্সেল এড়াতে এক বা দুই পিক্সেলের বিচ্ছিন্ন কণাগুলো বাদ দেওয়া হয়। প্রতিটি শিখার জন্য একই সীমা প্রযোজ্য।

তাঁরা একটি কঠিন নমুনা বেছে নেন: জানুয়ারি 2011 থেকে মে 2025-এর মধ্যে 769টি সক্রিয় অঞ্চল (active regions) — সৌরকলঙ্কের চারপাশের যে চৌম্বকীয় এলাকায় শিখার উৎপত্তি হয় — যেগুলো বাছাই করা হয়েছে সবচেয়ে কম সক্রিয়গুলোর মধ্য থেকে, এবং যার প্রতিটি দশটির কম শিখা তৈরি করেছে। তাতে পাওয়া যায় 1,951টি শিখা — B শ্রেণির (নমুনার সবচেয়ে দুর্বল শ্রেণি) 547টি, C শ্রেণির 1,316টি, M শ্রেণির 88টি, আর X-শ্রেণির দৈত্যাকার শিখা একটিও নয়।

প্রতি দুটিতে একটি

1,951টি শিখার মধ্যে 1,012টি শ্বেত আলোয় জ্বলে উঠেছিল: 51.9%। শিখার আকারের সঙ্গে অনুপাতটি বাড়ে: B শ্রেণিতে 36.9%, C শ্রেণিতে 55.9% এবং M শ্রেণিতে 85.2%। লেখকেরা লিখেছেন, “প্রথমবারের মতো” দেখা গেল যে শ্বেত-আলোক নিঃসরণ এমনকি B-শ্রেণির শিখাগুলোর মধ্যেও ব্যাপক।

শান্ত অঞ্চলগুলোর দুই-তৃতীয়াংশ (769টির মধ্যে 508টি) অন্তত একটি শ্বেত-আলোক শিখা তৈরি করেছিল। একটি অঞ্চল যত বেশি শিখা তৈরি করেছে, সম্ভাবনা তত বেশি: একটিমাত্র শিখাযুক্ত অঞ্চলের 43.6%, দুটি শিখাযুক্তের 68.1%, তিনটির 76.5%, চারটির 86.1%, আর ছয় বা তার বেশি শিখাযুক্ত অঞ্চলের প্রায় সবগুলোই। বছরওয়ারি হারটি নমুনাভুক্ত অঞ্চলগুলোর সৌরকলঙ্কের সংখ্যাকে ঘনিষ্ঠভাবে অনুসরণ করেছে (সহসম্বন্ধ r ≈ 0.85)। অক্ষাংশের প্রতি এর কোনো পক্ষপাত দেখা যায়নি, আর এটি সৌরচক্র অনুসরণ করেছে: চক্র 24-এ প্রায় 57% শিখা, চক্র 25-এ এখন পর্যন্ত 45%।

চোখের সামনেই লুকিয়ে

এত দীর্ঘ সময় ধরে এগুলো কেন চোখ এড়িয়ে গিয়েছিল? জ্বলে ওঠা অংশগুলো, যেগুলোকে লেখকেরা কার্নেল (kernels) বলেন, অতিক্ষুদ্র: বেশিরভাগই 2 বর্গ আর্কসেকেন্ডের কম (মোটামুটি ক্যামেরার আটটি পিক্সেল), কখনোই 5 বর্গ আর্কসেকেন্ডের বেশি নয়। এগুলো বেশিরভাগ ক্ষেত্রে স্থায়ী হয় 6 থেকে 16 মিনিট এবং পৃষ্ঠকে উজ্জ্বল করে মাত্র 3 থেকে 20%, সাধারণত 6 থেকে 9% — ঠিক সেই 8% সীমার আশপাশে, যা আগের অনেক গবেষণা শনাক্তকরণ ঘোষণার জন্য ব্যবহার করত।

সবচেয়ে বড় কথা, এদের বেশিরভাগই থাকে সৌরকলঙ্কের বাইরে, শান্ত সূর্যে: B-শ্রেণির শিখার কার্নেলের 91.4%, C-শ্রেণির 86.1% আর M-শ্রেণির শিখারও 74.4%। সেখানে, এমনিতেই উজ্জ্বল পটভূমির বিপরীতে, বৈসাদৃশ্য দুর্বল এবং চোখে দেখে ধরা কঠিন। আর যখন একটি শিখার একাধিক কার্নেল থাকে, সেগুলো সাধারণত পরস্পরের সঙ্গে তাল না মিলিয়ে উজ্জ্বল হয়, তাই মাত্র দুটি স্ন্যাপশট তুলনা করলে কয়েকটি বাদ পড়ে যায়। ছোট শিখাগুলোর বেশিরভাগের একটিমাত্র কার্নেল থাকে; M-শ্রেণির শিখার সাধারণত তিনটির বেশি।

উজ্জ্বলতা কী ঠিক করে

তবে একটি কার্নেলের উজ্জ্বলতার সঙ্গে শিখার শ্রেণি, স্থানীয় চৌম্বকক্ষেত্র বা কার্নেলের আকারের কোনো যোগ দেখা যায় না। এর সম্পর্ক বরং কার্নেলটি কতক্ষণ স্থায়ী হয় এবং উজ্জ্বল হয়ে উঠতে কত সময় নেয়, তার সঙ্গে। লেখকদের সন্দেহ, শিখার মুহূর্তে চৌম্বক বিন্যাসই ঠিক করে গভীর বায়ুমণ্ডল কতটা দক্ষতার সঙ্গে উত্তপ্ত হবে। প্রায় অর্ধেক কার্নেলের শিখর আসে শিখার এক্স-রে সংকেতের দুটি চিহ্নিত মুহূর্তের মাঝখানে, যা উত্তাপনের একাধিক প্রক্রিয়ার মিশ্রণের ইঙ্গিত দেয়।

সূর্যের বাইরে

আবিষ্কারটির তাৎপর্য আমাদের নক্ষত্র ছাড়িয়েও যায়। শ্বেত-আলোক সৌরশিখা অন্য নক্ষত্রের শিখার মতো, আর দুর্বল নাক্ষত্রিক শিখাগুলো গোটা নক্ষত্রের আলোয় ডুবে যায়। লেখকদের প্রস্তাব, যেসব নক্ষত্রে কোনো শিখা দেখা যায়নি, সেগুলোও হয়তো সূর্যের মতোই সক্রিয়। তাঁরা নিজেদের সীমাবদ্ধতাও তালিকাভুক্ত করেন: 45 সেকেন্ডের চেয়ে সংক্ষিপ্ত বা আধা আর্কসেকেন্ডের চেয়ে ছোট যেকোনো কিছু ক্যামেরার নজর এড়িয়ে যায়, বিচ্ছিন্ন কণাগুলো বাদ দেওয়া হয়েছিল, আর নমুনায় বেশিরভাগই ছোট শিখা।

লেখকেরা উল্লেখ করেন, গবেষণাটি এসেছে ক্যারিংটনের পর্যবেক্ষণের 170 বছরেরও বেশি পরে — আর তাঁর জন্মের 200তম বার্ষিকীর বছরে।