विश्वाच्या पसाऱ्याचा अथक शोध

जीवसृष्टीच्या अस्तित्वाशी निगडित रहस्याची संदूक खोलणारी चावी म्हणजे हबल स्थिरांक. १९२९मध्ये एडविन हबल या शास्रज्ञाने विश्वाच्या विस्ताराचा शोध लावला. विज्ञान जसे प्रगत होत आहे, तशी या विस्ताराच्या वेगाची, ज्याला हबल स्थिरांक म्हणतात, त्याची अधिक अचूक किंमत पुढे येत आहे. सध्या ह्या हबल स्थिरांकाच्या किमतीवरून शास्त्रज्ञांना मोठे कोडे पडले आहे. दोन वेगळ्या पद्धतीने मोजलेल्या या स्थिरांकाच्या किंमतीमध्ये तफावत असल्यामुळे हबल स्थिरांकाची नक्की किंमत कोणती, हे शोधण्यासाठी गुरूत्वीय लहरींच्या वापराची प्रणाली शास्रज्ञांनी सुचवली आहे. या संशोधनाचे भारतातील प्रमुख शास्रज्ञ डॉ. सुहृद मोरे यांच्याशी साधलेला संवाद.

प्रश्न - हबल स्थिरांक म्हणजे काय? तो इतका महत्त्वपूर्ण का?

डॉ. सुहृद मोरे - विसाव्या शतकाच्या सुरुवातीला हे विश्व स्थिर आहे असा समज होता. अगदी आईन्स्टाइनपर्यंत सर्वांनीच ते गृहीत धरले होते. सन १९२९च्या दरम्यान वैज्ञानिक एडविन हबल यांनी अवकाशात दिसणाऱ्या दीर्घिकांचे अंतर व त्यांचा आपल्यापासून दूर जाण्याचा वेग मोजला. त्यांना हे दिसून आले, की जितकी दीर्घिका आपल्यापासून दूर तितकाच तिचा आपल्यासून दूर जाण्याचा वेग जास्त. या निरीक्षणांवरून विश्व विस्तारत असल्याचे माहीत झाले. ज्या प्रकारे एक फुगा फुगत असताना त्यावरील टिपके एकमेकांपासून दूर जातात त्याचप्रमाणे या दीर्घिकादेखील एकमेकांपासून दूर जातात. विश्वाची व्याप्ती समजून घेण्यासाठी हबल स्थिरांक गरजेचा आहे. कारण जेवढा हबल स्थिरांक जास्त तेवढी विश्वाची व्याप्ती कमी, तसेच विश्वाचे वयही या हबल स्थिरांकातून मिळते.

हबलने सिफीड नामक ताऱ्यांच्या तेजस्वीतेच्या फरकाहून दीर्घिकांचे पृथ्वीपासूनचे अंतर काढले होते. दीर्घिकांचा वेग व अंतर यांचा गुणोत्तर हा एक स्थिरांक असल्याचे त्याला लक्षात आले. हबलने या स्थिरांकाची किंमत ५०० किलोमीटर प्रती सेकंद प्रती मेगा पारसेक एवढी नोंदवली होती (१ मेगा पारसेक=३२ लक्ष प्रकाशवर्षे). हबल कडून सिफीड ताऱ्यांचे प्रकार नीट न ओळखल्याची गल्लत झाल्यामुळे या स्थिरांकाची किंमत त्याला अचूक मोजता नाही आली. परंतु विश्व विस्तारण पावत असल्याचा शोध लावण्याची मोठी कामगिरी त्याने पार पडली. हबल दुर्बिणीचा वापर करून या स्थिरांकाची किंमत ७४ अधिक वजा दोन किलोमीटर आहे हे शास्त्रज्ञांना दिसून आले आहे.

शास्त्रज्ञांनी विश्वाच्या अगदी सुरुवातीला उगम पावलेल्या प्रकाश म्हणजेच कॉस्मिक मायक्रोव्हेव बॅग्राउंड चा वापर करून देखील हबल स्थिरांकाचे किंमत मोजली आहे. या निरीक्षणातून मिळणारा हबल स्थिरांक ६७ अधिक वजा दोन आहे. आता आपल्याकडे हबल स्थिरांकाच्या दोन किमती आहेत. यातील बरोबर किंमत कोणती हा मोठा प्रश्न आहे. हा फरक विश्वाच्या आपल्या ज्ञानामधील काही त्रुटी असल्याचे सूतोवाच तर देत नाही ना, हे कोडे सर्व शास्त्रज्ञांना पडलेले आहे. आता आम्ही हा प्रश्न सोडविण्यासाठी गुरूत्वीय लहरींचा वापर केला आहे.

तुमच्या संशोधनाचे स्वरूप काय आहे?

आइन्स्टाईनने भाकीत केलल्या गुरूत्वीय लहरी आपण लायगो, व्हर्गो आदी डिटेक्टरच्या माध्यमातून पाहू शकतो. खरे सांगायचे झाले तर आपण या लहरी ऐकू शकतो. त्यांच्या आकारावर त्यांची तीव्रता किती असायला हवी हे लक्षात येते. ती किती तीव्रतेने आपल्या ऐकू येते त्यावरून आपण तिचे अंतर मोजू शकतो. मी इथे उभा राहून जोराने ओरडलो, तर माझ्या जवळच्या व्यक्तीला खूप मोठा आवाज येईल, तर लांबच्या व्यक्तीला तो कमी येईल. दोघांना ऐकू आलेल्या आवाजाच्या तीव्रतेच्या आधारे आपण त्यांच्यामधील अंतर मोजू शकतो. अशाच प्रकारे गुरूत्वीय लहरींच्या तीव्रतेचा उपयोग करून त्यांचे पृर्थ्वीपासूनचे अंतर आपण मोजू शकतो. म्हणून त्यांना ‘स्टॅडर्ड सायरन’ असे म्हणतात. आता प्रश्न राहतो गुरुत्त्वीय लहरींचा ज्या दीर्घिकांमधून उगम झाला त्यांचा आपल्यासुन दूर जाण्याचा वेग मोजण्याचा. मात्र यात एक अडचण आहे. आपण ज्या गुरूत्वीय लहरीं शोधल्या आहेत, त्या बहुतांशी दोन महाकाय कृष्णविवरांच्या मिलनातून तयार झाल्या आहेत. ज्या कृष्णविवरांतून प्रकाशच बाहेर पडत नाही अशा कृष्णविवरांच्या दीर्घिकेचे स्थान कसे निश्चित करणार, हा मोठा प्रश्न आहे.

दोन न्युट्रॉन ताऱ्यांच्या धडकेतून तयार होणाऱ्या गुरूत्वीय लहरीदेखील आपण पाहू शकतो. परंतू त्यांची संख्या फार कमी आहे. यावर उपाय म्हणून आम्ही गुरूत्वीय लहरी अवकाशातून ज्या दिशेने येतात, त्या भागातील सर्वच दीर्घिकांच्या वेगाचा उपयोग करण्याचे आम्ही ठरविले. यासाठी सांख्यिकी शास्त्राचा आम्हाला फार मोठा उपयोग करावा लागतो. खूप साऱ्या गुरूत्वीय लहरींचा एकत्रितपणे अभ्यास करून आपल्याला हबल स्थिरांक मिळतो. आज जो आम्हाला गुरूत्वीय लहरींचा वापरातून स्थिरांक मिळाला आहे, तो ६७ अधिक वजा सात असा आहे. ही किंमत सुरवातीच्या विश्वाच्या निरीक्षणातून मिळालेल्या हबल स्थिरांकाच्या जवळ आहे. मात्र ही अचूकता अजूनही वाढवण्याची गरज आहे. हबल स्थिरांक मोजण्याची हि प्रणाली वापरून आम्ही ४७ घटनांचा अभ्यास केला आहे. अजून घटनांची संख्या वाढली तर अधिक अचूक किंमत मिळेल.

तुमचा सहभाग काय? जगाला अचूक हबल स्थिरांक केंव्हा मिळणार?

लायगो लायगो-वर्गो-काग्रा कोलॅब्रेशनमध्ये मी जानेवारी २०२१मध्ये सामील झालो. हबल स्थिरांक मोजण्याचे प्रयत्न त्यावेळी जोमाने चालू होते. माझा अनुभव लक्षात घेऊन दीर्घिकांच्या अचूक कॅटलॉगच्या वापरासंबंधीची जबाबदारी माझ्याकडे होती. कुठल्याही दिशेले योग्य दीर्घिका कोणती, त्यासाठी कुठले गॅलक्सी कॅटलॉग वापरायचे याचे संशोधन मी केले.

माझ्या मते पुढील पाच वर्षात हबल स्थिरांकाची अचूक किंमत मिळू शकेल. सध्या आठवड्याला एक वा दोन अशा दराने गुरूत्वीय लहरींच्या घटनेची नोंद होत आहे. कारण सध्या लायगो, व्हर्गो आदी गुरूत्वीय लहरींचे डिटेक्टर अद्ययावत करण्याचे काम चालू आहे. एकदा हे अद्ययावत झाले, तर दिवसाला एक घटना नोंदविता येईल. ‘लायगो इंडिया’ची स्थापना झाल्यानंतर त्या गुरुत्त्वीय लहरींच्या उगमाची अचूक दिशाही ठरवता येईल. त्यामुळे हबल स्थिरांक मोजण्याची अचूकता वाढेल.