శాస్త్ర విజ్ఞానము

న్యూట్రాన్ తారలకి, మైక్రోవేవ్ తరంగాలకి మధ్య సంబంధం ఉండొచ్చన్న ఆలోచన మొట్టమొదటి సారిగా 1964 లో జరిగిన ఒక పరిశీలనతో మొదలయ్యింది. అంతరిక్షంలో కొన్ని దిశల నుండి వస్తున్న రేడియో తరంగాలలో అత్యంత వేగవంతమైన ఆటుపోట్లు (fluctuations) ఉండడం కనిపించింది. ఆకాశంలో అక్కడక్కడ కనిపించే ఈ “రేడియో తళుకుల” గురించి అప్పట్నుంచి చాలా పరిశీలనలు జరిగాయి. బ్రిటిష్ ఖగోళశాస్త్రవేత్త ఆంటొనీ హెవిష్ నిర్మించిన ఒక ప్రత్యేకమైన రేడియో దూరదర్శినితో మైక్రోవేవ్ తరంగాలలోని వేగవంతమైన మార్పులని మరింత నిశితంగా పరిశీలించడానికి వీలయ్యింది. మూడు ఎకరాల మైదానంలో 2,048 విభిన్న ’డిష్’ లని ఏర్పాటు చేయించాడు. జులై 1967 లో ఈ మహా (ఆరోజుల్లో) రేడియో టెలిస్కోప్ వినియోగం మొదలయ్యింది.

కొత్త దూరదర్శిని ప్రారంభోత్సవం జరిగి నెల కూడా తిరక్క ముందే జోసెలిన్ బెల్ అనే పీజీ విద్యార్థి ఓ ఆసక్తికరమైన విషయాన్ని కనుక్కుంది. వేగా (Vega, ఇదే భారతీయ సంప్రదాయంలోని ’అభిజిత్’ నక్షత్రం), ఆల్టెయిర్ (Altair) నక్షత్రాలకి మధ్యగా ఒక చోటి నుండి మైక్రోవేవ్ తరంగాల స్ఫోటాలు (bursts) రావడం కనిపించింది. ఇవి చాలా క్లుప్తమైన స్ఫోటాలు. ఒక్కొక్కదాని వ్యవధి సెకనులో ముప్పై వంతు మాత్రమే. ఈ స్ఫోటాలు ఆగాగి వస్తున్నాయి. స్ఫోటాలు- నిశ్శబ్దం- స్ఫోటాలు-నిశ్శబ్దం- ఇలా వస్తున్నాయి. కచ్చితమైన క్రమంతో వస్తున్నాయి. ఈ సందేశం యొక్క ఆవృత్తి కాలాన్ని చాలా కచ్చితంగా 1.33730109 సెకనులు అని నిర్ణయించారు.

అంత కచ్చితమైన ఆవృత్తితో విశ్వంలో ఒక మూలం నుండి సందేశాలు రావడం చూసి మొదట శాస్త్ర ప్రపంచం ఆశ్చర్యపోయింది. అవి ఏ నాగరక జీవులో పంపిస్తున్న సందేశాలేమోనని ఊహాగానాలు కూడా బయలుదేరాయి. (ఆ ఊహాగానం కార్ల్ సాగన్ మేధస్సులో ’కాంటాక్ట్’ అనే నవలగా, తదనంతరం అదే పేరుతో సినిమాగా కూడా వెలువడింది. ఆ నవలలో కథానాయిక డా ఎల్లీ ఆరోవే కి స్ఫూర్తి పైన చెప్పుకున్న జోసెలిన్ బెల్ కావడం విశేషం!) కనుక ప్రకృతిలోని ఒక సహజ మూలం నుండి అంత కచ్చితమైన ఆవృత్తితో కూడుకున్న సందేశం ఏమయ్యుంటుందో అర్థం కాలేదు. స్ఫోటాలుగా (pulses) శక్తిని విడుదల చేస్తున్న వస్తువు తార అయ్యుంటుందని హెవిష్ భావించాడు. అలాంటి తారలకి పల్సార్ (pulsar) అని పేరు పెట్టాడు.

ఈ పల్సార్ తారలన్నిటికీ ఓ సామాన్య లక్షణం కచ్చితమైన ఆవృత్తితో స్ఫోటాలని వెలువరించడం. ఆ ఆవృత్తి కాలం తారకి తారకి మారడం కనిపించింది. నవంబర్ 1968 లో ఆవృత్తి కాలం 0.033089 సెకనులు ఉన్న పల్సార్ కనుక్కోబడింది. అంటే సెకనుకి ముప్పై సార్లు స్ఫోటాలని వెలువరిస్తోందన్నమాట. తదనంతరం సెకనుకి కొన్ని వందల స్ఫోటాలని వెలువరించే పల్సార్లు కూడా కనుక్కోబడ్డాయి.

కాని అంత కచ్చితమైన ఆవృత్తితో అంత క్లుప్తమైన స్ఫోటాలని వెలువరించే తారలు ఏమై ఉంటాయి? అవి ఎలా ఉంటాయి అన్న ఆలోచన బయలుదేరింది. బహుశ ఆ తార వేగంగా పరిభ్రమిస్తోందేమో? అలా గిర్రున తిరుగుతూ, ఒక్కొక్క చుట్టుకి ఒక్కొక్క స్ఫోటాన్ని వెలువరిస్తోందేమో? కాని అంత తక్కువ కాలం (సెకనులో నూరో వంతు) లో ఒక సారి ఆత్మప్రదక్షిణ చెయ్యాలంటే ఆ తార చాలా చిన్నదై ఉండాలి. తారలలో బాగా చిన్న పరిమాణం గల తార తెల్ల మరుగుజ్జు తార (white drawf). దీని గురించి అప్పటికే తెలుసు. కాని ఈ తారలు తెల్ల మరుగుజ్జు తారలు కాలేవని త్వరలోనే అర్థమయ్యింది. ఎందుకంటే అంత వేగంగా తిరిగే తారకి బలమైన గురుత్వాకర్షణ ఉండాలి. లేకపోతే ఆ వేగానికి తెల్ల మరుగుజ్జు తార అంత పెద్ద తార అయితే తునాతునియలై పేలిపోతుంది. పైగా తెల్ల మరుగుజ్జు తారల యొక్క గురుత్వం కూడా మరీ అంత ఎక్కువ కాదు.

ఇదిలా ఉండగా థామస్ గోల్డ్ అనే ఓ ఆస్ట్రియన్-అమెరికన్ ఖగోళ వేత్త ఈ పల్సార్ తారలు న్యూట్రాన్ తారలు కావచ్చని సూచించాడు. న్యూట్రాన్ తారలు పరిమాణంలో చాలా చిన్నవి. పైగా వాటికి విపరీతమైన సాంద్రత ఉండడంతో వాటి ఉపరితలం మీద ఉండే గురుత్వం చాలా ఎక్కువ. న్యూట్రాన్ తారలకి అపారమైన అయస్కాంత క్షేత్రం ఉంటుందని అంతకు ముందే చెప్పుకున్నాం. పైగా న్యూట్రాన్ తార యొక్క ఆత్మభ్రమణ అక్షం, ఈ అయస్కాంత అక్షం ఒక్కటి కానక్కర్లేదు. కనుక పరిభ్రమిస్తున్న న్యూట్రాన్ తార వేగంగా తిరుగుతున్న అయస్కాంతం లాంటిది అన్నమాట. అలా వేగంగా మారుతున్న అయస్కాంత క్షేత్రం నుండి విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు జనిస్తాయి. అలా పుట్టినవే పల్సార్ ల నుండి వెలువడే రేడియో తరంగాలు.

థామస్ గోల్డ్ మరో విషయాన్ని కూడా సిద్ధాంతీకరించాడు. మైక్రోవేవ్ తరంగాలని వెలువరిస్తున్న న్యూట్రాన్ తార క్రమంగా శక్తిని కోల్పోవడం వల్ల దాని భ్రమణ వేగం తగ్గుతూ రావాలి. అంటే దాని ఆవృత్తి కాలం పెరుగుతూ రావాలి. క్రాబ్ నెబ్యులా కి చెందిన ఒక ప్రత్యేకమైన పల్సార్ మీద చేసిన పరిశీలనలో ఈ విషయం నిజమని నిర్ధారించబడింది. ఆ తార నుండి వచ్చే స్ఫోటాలు ఒక్క రోజులో సెకనులో 36.48 బిలియన్ల వంతు కాలం నెమ్మదిస్తూ వస్తున్నాయి.

విపరీతమైన భారం, అతి చిన్న పరిమాణం, గడియరంలా కచ్చితమైన ఆవృత్తితో వెలువడే సంకేతాలు – ఈ లక్షణాలు గల పల్సార్ లు ఖగోళ విజ్ఞానంలో అత్యంత ఆసక్తికరమైన అంశాలు. ఈ న్యూట్రాన్ తారలకి తోబుట్టువులే నల్లబిలాలు (blackholes). వాటి గురించి మరో సారి...
References:
Isaac Asimov, Guide to Earth and Space.
http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/pulsars.html