নিউট্রন তারার অভ্যন্তরে নতুন সীমা স্থাপন করা

আমরা কীভাবে এমন পরিবেশ বুঝতে পারি যা পৃথিবীতে প্রতিলিপি করা যায় না? এটি একটি চ্যালেঞ্জ যা জ্যোতির্পদার্থবিদদের সর্বদা মুখোমুখি হয়। কিছু ক্ষেত্রে, এটি মূলত বোঝার বিষয় যে কতটা ভালভাবে বোঝা যায় পদার্থবিদ্যা চরম পরিস্থিতিতে প্রযোজ্য এবং তারপর সেই সমীকরণগুলির আউটপুটকে পর্যবেক্ষণের সাথে তুলনা করা। কিন্তু এর একটি উল্লেখযোগ্য ব্যতিক্রম হল একটি নিউট্রন তারকা, যেখানে প্রাসঙ্গিক সমীকরণগুলি সম্পূর্ণরূপে জটিল হয়ে যায় এবং পর্যবেক্ষণগুলি অনেক বিশদ প্রদান করে না।

সুতরাং, যদিও আমরা নিশ্চিত যে এই দেহগুলির পৃষ্ঠের কাছে প্রায় বিশুদ্ধ নিউট্রনের একটি স্তর রয়েছে, আমরা তাদের অভ্যন্তরের গভীরে কী থাকতে পারে সে সম্পর্কে খুব অনিশ্চিত।

এই সপ্তাহে, প্রকৃতি একটি সমীক্ষা প্রকাশ করছে যা আমাদের বোঝার কাছাকাছি নিয়ে যাওয়ার চেষ্টা করে। এটি আমাদের একটি উত্তর দেয় না – এখনও অনেক অনিশ্চয়তা আছে। তবে বিজ্ঞানীরা কীভাবে বিপুল পরিসরের উত্স থেকে ডেটা নিতে পারেন এবং সেই অনিশ্চয়তাগুলি দূর করতে শুরু করতে পারেন তার প্রক্রিয়াটি দেখার এটি একটি দুর্দান্ত সুযোগ।

নিউট্রন পরে কি?

নিউট্রন নক্ষত্র গঠনকারী বস্তুটি একটি বিশাল নক্ষত্রের কেন্দ্রের কাছে আয়নিত পরমাণু হিসাবে শুরু হয়। একবার নক্ষত্রের ফিউশন বিক্রিয়াগুলি অভিকর্ষের ড্রকে মোকাবেলা করার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি উত্পাদন করা বন্ধ করে দিলে, এই বিষয়টি সঙ্কুচিত হয়ে যায়, আরও বেশি চাপের সম্মুখীন হয়। ক্রাশিং ফোর্স পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের মধ্যে সীমানা দূর করার জন্য যথেষ্ট, প্রোটন এবং নিউট্রনের একটি বিশাল স্যুপ তৈরি করে। অবশেষে, এমনকি এই অঞ্চলের ইলেকট্রনগুলিও অনেকগুলি প্রোটনে বাধ্য হয়, তাদের নিউট্রনে রূপান্তর করে।

এটি অবশেষে অভিকর্ষের নিষ্পেষণ শক্তির বিরুদ্ধে পিছনে ধাক্কা দেওয়ার জন্য একটি শক্তি সরবরাহ করে। কোয়ান্টাম মেকানিক্স নিউট্রনকে একই শক্তির অবস্থা দখল করতে বাধা দেয়, কাছাকাছি অবস্থানে, এবং এটি নিউট্রনকে কোনো কাছাকাছি আসতে বাধা দেয় এবং তাই একটি ব্ল্যাক হোলে পতনকে অবরুদ্ধ করে। কিন্তু এটা সম্ভব যে নিউট্রনের একটি ব্লব এবং একটি ব্ল্যাক হোলের মধ্যে একটি মধ্যবর্তী অবস্থা রয়েছে, যেখানে নিউট্রনের মধ্যে সীমানা ভেঙ্গে যেতে শুরু করে, যার ফলে তাদের উপাদান কোয়ার্কের বিজোড় সমন্বয় ঘটে।

এই ধরণের মিথস্ক্রিয়াগুলি শক্তিশালী শক্তি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, যা কোয়ার্ককে প্রোটন এবং নিউট্রনে একত্রে আবদ্ধ করে এবং তারপর সেই প্রোটন এবং নিউট্রনগুলিকে পারমাণবিক নিউক্লিয়াসে আবদ্ধ করে। দুর্ভাগ্যবশত, শক্তিশালী বল জড়িত গণনা অত্যন্ত ব্যয়বহুল, গণনাগতভাবে। ফলস্বরূপ, নিউট্রন নক্ষত্রে উপস্থিত শক্তি এবং ঘনত্বের মতো তাদের কাজ করা সম্ভব নয়।

কিন্তু এর মানে এই নয় যে আমরা আটকে গেছি। আমাদের কাছে শক্তিশালী শক্তির অনুমান রয়েছে যা প্রাসঙ্গিক শক্তিতে গণনা করা যেতে পারে। এবং, যদিও সেগুলি আমাদেরকে যথেষ্ট অনিশ্চয়তার সাথে রেখে যায়, এই অনিশ্চয়তাগুলিকে সীমিত করার জন্য বিভিন্ন অভিজ্ঞতামূলক প্রমাণ ব্যবহার করা সম্ভব।

কিভাবে একটি নিউট্রন তারকা তাকান

নিউট্রন নক্ষত্রগুলি তাদের ভরের জন্য অবিশ্বাস্যভাবে কম্প্যাক্ট হওয়ার জন্য উল্লেখযোগ্য, শুধুমাত্র 20 কিমি জুড়ে একটি বস্তুর ভিতরে একটি সূর্যের মূল্যের ভরের চেয়ে বেশি চাপ দেয়। সবচেয়ে কাছের যেটি আমরা জানি তা শত শত আলোকবর্ষ দূরে, এবং বেশিরভাগই অনেক বেশি দূরে। সুতরাং, এই বস্তুগুলিকে কল্পনা করার পথে খুব বেশি কিছু করা অসম্ভব বলে মনে হবে, তাই না?

না সম্পূর্ণরূপে. অনেক নিউট্রন তারা অন্য বস্তুর সাথে সিস্টেমে থাকে – কিছু ক্ষেত্রে একটি নিউট্রন তারা। এই দুটি বস্তু যেভাবে একে অপরের কক্ষপথকে প্রভাবিত করে তা আমাদের নিউট্রন তারার ভর সম্পর্কে অনেক কিছু বলতে পারে। আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশনের সাথে নাসার একটি ডেডিকেটেড নিউট্রন স্টার অবজারভেটরিও রয়েছে। NICER (নিউট্রন স্টার ইন্টেরিয়র কম্পোজিশন এক্সপ্লোরার) এক্স-রে টেলিস্কোপের একটি অ্যারে ব্যবহার করে নিউট্রন তারা ঘোরার সাথে সাথে তাদের বিস্তারিত চিত্র পেতে। এটি এটিকে ট্র্যাকের মতো জিনিসগুলি করার অনুমতি দিয়েছে৷ পৃথক হট স্পট আচরণ তারার পৃষ্ঠে।

এই কাজের জন্য আরও সমালোচনামূলকভাবে, NICER পারে স্থান-কালের বিকৃতি সনাক্ত করুন বড় নিউট্রন নক্ষত্রের চারপাশে এবং এটির আকারের একটি যুক্তিসঙ্গতভাবে সঠিক অনুমান তৈরি করতে ব্যবহার করুন। যদি এটি নিউট্রন তারার ভরের একটি দৃঢ় অনুমানের সাথে মিলিত হয়, তাহলে ঘনত্বটি বের করা সম্ভব এবং আপনি বিশুদ্ধ নিউট্রন থেকে যে ধরণের ঘনত্ব আশা করতে চান তার সাথে তুলনা করা সম্ভব।

কিন্তু নিউট্রন তারার গঠন মূল্যায়ন করার ক্ষেত্রে আমরা শুধুমাত্র ফোটনের মধ্যে সীমাবদ্ধ নই। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, মহাকর্ষীয় তরঙ্গের মাধ্যমে নিউট্রন নক্ষত্রের একত্রীকরণ সনাক্ত করা হয়েছে এবং এই সংকেতের সঠিক বিবরণগুলি একত্রিত হওয়া তারাগুলির বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে। সুতরাং, এই সংযুক্তিগুলি কিছু সম্ভাব্য নিউট্রন তারকা মডেলগুলিকে বাতিল করতেও সাহায্য করতে পারে।