கருந்துளை என்றால் என்ன, அது எவ்வாறு செயல்படுகிறது?
கருந்துளைகள் பிரபஞ்சத்தில் உள்ள மிகவும் கவர்ச்சிகரமான மற்றும் மர்மமான நிகழ்வுகளில் ஒன்றாகும். ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் தனது பொது சார்பியல் கோட்பாட்டை வெளியிட்ட சிறிது காலத்திற்குப் பிறகு, 1916-ல் வானியற்பியலாளர், கோட்பாட்டாளர் மற்றும் கணிதவியலாளரான கார்ல் ஸ்வார்ஸ்ஷில்ட் என்பவரால் இந்தக் கருத்து முதன்முதலில் முன்மொழியப்பட்டது. நமது அன்றாட வாழ்க்கையிலிருந்து வெகு தொலைவில் இருப்பதாகத் தோன்றினாலும், கருந்துளைகளைப் புரிந்துகொள்வது, பிரபஞ்சத்தை ஆளும் இயற்பியலின் அடிப்படை விதிகள் குறித்த ஆழமான புரிதலை வழங்க முடியும்.
கருந்துளை என்றால் என்ன?
சுருக்கமாகச் சொன்னால், கருந்துளை என்பது கால-வெளியில் உள்ள ஒரு பகுதியாகும், அங்கு ஈர்ப்பு விசை மிகவும் வலிமையாக இருப்பதால், ஒளி உட்பட எதுவும் அதிலிருந்து தப்பிக்க முடியாது. ஒரு மிகப் பெரிய நட்சத்திரம் அதன் வாழ்க்கைச் சுழற்சியின் முடிவில் ஈர்ப்புச் சரிவுக்கு உள்ளாகும் போது கருந்துளைகள் உருவாகின்றன. ஒரு பெரிய நட்சத்திரத்தில் அணு எரிபொருள் தீர்ந்துவிடும்போது, அதை ஒன்றாகப் பிணைத்திருக்கும் மற்ற விசைகளை விட அதன் ஈர்ப்பு விசை மிகவும் வலிமையாகிவிடுகிறது. இதனால் அந்த நட்சத்திரம், அதன் நிறை மிகச் சிறிய கனஅளவிற்குள் சுருக்கப்படும் ஒரு ஒற்றைப்புள்ளி எனப்படும் நிலைக்குச் சரிந்துவிடுகிறது.
ஒற்றைப்புள்ளியைச் சுற்றி "நிகழ்வு எல்லை" எனப்படும் ஒரு எல்லை உள்ளது. நிகழ்வு எல்லை என்பது திரும்ப முடியாத ஒரு புள்ளியாகும்; ஒரு பொருள் நிகழ்வு எல்லையைக் கடந்துவிட்டால், அது கருந்துளைக்குள் உறிஞ்சப்பட்டு, அதிலிருந்து தப்பிக்க முடியாது. ஒற்றைப்புள்ளியிலிருந்து நிகழ்வு எல்லை வரையிலான தூரம் ஷ்வார்ஸ்சைல்ட் ஆரம் (Rs) என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது கருந்துளையின் நிறையின் நேரடிச் சார்பாகும்.
கருந்துளை அமைப்பு
ஒரு கருந்துளை பொதுவாக இரண்டு முக்கியப் பகுதிகளைக் கொண்டதாக விவரிக்கப்படுகிறது: ஒருமைப்புள்ளி மற்றும் நிகழ்வு எல்லை.
1. ஒருமைப்பாடு:
ஒருமைப்புள்ளி என்பது ஒரு கருந்துளையின் மையமாகும், அங்கு அனைத்து நிறையும் ஒரு நுண்ணிய வெளியில் சுருக்கப்படுகிறது. இந்த நிலையில், வெளி-காலத்தின் அடர்த்தியும் வளைவும் முடிவிலியாகின்றன, மேலும் நாம் அறிந்த இயற்பியல் விதிகள் (ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் கோட்பாடு உட்பட) அவற்றின் செல்லுபடியை இழக்கின்றன.
2. நிகழ்வு எல்லை:
நிகழ்வு எல்லை என்பது, ஒளி உட்பட தகவல்களின் ஓட்டம் தப்பித்துச் செல்ல முடியாத அளவுக்கு ஈர்ப்பு விசை வலுப்பெறும் ஒரு எல்லையாகும். நிகழ்வு எல்லையைக் கடக்கும் எதுவும், எந்தவொரு தடயத்தையும் விட்டுச் செல்லாமல், அந்த ஒற்றைப்புள்ளிக்குள் உறிஞ்சப்படுகிறது.
கருந்துளை வகைப்பாடு
கருந்துளைகளை அவற்றின் நிறையின் அடிப்படையில் வகைப்படுத்தலாம்:
1. விண்மீன் கருந்துளைகள்:
ஒரு பிரம்மாண்டமான நட்சத்திரத்தின் வாழ்க்கைச் சுழற்சியின் முடிவில் அதன் மையப்பகுதி சரிந்துவிடும்போது இந்த வகை கருந்துளை உருவாகிறது. விண்மீன் கருந்துளைகள் பொதுவாக சூரியனின் நிறையைப்போல் 3 முதல் பல பத்து மடங்கு வரையிலான நிறைகளைக் கொண்டிருக்கும்.
2. இடைநிலைக் கருந்துளைகள்:
இந்த வகை, விண்மீன் கருந்துளையை விடப் பெரியதாகவும், மீப்பெரும் கருந்துளையை விடச் சிறியதாகவும் உள்ளது. ஒரு இடைநிலைக் கருந்துளையின் நிறை, நூற்றுக்கணக்கான சூரிய நிறைகள் முதல் ஆயிரக்கணக்கான சூரிய நிறைகள் வரை இருக்கும். இந்த நிகழ்வுக்கான எடுத்துக்காட்டுகள் அரிதானவை, மேலும் அவை எவ்வாறு உருவாகின்றன என்பது இன்னும் தெளிவாகத் தெரியவில்லை.
3. மீப்பெரும் கருந்துளைகள்:
இந்த வகை கருந்துளைகள் பொதுவாக நமது பால்வழி மண்டலம் உட்பட விண்மீன் மண்டலங்களின் மையத்தில் காணப்படுகின்றன. அவற்றின் நிறைகள் சூரியனின் நிறையை விட பில்லியன் கணக்கான மடங்கு அதிகமாக இருக்கலாம். மீப்பெரும் கருந்துளைகளின் உருவாக்கம் குறித்த கோட்பாடுகளில், பல விண்மீன் கருந்துளைகள் ஒன்றிணைதல் மற்றும் பெருமளவிலான அண்ட வாயு மற்றும் தூசியின் திரட்சி ஆகியவை அடங்கும்.
கருந்துளைகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன?
பொருள்கள் அல்லது பருப்பொருள்கள் ஒரு கருந்துளையை நெருங்கும் போது, அவை ஒரு சக்திவாய்ந்த ஈர்ப்பு விசையை எதிர்கொள்கின்றன. இருப்பினும், நிகழ்வு எல்லையைக் கடப்பதற்கு முன்பு, இந்தப் பருப்பொருள்கள் உடனடியாக உள்ளிழுக்கப்படாமல், கருந்துளையைச் சுற்றி ஒரு திரள்வட்டை உருவாக்குகின்றன. இந்தத் திரள்வட்டு, உராய்வு மற்றும் தீவிர ஈர்ப்பு அழுத்தத்தால் மிக அதிக வெப்பநிலைக்குச் சூடாக்கப்பட்ட பருப்பொருள்களைக் கொண்டுள்ளது; இது பெரும்பாலும் எக்ஸ்-கதிர்கள் வடிவில் அதிக அளவிலான கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறது.
கருந்துளைகளுடன் அடிக்கடி தொடர்புடைய மற்றொரு நிகழ்வு, காலத்தின் சார்பியல் அல்லது கால நீட்சி ஆகும். ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் கோட்பாட்டின்படி, மிகவும் வலிமையான ஈர்ப்புப் புலங்களில் காலம் மெதுவாக நகர்கிறது. எனவே, ஒரு கருந்துளையிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள ஒரு பார்வையாளருக்கு, நிகழ்வு எல்லைக்கு அருகில் உள்ள பொருட்களுக்குக் காலம் நின்றுவிட்டது போல் தோன்றும். இதற்கு நேர்மாறாக, ஒரு கருந்துளையை நெருங்கும் பொருட்களுக்கு, நிகழ்வு எல்லைக்கு வெளியே காலம் மிக வேகமாக நகர்கிறது.
சுற்றியுள்ள பொருட்களின் மீதான விளைவுகள்
கருந்துளைகள் தங்களைச் சுற்றியுள்ள பருப்பொருள் மற்றும் ஆற்றலில் வியத்தகு தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. கருந்துளைகளைச் சுற்றி உருவாகும் திரள்வட்டுகள், மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு வடிவில் மிகப்பெரிய அளவிலான ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன. சில சமயங்களில், திரள்வட்டிலிருந்து வரும் பொருளானது, ஒளியின் வேகத்தை நெருங்கும் வேகத்தில் பயணிக்கும் உயர் ஆற்றல் துகள்களின் பீறிடும் நீரோட்டங்களான சார்பியல் பீறிடுகளாக வெளியேற்றப்படலாம். இந்த பீறிடும் நீரோட்டங்கள், கருந்துளையைச் சுற்றியுள்ள விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் விண்மீன் திரள் கொத்துகளின் கட்டமைப்பைப் பாதிக்கக்கூடும்.
அண்டவியலில் கருந்துளைகளின் தாக்கம்
கருந்துளைகள் பற்றிய ஆய்வு, குவாண்டம் இயற்பியல் முதல் அண்டவியல் வரை அறிவியலின் பல்வேறு துறைகளில் ஆழமான தாக்கங்களைக் கொண்டுள்ளது. கருந்துளைகள் பருப்பொருள் மற்றும் ஆற்றலுடன் எவ்வாறு இடைவினை புரிகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது, பூமியில் மீண்டும் உருவாக்க முடியாத தீவிரமான நிலைமைகளை ஆய்வு செய்ய விஞ்ஞானிகளுக்கு உதவுகிறது. மேலும், இது பிரபஞ்சத்தின் அமைப்பு மற்றும் பரிணாம வளர்ச்சி பற்றிய புதிய கண்டுபிடிப்புகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.
2015-ஆம் ஆண்டில் LIGO (லேசர் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் ஈர்ப்பு அலை ஆய்வகம்) மூலம் இரண்டு கருந்துளைகள் இணைவதால் ஏற்படும் ஈர்ப்பு அலைகள் கண்டறியப்பட்டது, மிகவும் வியக்கத்தக்க கண்டுபிடிப்புகளில் ஒன்றாகும். இந்தக் கண்டுபிடிப்பு கருந்துளைகளின் இருப்பை உறுதிப்படுத்தியது மட்டுமல்லாமல், மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு மூலம் காண முடியாத அண்ட நிகழ்வுகளைக் கண்டறிந்து ஆய்வு செய்ய வழிவகுத்து, வானியலில் ஒரு புதிய சகாப்தத்தையும் திறந்தது.
மூடுகிறது
பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய அடிப்படைக் கோட்பாடுகளை இயற்பியலாளர்கள் சோதித்துப் பார்ப்பதற்கான இயற்கை ஆய்வகங்களாகக் கருந்துளைகள் விளங்குகின்றன. ஒற்றைப்புள்ளிகள் முதல் திரள்வட்டுகள் மற்றும் சார்பியல் நீரோட்டங்கள் வரை, கருந்துளைகளின் ஒவ்வொரு அம்சமும், பிரபஞ்சம் மிகப்பெரிய மற்றும் மிகச்சிறிய அளவுகளில் எவ்வாறு இயங்குகிறது என்பது குறித்த புதிய பார்வைகளை வழங்குகிறது. அவற்றின் மர்மங்கள் இன்னும் தீர்க்கப்படாமல் இருந்தாலும், இந்த வியக்கத்தக்க அண்ட நிகழ்வுகளைப் பற்றிய ஒரு முழுமையான புரிதலுக்கு நம்மை நெருக்கமாகக் கொண்டுவரும் ஆராய்ச்சிகள் தொடர்கின்றன.
