ശൂന്യാകാശം ശരിക്കും ശൂന്യമല്ല! 90 വർഷത്തെ രഹസ്യത്തിന് ഉത്തരം കണ്ടെത്തി ശാസ്ത്രജ്ഞർ?

അതിശക്തമായ കാന്തിക മണ്ഡലമുള്ള ഒരു ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം ശൂന്യാകാശം പൂർണ്ണമായും ശൂന്യമല്ലെന്ന് സൂചന നൽകുന്നു. 90 വർഷം പഴക്കമുള്ള വാക്വം ബൈറിഫ്രിൻജൻസ് എന്ന സിദ്ധാന്തത്തിന് ശക്തമായ തെളിവുകൾ നൽകുന്ന ഈ കണ്ടെത്തൽ, അതിശക്തമായ കാന്തിക മണ്ഡലത്തിന് ശൂന്യതയുടെ സ്വഭാവം മാറ്റാൻ കഴിയുമെന്ന് വ്യക്തമാക്കുന്നു.

നമ്മൾ ശൂന്യാകാശം എന്ന് വിളിക്കുന്ന ഇടം യഥാർഥത്തിൽ ശൂന്യമാണോ? പതിറ്റാണ്ടുകളായി ശാസ്ത്രലോകത്തെ കുഴക്കുന്ന ഈ ചോദ്യത്തിന് നിർണായകമായ സൂചന ലഭിച്ചതായി പുതിയ പഠനം. അതിശക്തമായ കാന്തിക മണ്ഡലമുള്ള ഒരു ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രത്തിൽനിന്നുള്ള പ്രകാശസിഗ്നലുകൾ പഠിച്ചാണ് ഗവേഷകർ വിചിത്രമായ കണ്ടെത്തലിലേക്ക് എത്തിയത്. അതിശക്തമായ കാന്തിക മണ്ഡലത്തിന് ശൂന്യാകാശത്തിന്റെ സ്വഭാവത്തിൽ പോലും മാറ്റം വരുത്താൻ കഴിയുമെന്നും അതുവഴി ശൂന്യമായ ഇടം ഒരു പ്രിസം പോലെ പെരുമാറി പ്രകാശത്തിന്റെ സഞ്ചാരത്തെ സ്വാധീനിക്കുമെന്നും പഠനം സൂചിപ്പിക്കുന്നു. 90 വർഷം മുമ്പ് മുന്നോട്ടുവച്ച സിദ്ധാന്തത്തിന് ലഭിച്ച ഏറ്റവും ശക്തമായ തെളിവുകളിലൊന്നാണിതെന്ന് ഗവേഷകർ പറയുന്നു.

90 വർഷം മുമ്പ് മുന്നോട്ടുവച്ച ആശയം

1936ൽ ജർമൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ വെർണർ ഹൈസൻബർഗും അദ്ദേഹത്തിന്റെ വിദ്യാർഥിയായ ഹാൻസ് ഓയ്ലറും ചേർന്നാണ് ഈ ആശയം മുന്നോട്ടുവച്ചത്. അവരുടെ സിദ്ധാന്തപ്രകാരം ശൂന്യാകാശം പൂർണമായും ശൂന്യമല്ല. ഇലക്ട്രോണുകളും അവയുടെ പ്രതിദ്രവ്യ കണങ്ങളായ പോസിട്രോണുകളും ഉൾപ്പെടുന്ന സൂക്ഷ്‍മ കണങ്ങൾ നിമിഷനേരത്തേക്ക് പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും അപ്രത്യക്ഷമാകുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരുതരം ക്വാണ്ടം ലോകം ശൂന്യാകാശത്തിനുള്ളിൽ ഉണ്ടാകാമെന്നാണ് സിദ്ധാന്തം. സാധാരണ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഈ പ്രതിഭാസം നേരിട്ട് കാണാനാകില്ല. എന്നാൽ അതിശക്തമായ കാന്തിക മണ്ഡലം ഉണ്ടാകുമ്പോൾ പ്രകാശം സഞ്ചരിക്കുന്ന രീതിയിൽ മാറ്റമുണ്ടാകാമെന്നാണ് സിദ്ധാന്തം പറയുന്നത്.

എന്താണ് വാക്വം ബൈറിഫ്രിൻജൻസ്?

ഈ പ്രതിഭാസത്തെയാണ് വാക്വം ബൈറിഫ്രിൻജൻസ് എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. അതിശക്തമായ കാന്തിക മണ്ഡലത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗങ്ങൾ ഒരു പ്രത്യേക ദിശയിലേക്ക് കൂടുതൽ ക്രമീകരിക്കപ്പെടുന്നതാണ് ഇതിന്റെ പ്രധാന സവിശേഷത. ഭൂമിയിൽ മനുഷ്യർക്ക് സൃഷ്ടിക്കാനാകുന്ന ഏറ്റവും ശക്തമായ കാന്തിക മണ്ഡലത്തേക്കാൾ 100 ദശലക്ഷത്തിലധികം മടങ്ങ് ശക്തിയുള്ള മണ്ഡലം വേണം ഈ പ്രതിഭാസം കണ്ടെത്താൻ. ഇവിടെയാണ് കാന്തിക നക്ഷത്രങ്ങൾ അഥവാ മാഗ്നറ്റാറുകൾ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് നിർണായകമാകുന്നത്.

പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും ശക്തമായ കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങൾ

വലിയ നക്ഷത്രങ്ങൾ പൊട്ടിത്തെറിച്ചശേഷം അവശേഷിക്കുന്ന നഗരവലുപ്പത്തിലുള്ള അതിസാന്ദ്ര നക്ഷത്രാവശിഷ്ടങ്ങളാണ് മാഗ്നറ്റാറുകൾ. പ്രപഞ്ചത്തിൽ ഇതുവരെ കണ്ടെത്തിയതിൽ ഏറ്റവും ശക്തമായ കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളാണ് ഇവയ്ക്കുള്ളത്. ഭൂമിയിൽ പുനഃസൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയാത്ത അതിശക്തമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഭൗതികശാസ്ത്ര നിയമങ്ങൾ പരിശോധിക്കാൻ മാഗ്നറ്റാറുകൾ പ്രകൃതിദത്ത പരീക്ഷണശാലകളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. “നമ്മൾ ഇനി ജ്യോതിശാസ്ത്ര വസ്തുക്കളെ മാത്രം പഠിക്കുന്നില്ല. പ്രകൃതിയുടെ നിയമങ്ങൾ പരിശോധിക്കാൻ അവയെ ഉപയോഗിക്കുകയാണ്,” പഠനത്തിന്റെ സഹരചയിതാവായ മിഷേല നെഗ്രോ പറഞ്ഞു.

എക്സ്-റേ നിരീക്ഷണം നിർണായകമായി

ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ സൂചനകൾ നേരത്തെയും ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ലഭിച്ചിരുന്നു. 2017ൽ ചിലിയിലെ വെരി ലാർജ് ടെലിസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് ഭൂമിയിൽനിന്ന് ഏകദേശം 400 പ്രകാശവർഷം അകലെയുള്ള ഒരു ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രത്തിൽ പ്രകാശത്തിന്റെ ധ്രുവീകരണത്തിൽ പ്രത്യേകതകൾ കണ്ടെത്തിയിരുന്നു. എന്നാൽ അന്നത്തെ നിരീക്ഷണങ്ങൾ നിർണായക തെളിവായി കണക്കാക്കാൻ കഴിഞ്ഞില്ല. ഇതിനായി ഉയർന്ന ഊർജമുള്ള എക്സ്-റേകളുടെ ധ്രുവീകരണം പരിശോധിക്കേണ്ടതുണ്ടായിരുന്നു. 2021ൽ നാസ വിക്ഷേപിച്ച ഇമേജിങ് എക്സ്-റേ പോളറിമെട്രി എക്സ്പ്ലോറർ ആണ് ഇതിനായി നിർണായകമായ ഉപകരണം നൽകിയത്. ഉയർന്ന ഊർജമുള്ള എക്സ്-റേകളുടെ ധ്രുവീകരണം അളക്കുന്നതിനായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത മൂന്ന് ടെലിസ്കോപ്പുകളാണ് ഇതിലുള്ളത്.

മാഗ്നറ്റാറിൽ നിന്ന് നിർണായക സൂചന

2025 മാർച്ചിലും ഏപ്രിലിലും ഗവേഷകർ 1ഇ 1547-5408 എന്ന മാഗ്നറ്റാറിനെ വിശദമായി നിരീക്ഷിച്ചു. രണ്ട് സെക്കൻഡിൽ ഒരിക്കൽ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന ഈ മാഗ്നറ്റാർ സ്ഥിരമായി റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതിനാലും ശ്രദ്ധേയമാണ്. ഇമേജിങ് എക്സ്-റേ പോളറിമെട്രി എക്സ്പ്ലോററിൽനിന്നുള്ള വിവരങ്ങൾക്ക് പുറമെ അന്താരാഷ്ട്ര ബഹിരാകാശ നിലയത്തിലെ എക്സ്-റേ ടെലിസ്കോപ്പിൽനിന്നും ഓസ്ട്രേലിയയിലെ മുറിയാങ് റേഡിയോ ടെലിസ്കോപ്പിൽനിന്നും ദക്ഷിണാഫ്രിക്കൻ റേഡിയോ ആസ്ട്രോണമി ഒബ്സർവേറ്ററിയിൽനിന്നുമുള്ള വിവരങ്ങളും ഗവേഷകർ ഉപയോഗിച്ചു.

രണ്ട് കണ്ടെത്തലുകൾ നിർണായകം

മാഗ്നറ്റാറിൽനിന്നുള്ള എക്സ്-റേകൾ സമാനമായ മറ്റ് നക്ഷത്രസ്രോതസുകളേക്കാൾ ഏകദേശം മൂന്ന് മടങ്ങ് ശക്തമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ടതായി കണ്ടെത്തി. ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽനിന്നുള്ള സാധാരണ പ്രകാശവിതരണ മാതൃകകൾക്ക് ഈ ശക്തമായ ധ്രുവീകരണം വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയില്ല. രണ്ടാമതായി, എക്സ്-റേകളിലെ ധ്രുവീകരണത്തിന്റെ ദിശ നക്ഷത്രത്തിന്റെ കാന്തിക മണ്ഡലത്തിന്റെ ദിശയുമായി പൊരുത്തപ്പെട്ടു. റേഡിയോ തരംഗങ്ങളിൽ നേരത്തെ കണ്ടെത്തിയ ധ്രുവീകരണ രീതിയുമായും ഇത് സാമ്യം പുലർത്തി. ഈ രണ്ട് നിരീക്ഷണങ്ങളും ഒരുമിച്ച് പരിഗണിക്കുമ്പോൾ വാക്വം ബൈറിഫ്രിൻജൻസാണ് ലഭിച്ച വിവരങ്ങൾക്ക് ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ വിശദീകരണമെന്ന് ഗവേഷകർ വിലയിരുത്തുന്നു.

90 വർഷത്തെ കാത്തിരിപ്പിന് വിരാമമാകുമോ?

പുതിയ കണ്ടെത്തൽ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ അടിസ്ഥാന സിദ്ധാന്തങ്ങൾക്ക് വലിയ പ്രാധാന്യമുള്ളതാണെന്നാണ് ഗവേഷകരുടെ വിലയിരുത്തൽ. ഭൂമിയിൽ പരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയാത്ത സാഹചര്യങ്ങളിൽ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ പ്രവചനങ്ങൾ പരിശോധിക്കാൻ മാഗ്നറ്റാറുകൾ സഹായിക്കുകയാണ്. 2007 മുതൽ 1ഇ 1547-5408നെ പഠിച്ചുവരുന്ന ദക്ഷിണാഫ്രിക്കൻ റേഡിയോ ആസ്ട്രോണമി ഒബ്സർവേറ്ററിയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഫെർണാണ്ടോ കാമിലോയ്ക്കും ഈ കണ്ടെത്തലിന് പ്രത്യേക പ്രാധാന്യമുണ്ട്. അന്ന് മാഗ്നറ്റാറിൽനിന്നുള്ള റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾ ആദ്യമായി കണ്ടെത്തിയപ്പോൾ, ഭാവിയിലെ നിരീക്ഷണങ്ങൾ രസകരമായ വിവരങ്ങൾ നൽകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിച്ചിരുന്നെങ്കിലും 20 വർഷത്തിനുശേഷം ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിലെ ഒരു അടിസ്ഥാന പ്രവചനം പരിശോധിക്കാൻ ഈ നക്ഷത്രം സഹായിക്കുമെന്ന് കരുതിയിരുന്നില്ലെന്ന് അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു.

കൂടുതൽ തെളിവുകൾ തേടി ശാസ്ത്രജ്ഞർ

പുതിയ കണ്ടെത്തൽ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിനായി ഭാവിയിലെ ബഹിരാകാശ ദൗത്യങ്ങളിൽനിന്നുള്ള വിവരങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാനാണ് ഗവേഷകരുടെ പദ്ധതി. നിർദേശിക്കപ്പെട്ട ഗ്ലോബ് ഓർബിറ്റിങ് സോഫ്റ്റ് എക്സ്-റേ പോളറിമീറ്റർ ദൗത്യത്തിൽനിന്നുള്ള വിവരങ്ങളും മെച്ചപ്പെടുത്തിയ കംപ്യൂട്ടർ മാതൃകകളും ഇതിനായി ഉപയോഗിക്കാനാണ് ഉദ്ദേശിക്കുന്നത്. മാഗ്നറ്റാറുകൾക്ക് ചുറ്റുമുണ്ടാകുന്ന മറ്റ് പ്രതിഭാസങ്ങളിൽനിന്ന് വാക്വം ബൈറിഫ്രിൻജൻസിന്റെ സിഗ്നൽ വേർതിരിച്ചറിയാൻ ഈ വിവരങ്ങൾ സഹായിക്കുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്. ഹൈസൻബർഗ് മുന്നോട്ടുവച്ച ആശയത്തിന് ഏകദേശം 90 വർഷങ്ങൾക്കുശേഷം അതിന്റെ രഹസ്യം പൂർണമായി പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന പ്രതീക്ഷയിലാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ. പഠനം ഓഗസ്റ്റ് 5ന് നേച്ചർ ജേണലിലാണ് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്.