ബ്ലാക്ക് ഹോളുകളുടെ കൂട്ടിയിടി കൂടുതൽ കണ്ടെത്താൻ ഇനി സഹായിക്കുക സാധാരണ ക്യാമറ? ലിഗോയ്ക്ക് പുതിയ പരിഹാരവുമായി ശാസ്ത്രജ്ഞർ

സാധാരണയായി ലഭിക്കുന്ന ഒരു തെർമൽ ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ച് ലേസർ ഇന്റർഫെറോമീറ്റർ ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ-വേവ് ഒബ്സർവേറ്ററിയുടെ (LIGO) നിരീക്ഷണ ശേഷി വർധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തി. ലിഗോയുടെ കണ്ണാടികളിലെ താപം മൂലമുണ്ടാകുന്ന സൂക്ഷ്മമായ മാറ്റങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്ന ഈ ലളിതമായ സാങ്കേതികവിദ്യ, കൂടുതൽ ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങൾ കണ്ടെത്താൻ സഹായിക്കും.

പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും ശക്തമായ സംഭവങ്ങളിലൊന്നായ ബ്ലാക്ക് ഹോളുകളുടെ ലയനം കണ്ടെത്തുന്ന ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും നൂതനമായ ശാസ്ത്രീയ നിരീക്ഷണ സംവിധാനങ്ങളിലൊന്നായ ലേസർ ഇന്റർഫെറോമീറ്റർ ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ-വേവ് ഒബ്സർവേറ്ററി (LIGO)യ്ക്ക് പുതിയ പരിഹാരം കണ്ടെത്തിയിരിക്കുകയാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ. കോടിക്കണക്കിന് ഡോളറിന്റെ പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യ ആവശ്യമില്ലാതെ, വിപണിയിൽ ലഭിക്കുന്ന ഒരു സാധാരണ തെർമൽ ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ച് ലിഗോയുടെ നിരീക്ഷണ ശേഷി വർധിപ്പിക്കാമെന്നാണ് പുതിയ കണ്ടെത്തൽ.

കാലിഫോർണിയ സർവകലാശാലയിലെ റിവർസൈഡിലെ ജോനാഥൻ റിച്ചാർഡ്സന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഗവേഷക സംഘമാണ് ഈ പുതിയ രീതി വികസിപ്പിച്ചത്. സാധാരണയായി ലഭിക്കുന്ന ഇൻഫ്രാറെഡ് തെർമൽ ഇമേജിങ് ക്യാമറകളും കമ്പ്യൂട്ടർ മോഡലുകളും ഉപയോഗിച്ച് ലിഗോയുടെ കണ്ണാടികളിൽ ഉണ്ടാകുന്ന സൂക്ഷ്മമായ ചൂട് വ്യതിയാനങ്ങൾ കണ്ടെത്താനും പരിഹരിക്കാനും കഴിയുമെന്ന് സംഘം തെളിയിച്ചു. ലിഗോയുടെ വരാനിരിക്കുന്ന അപ്‌ഗ്രേഡിൽ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉൾപ്പെടുത്തിയാൽ നിരീക്ഷണ പരിധി ഏകദേശം 3.3 കോടി പ്രകാശവർഷം വരെ വർധിപ്പിക്കാനാകുമെന്നാണ് ഗവേഷകരുടെ വിലയിരുത്തൽ.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വലിപ്പവുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ ഇത് ചെറിയൊരു വർധനയായി തോന്നാമെങ്കിലും, മൂന്ന് അളവുകളിൽ വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചത്തിൽ ചെറിയൊരു ദൂര വർധന പോലും വലിയൊരു പ്രദേശം നിരീക്ഷിക്കാൻ സഹായിക്കും. ഇതിലൂടെ ലിഗോയ്ക്ക് കൂടുതൽ ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങൾ കണ്ടെത്താനും ഇതുവരെ കാണാനാകാത്ത നിരവധി കോസ്മിക് സംഭവങ്ങളെ പഠിക്കാനും സാധിക്കും.

എങ്ങനെയാണ് ലിഗോ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്?

ബ്ലാക്ക് ഹോളുകൾ കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോഴോ ന്യൂട്രോൺ നക്ഷത്രങ്ങൾ ലയിക്കുമ്പോഴോ ഉണ്ടാകുന്ന സ്ഥല-കാലത്തിലെ ചെറിയ തരംഗങ്ങളെയാണ് ലിഗോ കണ്ടെത്തുന്നത്. അമേരിക്കയിലെ വാഷിങ്ടൺ, ലൂസിയാന സംസ്ഥാനങ്ങളിലുള്ള രണ്ട് നിരീക്ഷണ കേന്ദ്രങ്ങളാണ് ഇതിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഓരോ ലിഗോ ഡിറ്റക്ടറിലും നാല് കിലോമീറ്റർ നീളമുള്ള രണ്ട് തുരങ്കങ്ങളിലൂടെ ലേസർ കിരണങ്ങൾ അയയ്ക്കുന്നു. തുരങ്കങ്ങളുടെ അറ്റത്തുള്ള അത്യന്തം കൃത്യതയോടെ നിർമിച്ച കണ്ണാടികളിൽ നിന്ന് ലേസർ തിരിച്ചുവരുന്നു. ഭൂമിയിലൂടെ ഒരു ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗം കടന്നുപോകുമ്പോൾ ഒരു തുരങ്കം ചെറിയ തോതിൽ നീളുകയും മറ്റൊന്ന് ചുരുങ്ങുകയും ചെയ്യും. ഇതുമൂലം ലേസർ പ്രകാശത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന അതിസൂക്ഷ്മമായ മാറ്റങ്ങളാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ വിശകലനം ചെയ്യുന്നത്. ഈ സിഗ്നലുകൾ വളരെ ചെറുതായതിനാൽ ഓരോ പ്രകാശകണികയും നിർണായകമാണ്. അതിനാലാണ് ലിഗോയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന കണ്ണാടികൾ 99.9999 ശതമാനം വരെ ലേസർ പ്രകാശം തിരിച്ചുവിടാൻ കഴിയുന്ന തരത്തിൽ നിർമിച്ചിരിക്കുന്നത്.

എന്നാൽ ഇത്രയും മികച്ച കണ്ണാടികൾക്കും ഒരു ചെറിയ പരിമിതിയുണ്ട്. ശക്തമായ ലേസർ പ്രകാശത്തിലെ ചെറിയൊരു ഭാഗം പോലും കണ്ണാടികൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. ഇതിൽ നിന്നുള്ള ചൂട് കണ്ണാടിയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ഏതാനും നാനോമീറ്റർ മാത്രം വരുന്ന ചെറിയ വളവ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഈ വ്യതിയാനം ലേസർ കിരണത്തെ ബാധിക്കുകയും ലിഗോയുടെ സംവേദനക്ഷമത കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഈ ചൂട് വ്യതിയാനം നിയന്ത്രിക്കാൻ കണ്ണാടിയുടെ പിന്നിൽ കൃത്യമായ അളവിൽ ചൂട് നൽകാമെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് നേരത്തെ അറിയാമായിരുന്നു. എന്നാൽ അതിനായി ആദ്യം കണ്ണാടിയിൽ ഉണ്ടാകുന്ന രൂപമാറ്റം വളരെ കൃത്യമായി അളക്കേണ്ടതായിരുന്നു വെല്ലുവിളി. ഇവിടെയാണ് സാധാരണ തെർമൽ ക്യാമറയുടെ സഹായം നിർണായകമാകുന്നത്. ചെലവേറിയ പുതിയ ഉപകരണങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കാതെ തന്നെ നിലവിലുള്ള പ്രശ്നത്തിന് ലളിതമായ പരിഹാരം കണ്ടെത്താനാകുമെന്നാണ് ഈ ഗവേഷണം തെളിയിക്കുന്നത്.

പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും അക്രമാസക്തമായ സംഭവങ്ങളെ “കേൾക്കാൻ” മനുഷ്യരെ സഹായിക്കുന്ന ലിഗോയുടെ ശേഷി വർധിപ്പിക്കുന്ന ഈ കണ്ടെത്തൽ, വലിയ ശാസ്ത്രീയ മുന്നേറ്റങ്ങൾ എല്ലായ്പ്പോഴും വലിയ ചെലവുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ നിന്നല്ല, ചിലപ്പോൾ ലളിതമായ ആശയങ്ങളിൽ നിന്നുമാകാമെന്നതിന് ഉദാഹരണമാണ്.