নক্ষত্র থেকে ছায়াপথ

জীবনের বেশির ভাগ সময় তারার ভেতরে দুটো শক্তির টানাটানি চলে। মহাকর্ষ তারাকে ভেতরের দিকে চাপে। ফিউশনের শক্তি তাকে বাইরের দিকে ঠেলে। দুই দিকের জোর সমান থাকে, তাই তারাটা স্থির হয়ে জ্বলতে থাকে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা তারার জীবনের এই পর্যায়কে বলেন প্রধান ধারা বা মেইন সিকোয়েন্স। আমাদের সূর্যের বয়স প্রায় ৪৬০ কোটি বছর। সূর্য এখন তার জীবনের মাঝামাঝি আছে, তাই ভয়ের কিছু নেই।

একটা অবাক করা ব্যাপার আছে। সবচেয়ে বড় তারারা সবচেয়ে কম দিন বাঁচে। ভারী তারা খুব গরম আর খুব উজ্জ্বল হয়, তাই জ্বালানিও খুব তাড়াতাড়ি পুড়িয়ে ফেলে। কয়েক দশ লক্ষ বছরেই তার জ্বালানি শেষ হয়ে যায়। ছোট তারা জ্বালানি পোড়ায় ধীরে ধীরে, তাই লক্ষ কোটি বছর ধরে জ্বলতে পারে। তারার রং দেখে বোঝা যায় সে কতটা গরম। সবচেয়ে গরম তারা নীলচে সাদা। সূর্যের মতো তারা হলদে সাদা। সবচেয়ে ঠান্ডা তারা লাল।

একদিন তারার কেন্দ্রের হাইড্রোজেন ফুরিয়ে যায়। তখন সেই টানাটানির ভারসাম্য আর থাকে না। এরপর কী হবে, তা নির্ভর করে তারাটা কত ভারী তার ওপর। নিচে একটা তারা বেছে নিন, আর দেখুন তার জীবন কীভাবে শেষ হয়।

কিছু দানব তারা সব সময় একই রকম জ্বলে না। এরা একবার ফুলে ওঠে, আবার ছোট হয়ে যায়। সেই সঙ্গে এদের আলো বাড়ে আর কমে, বারবার, যেন তারাটা ধীরে ধীরে শ্বাস নিচ্ছে। এদের বলে সেফিড বিষম তারা। একবার পুরো শ্বাস নিতে এদের এক দিন থেকে কয়েক মাস পর্যন্ত সময় লাগে।

১৯১২ সালে জ্যোতির্বিজ্ঞানী হেনরিয়েটা লেভিট হার্ভার্ডে কাচের ফটোগ্রাফিক প্লেটে এই তারাগুলো নিয়ে কাজ করছিলেন। তিনি একটা নিয়ম খুঁজে পেলেন। যে সেফিড যত ধীরে ওঠানামা করে, সেটা আসলে তত বেশি উজ্জ্বল। এই নিয়মের কারণে প্রতিটি সেফিড হয়ে যায় জানা উজ্জ্বলতার একটা বাতি। তারাটার ওঠানামার সময় মাপলেই জানা যায় সে আসলে কতটা উজ্জ্বল। তারপর দেখতে হয়, আকাশে তাকে কতটা ম্লান লাগে। এই দুটো মিলিয়ে বোঝা যায় তারাটা কত দূরে। রাতে দূরের মোটরবাইকের হেডলাইট কতটা ম্লান দেখাচ্ছে, তা দেখে আমরা যেমন বুঝি বাইকটা কত দূরে, ঠিক সেভাবে।

লেভিটের এই নিয়ম দিয়েই জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা প্রথমবার আমাদের ছায়াপথের বাইরের দূরত্ব মাপতে পারলেন। এভাবেই আমরা জেনেছি, মহাবিশ্বে আরও অসংখ্য ছায়াপথ আছে, আর মহাবিশ্বটা ক্রমেই বড় হচ্ছে।

নিউট্রন তারার কথা মনে আছে? সুপারনোভার পর তারার কেন্দ্রটা চাপে গুঁড়িয়ে যা থেকে যায়, সেটাই নিউট্রন তারা। এটা মাত্র ২০ কিলোমিটারের মতো চওড়া, আর এটা লাটিমের মতো ঘোরে। অনেক নিউট্রন তারা সেকেন্ডে একবার ঘোরে। কোনো কোনোটা ঘোরে সেকেন্ডে কয়েকশো বার। নিউট্রন তারা থেকে রেডিও তরঙ্গের দুটো সরু রশ্মি বেরোয়। তারাটা ঘুরলে রশ্মি দুটোও আকাশজুড়ে ঘুরতে থাকে, বাতিঘরের আলোর মতো। রশ্মিটা পৃথিবীর ওপর দিয়ে গেলে আমরা একটা স্পন্দন পাই। তারপর আরেকটা, তারপর আরেকটা, ঘড়ির কাঁটার মতো নিয়ম করে। এমন তারাকে বলে পালসার।

প্রথম পালসারটি খুঁজে পান জসলিন বেল, ১৯৬৭ সালে। তিনি ব্যবহার করেছিলেন কাঠের খুঁটি আর তার দিয়ে বানানো একটা রেডিও টেলিস্কোপ। এই টেলিস্কোপের কথা ষষ্ঠ অধ্যায়ে আরও আছে। মিটারের পর মিটার লম্বা কাগজের চার্টে তিনি ছোট্ট একটা আঁকাবাঁকা দাগ লক্ষ করলেন। দাগটা ফিরে আসছিল ঠিক ১.৩ সেকেন্ড পরপর। সংকেতটা এতই নিয়মিত ছিল যে দলের সবাই মজা করে এর নাম দিয়েছিলেন “এলজিএম”, মানে “লিটল গ্রিন মেন” বা ছোট্ট সবুজ মানুষ। পরে বোঝা গেল, এটা আসলে একটা ঘুরন্ত তারা।

তারা মরে গেলে তার ভেতরের গ্যাস আবার মহাকাশে ছড়িয়ে পড়ে। গ্রহ নীহারিকা আর সুপারনোভা এই কাজটা করে। তারার ভেতরে তৈরি হওয়া ভারী মৌলগুলোও এই গ্যাসের সঙ্গে ছড়িয়ে যায়, যেমন কার্বন, অক্সিজেন, সিলিকন আর লোহা। এই গ্যাস আর ধুলো নতুন মেঘের সঙ্গে মেশে। সেই মেঘ থেকে আবার নতুন তারা আর নতুন গ্রহের জন্ম হয়। আমাদের পায়ের নিচের পাথর, রক্তের লোহা আর দাঁতের ক্যালসিয়াম তৈরি হয়েছিল অনেক আগের কোনো তারার ভেতরে। সেই তারারা সূর্যের জন্মের আগেই মরে গেছে। তাই বলা যায়, আমরা সবাই তারার ধুলো দিয়ে তৈরি।

যে মেঘ থেকে তারা তৈরি হয়, সেটা সব সময় একটু একটু ঘোরে। মেঘটা যত ছোট হয়, তত জোরে ঘোরে আর চ্যাপ্টা হয়ে যায়। ফলে নতুন তারার চারপাশে গ্যাস আর ধুলোর একটা চওড়া, চ্যাপ্টা চাকতি তৈরি হয়। এই চাকতির ভেতরে ধুলোর কণাগুলো একে অপরের সঙ্গে ধাক্কা খায় আর জোড়া লাগে। ধুলোর কণা জুড়ে নুড়ি হয়। নুড়ি জুড়ে পাথর হয়। পাথর জুড়ে কয়েক কিলোমিটার চওড়া বড় বড় চাঁই হয়, যাদের বলে প্ল্যানেটেসিমাল। মহাকর্ষ এই চাঁইগুলোকে টেনে এক করে, আর এভাবে গ্রহ তৈরি হয়। পুরো কাজটা শেষ হতে কয়েক কোটি বছর লাগে।

তারার কাছাকাছি জায়গাটা গরম, সেখানে বরফ জমতে পারে না। তাই সেখানে ছোট ছোট পাথুরে গ্রহ তৈরি হয়। আমাদের সৌরজগতে এরা হলো বুধ, শুক্র, পৃথিবী আর মঙ্গল। তারা থেকে দূরের জায়গাটা খুব ঠান্ডা। সেখানে পাথরের সঙ্গে বরফও জমে, তাই গ্রহগুলো অনেক বড় হয়ে ওঠে। বড় গ্রহ তার চারপাশে গ্যাসের পুরু স্তর ধরে রাখতে পারে। এরা হলো বৃহস্পতি, শনি, ইউরেনাস আর নেপচুন।

সৌরজগতের সব গ্রহ সূর্যের চারপাশে একই দিকে ঘোরে, আর প্রায় একই সমতলে থাকে। এর কারণ, সব গ্রহ তৈরি হয়েছে সেই একটা ঘুরন্ত চাকতি থেকে। এটা ঘটেছিল প্রায় ৪৬০ কোটি বছর আগে। শুধু সূর্যের নয়, অন্য তারাদেরও গ্রহ আছে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এরই মধ্যে অন্য তারার চারপাশে হাজার হাজার গ্রহ খুঁজে পেয়েছেন। আরও কত গ্রহ আছে, তা এখনো কেউ জানে না।

একটা গুচ্ছের সব তারা যেন একই পরিবারের ভাইবোন। তারা সবাই একই মেঘ থেকে, একই সময়ে জন্মেছে। তাই তাদের বয়স সমান। আমাদের থেকে তাদের দূরত্বও প্রায় সমান। তারা একই উপাদান দিয়ে তৈরি। তাদের মধ্যে পার্থক্য শুধু ভরে। কোনো তারা ভারী, কোনো তারা হালকা।

এই কারণে তারাগুচ্ছ জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের খুব কাজে লাগে। তাঁরা একই গুচ্ছের ভারী আর হালকা তারাদের মিলিয়ে দেখেন। এতে বোঝা যায়, ভরের কারণে তারার জীবন কীভাবে বদলে যায়। প্রথম অধ্যায়ে আমরা যা জেনেছি, তার অনেকটাই এভাবে জানা গেছে। তারাগুচ্ছ দুই রকমের হয়, আর এই দুই রকম গুচ্ছ একেবারেই আলাদা।

নিচের ছবিতে আকাশগঙ্গার মতো একটা ছায়াপথ পাশ থেকে দেখানো হয়েছে। ছায়াপথের চারটি উপাদান আছে। প্রতিটি উপাদানের নামে চাপ দিন, আর দেখুন সেটা ছায়াপথের কোথায় থাকে আর কী কাজ করে।

একটা বলকে সুতায় বেঁধে ঘোরান। বল যত জোরে ঘুরবে, সুতাটা তত শক্ত করে ধরে রাখতে হবে। সুতা ছেড়ে দিলে বল ছিটকে চলে যাবে। ছায়াপথের কেন্দ্রকে ঘিরে ঘুরতে থাকা তারাদের বেলাতেও তা-ই। এখানে সুতার কাজ করে মহাকর্ষ। তারা যত জোরে ছোটে, তাকে ধরে রাখতে তত বেশি মহাকর্ষ লাগে। আর মহাকর্ষ আসে পদার্থ থেকে।

তাই তারাদের গতি মাপলে বোঝা যায় ছায়াপথে কতটা পদার্থ আছে, এমনকি যে পদার্থ দেখা যায় না, তা-ও। ১৯৭০-এর দশকে ভেরা রুবিন একের পর এক ছায়াপথে এই গতি মেপেছিলেন। নিচের দুটো বোতাম চেপে দেখুন, সবাই কী আশা করেছিলেন আর তিনি কী পেলেন।

প্রতিটি ছায়াপথেই একই উত্তর মিলল। তারাগুলোকে ধরে রাখতে ছায়াপথের দরকার তার সব তারা, গ্যাস আর ধুলো মিলিয়ে যা আছে, তার কয়েক গুণ বেশি পদার্থ। এই বাড়তি পদার্থ কোনো আলোতেই দেখা যায় না। আমরা টের পাই শুধু তার মহাকর্ষের টান।

দুটোর নামেই অন্ধকারের কথা আছে, তাই অনেকে এ দুটোকে গুলিয়ে ফেলেন। আসলে এরা একেবারে আলাদা জিনিস।

আলোর চেয়ে দ্রুত আর কিছু নেই। আলো প্রতি সেকেন্ডে প্রায় ৩ লক্ষ কিলোমিটার পথ যায়। তবু মহাকাশ এত বড় যে তা পার হতে আলোরও সময় লাগে। চাঁদ থেকে আলো আসতে লাগে এক সেকেন্ডের একটু বেশি। সূর্য থেকে আসতে লাগে প্রায় আট মিনিট। আমাদের তোলা ওরিয়ন নীহারিকার ছবিতে যে আলো দেখছেন, তা রওনা দিয়েছিল প্রায় ১,৩০০ বছর আগে। আর পিনহুইল ছায়াপথের আলো রওনা দিয়েছিল প্রায় ২ কোটি ১০ লক্ষ বছর আগে।

তাই টেলিস্কোপ একটা টাইম মেশিনও বটে। যত দূরে তাকাবেন, তত অতীতের ছবি দেখবেন।

আলো চলে ঢেউয়ের মতো, তরঙ্গ হয়ে। আমরা কোন রং দেখব, তা ঠিক হয় তরঙ্গটা কত লম্বা তা দিয়ে। লাল আলোর তরঙ্গ লম্বা, নীল আলোর তরঙ্গ ছোট। কিন্তু আমাদের চোখ যে রংধনুটুকু দেখে, তা সব আলোর খুব ছোট্ট একটা অংশ। লালের ওপারে আছে অবলোহিত (ইনফ্রারেড), মাইক্রোওয়েভ আর রেডিও তরঙ্গ। বেগুনির ওপারে আছে অতিবেগুনি, এক্স-রে আর গামা রশ্মি। সব মিলিয়ে একে বলে তড়িৎচুম্বকীয় বর্ণালি। এর বেশির ভাগই আপনি রোজ ব্যবহার করেন। নিচে বর্ণালি ধরে এগিয়ে দেখুন।

একই আকাশকে একেক রকম আলো একেক রূপে দেখায়। যে মেঘ দৃশ্যমান আলোয় অন্ধকার আর ফাঁকা দেখায়, অবলোহিত বা রেডিও আলোয় সেটাই জ্বলজ্বল করতে পারে। এ জন্যই জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এত রকমের টেলিস্কোপ বানান। কিছু টেলিস্কোপকে বাতাসের ওপরে, মহাকাশে পাঠাতে হয়। কারণ বায়ুমণ্ডল এসব আলোর বেশির ভাগই আটকে দেয়। মাটি পর্যন্ত পৌঁছায় মূলত দৃশ্যমান আলো আর রেডিও তরঙ্গ।

জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা আলোকে তার রংগুলোতে ছড়িয়ে ফেলেন, রংধনুর মতো। তারপর সেটা পড়েন বারকোডের মতো করে। এভাবে ছড়ানো আলোকে বলে বর্ণালি। আকাশের একেক জিনিস বর্ণালিতে একেক রকম ছাপ রেখে যায়। নিচে একটা বেছে নিন, আর আমাদের তোলা ওরিয়ন নীহারিকার ছবিতে সেটা খুঁজে দেখুন।

বৃষ্টির মধ্যে একটা কাপ আর একটা চওড়া বালতি রেখে দিন। বালতিতে বেশি পানি জমবে, কারণ তার মুখ বড়। আকাশ থেকে আলোও আমাদের ওপর পড়ে খুব হালকা বৃষ্টির মতো। টেলিস্কোপ হলো সেই আলো ধরার বালতি। অন্ধকারে আপনার চোখের মণি বড়জোর ৭ মিলিমিটার চওড়া হয়। টেলিস্কোপের আয়না বা লেন্স তার চেয়ে অনেক চওড়া। তাই টেলিস্কোপ অনেক বেশি আলো ধরে, আর এমন ম্লান জিনিসও দেখায় যা খালি চোখে দেখা যায় না।

আলো ধরার জায়গা বাড়ে চওড়ার বর্গ হিসাবে। তাই আয়না দ্বিগুণ চওড়া হলে আলো ধরে চার গুণ। নিচে চেষ্টা করে দেখুন।

মুখ চওড়া হলে খুঁটিনাটিও বেশি সূক্ষ্ম দেখা যায়। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা একে বলেন রেজোলিউশন। দুটো বিন্দু কতটা কাছাকাছি থাকলেও আলাদা করে চেনা যায়, এটা তারই মাপ। দূর থেকে একটা গাড়ির আলো দেখা এক কথা। আর সেটা যে আসলে দুটো হেডলাইট, তা বুঝতে পারা আরেক কথা।

মাটি থেকে দেখলে অবশ্য একটা সীমা আছে। সেই সীমা হলো বাতাস। তারার আলো পুরো বায়ুমণ্ডল পেরিয়ে নিচে আসে, আর বাতাস সব সময় নড়ছে। পুকুরের তলায় পড়ে থাকা একটা পয়সার দিকে তাকালে সেটা কাঁপতে দেখা যায়। তারা মিটমিট করে ঠিক একই কারণে। এ জন্যই বড় টেলিস্কোপ বসানো হয় উঁচু, শুকনো পাহাড়ের চূড়ায়। কোনো কোনোটা পাঠানো হয় মহাকাশে।

আপনার চোখ প্রতি সেকেন্ডে অনেকবার নতুন ছবি নেয়, আর পুরোনোটা ফেলে দেয়। চোখ আলো জমিয়ে রাখতে পারে না। ক্যামেরা পারে। ক্যামেরার শাটার খোলা রাখলে সেন্সরে সেকেন্ডের পর সেকেন্ড আলো জমতে থাকে। একসময় এমন ম্লান জিনিসও ফুটে ওঠে, যা চোখে দেখা যায় না। মোবাইল ফোনের নাইট মোডও এভাবেই কাজ করে।

অ্যাস্ট্রোফটোগ্রাফাররা আরও এক ধাপ এগিয়ে যান। তাঁরা অনেকগুলো ছবি তোলেন, তারপর কম্পিউটারে সেগুলো একটার সঙ্গে আরেকটা যোগ করেন। এই পদ্ধতিকে বলে স্ট্যাকিং। আমাদের ওরিয়ন নীহারিকার ছবিটা দুই মিনিটের আটটা ছবি মিলিয়ে তৈরি। অর্থাৎ এক ছবিতে ষোলো মিনিটের আলো। ছবির রংগুলো সত্যি। তবে সেগুলো এত ম্লান যে চোখে ধরা পড়ে না। কম আলোয় আমাদের চোখ প্রায় সবই ধূসর দেখে।

হইচইয়ের মধ্যে ফিসফিস কথা শোনা যায় না। ঠিক তেমনি, উজ্জ্বল আকাশে ম্লান তারা দেখা যায় না। রাস্তার বাতি, সাইনবোর্ড আর দালানের আলো ওপরের দিকে ছড়ায়। বাতাস সেই আলো ছড়িয়ে দিয়ে আকাশে একটা আভা তৈরি করে, আর তারাগুলো তাতে ঢাকা পড়ে। এ জন্যই দূরবিনের শিক্ষার্থীরা টেলিস্কোপ নিয়ে শহর ছেড়ে যান বান্দরবানের পাহাড়ের মতো জায়গায়। নিচে শহর থেকে অন্ধকার জায়গার দিকে এগিয়ে যান, আর দেখুন আকাশ কীভাবে তারায় ভরে ওঠে।

সব টেলিস্কোপে আয়না বা লেন্স থাকে না। রেডিও তরঙ্গও আলো, শুধু এর তরঙ্গ অনেক লম্বা। এই তরঙ্গ ধরা হয় ধাতুর ডিশ আর তার দিয়ে, বাড়ির ছাদের টিভির ডিশ অ্যান্টেনার মতো। রেডিও টেলিস্কোপ দিনের আলোতেও কাজ করে, মেঘ থাকলেও করে। আইইউবির ভবনের ছাদে এমন একটা আছে।

ইতিহাসের সবচেয়ে বিখ্যাত রেডিও টেলিস্কোপগুলোর একটা দেখতে মোটেও টেলিস্কোপের মতো ছিল না। ১৯৬৭ সালে ইংল্যান্ডের কেমব্রিজে জসলিন বেল নামের এক ছাত্রী (এখন ডেম জসলিন বেল বার্নেল) এমন একটা টেলিস্কোপ বানাতে হাত লাগান। তাতে ছিল প্রায় এক হাজার কাঠের খুঁটি আর ১৯০ কিলোমিটারেরও বেশি তার। পুরোটা ছড়ানো ছিল ৫৭টা টেনিস কোর্টের সমান একটা মাঠজুড়ে। এই টেলিস্কোপ দিয়েই তিনি নতুন এক ধরনের তারা আবিষ্কার করেন, যার নাম পালসার। পালসারের কথা আপনি প্রথম অধ্যায়ে পড়েছেন।