பல்லாயிரம் கோடி ஆண்டுகளுக்கு முன் பூமி எவ்வளவு சூடாக இருந்தது? ஜப்பான் விஞ்ஞானிகள் சாதனை!

நாம் ஒரு டைம் மெஷினில் ஏறி, பிரபஞ்சம் பாதி வயதில் இருந்தபோது சென்று, அங்கு ஒரு தெர்மாமீட்டரை வைத்து வெப்பநிலையை அளந்தால் எப்படி இருக்கும்? கற்பனைபோல தோன்றலாம், ஆனால் ஜப்பானிய விஞ்ஞானிகள் குழு ஒன்று கிட்டத்தட்ட அதைச் சாதித்திருக்கிறது. கெய்வோ பல்கலை. மாணவர் குழுவினர், பிரபஞ்சத்தின் பழங்கால வெப்பநிலையை அளந்து நவீன அறிவியலின் மிக முக்கிய கோட்பாடான பெருவெடிப்பு கோட்பாட்டை (Big Bang Theory) உறுதி செய்துள்ளனர்.

பிரபஞ்சத்தின் முதல் 'ஒளி'

சுமார் 1,380 கோடி ஆண்டுகளுக்கு முன்பு பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்தபோது, பிரபஞ்சம் முழுவதும் பூமி வெப்பமும் ஒளியும் நிறைந்திருந்தது. பிரபஞ்சம் விரிய விரிய, அந்த ஒளி குளிர்ந்து, இன்று 'பிரபஞ்ச நுண்ணலைப் பின்னணி' (CMB) என்ற பெயரில் எங்கும் பரவியிருக்கிறது. இது, பெருவெடிப்பு என்ற மாபெரும் நிகழ்வின் 'எதிரொலி' அல்லது 'தழல்' என்று கூறலாம். இந்தத் தழல் இன்று மிகவும் குளிர்ந்து போய், சுமார் 2.7 கெல்வின் (கிட்டத்தட்ட -270°C) என்ற வெப்பநிலையில் உள்ளது. விஞ்ஞானிகளின் கோட்பாட்டின்படி, பிரபஞ்சம் இளமையாக இருந்தபோது இந்த 'தழல்' மிகவும் சூடாக இருந்திருக்க வேண்டும். ஆனால், இதை நிரூபிப்பது எப்படி?

காஸ்மிக் 'தெர்மாமீட்டர்' கிடைத்தது எப்படி?

இங்குதான் ஜப்பானியக் குழுவின் புத்திசாலித்தனம் வெளிப்படுகிறது. அவர்கள் 'அட்டகாமா' (ALMA) என்ற உலகின் சக்திவாய்ந்த தொலைநோக்கியை, பிரபஞ்சத்தின் ஆழத்திற்குத் திருப்பினர். நமது பால்வெளிக்கு அப்பால், பல நூறு கோடி ஒளியாண்டுகள் தொலைவில் 'PKS1830–211' என்ற பிரகாசமான 'குவாசர்' (Quasar) ஒன்று உள்ளது. இது ஒரு பிரகாசமான டார்ச் லைட் போன்றது. அந்த குவாசரில் இருந்து வந்த ஒளி, பூமிக்கு வரும் வழியில், பிரபஞ்சம் பாதி வயதில் (சிவப்பெயர்ச்சி z = 0.89) இருந்தபோது, ஒரு பழங்கால விண்மீன் மண்டலத்தைக் கடந்து வந்தது.

அந்த விண்மீன் மண்டலத்தில் 'ஹைட்ரஜன் சயனைடு' (HCN) நிரம்பிய குளிர்ந்த வாயு மேகம் இருந்தது. குவாசரின் ஒளி இந்த வாயு வழியாகச் சென்றபோது, வாயுவில் உள்ள மூலக்கூறுகள் ஒளியின் குறிப்பிட்ட பகுதிகளை 'உறிஞ்சிக்' கொண்டன. அந்த வாயு மூலக்கூறுகள் எவ்வளவு ஒளியை உறிஞ்சுகின்றன என்பது, அவற்றைச் சுற்றியுள்ள 'பிரபஞ்ச நுண்ணலைப் பின்னணியின்' (CMB) வெப்பநிலையைப் பொறுத்தே அமையும். சுருக்கமாகச் சொன்னால், அந்த HCN வாயு மேகம், அந்தக் காலகட்டத்தின் வெப்பநிலையைக் காட்டும் ஒரு காஸ்மிக் 'தெர்மாமீட்டராக' செயல்பட்டது!

இந்த 'கைரேகைகளை' (உறிஞ்சு வரிகளை) விஞ்ஞானிகள் அதி நவீன மான்டே கார்லோ போன்ற கணக்கீட்டு முறைகள் மூலம் துல்லியமாகப் பகுப்பாய்வு செய்தனர். அவர்கள் கண்டறிந்த வெப்பநிலை: 5.13 ± 0.06 கெல்வின். கோட்பாடு கணித்த வெப்பநிலை: 5.14 கெல்வின்.

கோட்பாடு என்ன கணித்ததோ, கிட்டத்தட்ட அதே வெப்பநிலையைத்தான் விஞ்ஞானிகள் அளந்துள்ளனர். இது பெருவெடிப்புக் கோட்பாட்டிற்குக் கிடைத்த மாபெரும் வெற்றி. பிரபஞ்சம் பாதி வயதில் இருந்தபோது, இன்றைய வெப்பநிலையான 2.7 K என்பதை விட, கிட்டத்தட்ட இரு மடங்கு சூடாக (5.13 K) இருந்துள்ளது என்பதை இது நிரூபிக்கிறது.

ஏன் இது முக்கியம்?

முன்பு இதே காலகட்டத்தில் (z=0.89) எடுக்கப்பட்ட அளவீடுகள் இவ்வளவு துல்லியமாக இல்லை. 2013-ல் எடுக்கப்பட்ட அளவீட்டை (5.08 ± 0.10 K) விட, இந்த புதிய அளவீடு சுமார் 40% அதிகத் துல்லியம் கொண்டது. மிகச் சிக்கலான வாயுப் பரவல் போன்ற காரணிகளைக் கூடக் கணக்கில் எடுத்து, இந்தச் சாதனையை அவர்கள் நிகழ்த்தியுள்ளனர்.

அடுத்து என்ன?

இந்த ஆய்வு, பிரபஞ்சம் எப்படி விரிவடைந்து குளிர்ந்தது என்பதைத் தெளிவாகக் காட்டுகிறது. மேலும், பிரபஞ்சத்தின் இயற்பியல் விதிகள் காலப்போக்கில் மாறவில்லை என்பதற்கும் இது ஒரு வலுவான சான்றாகும். 'ஸ்கொயர் கிலோமீட்டர் அரே' (SKA) மற்றும் 'அடுத்த தலைமுறை மிக பெரிய வரிசை' (ngVLA) போன்ற எதிர்கால மெகா-தொலைநோக்கிகள் மூலம், இதைவிடப் பழங்கால வெப்பநிலையைக் கூட நம்மால் அளக்க முடியும் என்று விஞ்ஞானிகள் நம்புகின்றனர். பிரபஞ்சத்தின் டைரியை நாம் பக்கம் பக்கமாகத் திருப்பிக் கொண்டிருக்கிறோம் என்பதற்கு இந்த ஆய்வு ஒரு சிறந்த உதாரணம்.