চারটি কৃষ্ণগহ্বর-সক্রিয়তার চক্রসহ প্রথম রেডিও গ্যালাক্সি শনাক্ত করলেন ভারতীয় জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা

এক বিশাল গ্যালাক্সিতে জেটের চার প্রজন্ম

প্রায় ৪২ লাখ আলোকবর্ষজুড়ে বিস্তৃত একটি গ্যালাক্সিতে এর কেন্দ্রীয় অতিভারী কৃষ্ণগহ্বরকে ঘিরে সক্রিয়তার চারটি পৃথক পর্বের প্রমাণ সংরক্ষিত রয়েছে। এতে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এক মহাজাগতিক ইঞ্জিনের বন্ধ হয়ে আবার চালু হওয়ার অস্বাভাবিক দীর্ঘ ইতিহাস পেয়েছেন।

ইন্ডিয়ান ইনস্টিটিউট অব সায়েন্স এডুকেশন অ্যান্ড রিসার্চের (আইআইএসইআর) পুনে ক্যাম্পাস এবং ন্যাশনাল সেন্টার ফর রেডিও অ্যাস্ট্রোফিজিকসের (এনসিআরএ-টিআইএফআর) গবেষকেরা S-আকৃতির গ্যালাক্সি J023721.13-010528.5-এ উজ্জ্বল রেডিও বৈশিষ্ট্যের চার জোড়া শনাক্ত করেছেন। প্রতিটি জোড়া জেটের আলাদা একটি প্রজন্মের সঙ্গে সম্পর্কিত। জেট হলো কৃষ্ণগহ্বরের চারপাশের অঞ্চল থেকে নির্গত উচ্চশক্তির কণার শক্তিশালী প্রবাহ।

গবেষক দল এটিকে চারটি এমন সক্রিয়তার পর্বের প্রমাণ পাওয়া প্রথম পরিচিত রেডিও গ্যালাক্সি বলে বর্ণনা করেছে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের গবেষণা করা কয়েক হাজার রেডিও গ্যালাক্সির বেশির ভাগেই জেট সক্রিয়তার একটি বড় পর্ব দেখা যায়। এর আগে মাত্র ছয়টি গ্যালাক্সিতে তিনটি পর্বের প্রমাণ শনাক্ত হয়েছিল।

গবেষণাটির নেতৃত্ব দেন আইআইএসইআর পুনের পিএইচডি শিক্ষার্থী পবন খাড়েকর। তাঁকে দিকনির্দেশনা দেন এনসিআরএ-টিআইএফআরের ধরম বীর লাল এবং আইআইএসইআর পুনের রমনা আত্রেয়া। গবেষণার ফলাফল ২০২৬ সালের ২১ অক্টোবর The Astrophysical Journal-এ প্রকাশিত হয়েছে বলে জানানো হয়।

কৃষ্ণগহ্বরের সক্রিয়তার চক্র বলতে কী বোঝায়?

একটি অতিভারী কৃষ্ণগহ্বরের ভর সূর্যের ভরের কয়েক লাখ বা কয়েক শ কোটি গুণ হতে পারে। এর চারপাশে জমা হওয়া পদার্থ থেকে উত্তপ্ত, ঘূর্ণায়মান প্রবাহ তৈরি হতে পারে। এই ঘিরে থাকা অঞ্চলে নির্গত শক্তির কিছু অংশ এমন জেটকে চালিত করতে পারে, যা স্বাগতিক গ্যালাক্সির দৃশ্যমান অংশেরও অনেক দূরে ছড়িয়ে পড়ে।

এই সক্রিয়তার সঙ্গে সংশ্লিষ্ট কাঠামো রেডিও তরঙ্গদৈর্ঘ্যে তীব্রভাবে উজ্জ্বল হলে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা সেই গ্যালাক্সিকে রেডিও গ্যালাক্সি বলেন। রেডিও টেলিস্কোপ এই বিকিরণ শনাক্ত করে, ফলে দৃশ্যমান আলোয় তোলা সাধারণ ছবিতে ধরা না-পড়া বৈশিষ্ট্যও দেখা যায়।

ম্লান হয়ে যাওয়ার আগে জেটগুলো কয়েক লাখ বছর সক্রিয় থাকতে পারে। পরে আবার চালু হলে নতুন এক জোড়া জেট নির্গত হতে পারে, যখন পুরোনো কাঠামোগুলো আরও দূরে শনাক্তযোগ্য থাকে। ফলে একটি গ্যালাক্সিতে একই সময়ে সক্রিয়তার কয়েকটি প্রজন্মের চিহ্ন থেকে যেতে পারে, যেমন কোনো ভূদৃশ্যে বিভিন্ন সময়ের ধারাবাহিক চিহ্ন অতীতের নানা ঘটনার সাক্ষ্য দেয়।

J023721.13-010528.5-এর ক্ষেত্রে মূল আবিষ্কার হলো একই ব্যবস্থায় জেটের চারটি প্রজন্মের উপস্থিতি। এই পর্বগুলোতে কৃষ্ণগহ্বরটি একই জায়গায় থাকে; পরিবর্তন ঘটে এর চারপাশের পদার্থের সঙ্গে সম্পর্কিত সক্রিয়তা এবং সেই সক্রিয়তা থেকে চালিত জেটগুলোতে।

গ্যালাক্সিটির ইতিহাস যেভাবে পুনর্গঠন করল গবেষক দল

খাড়েকর ও তাঁর সহকর্মীরা ভারতের জায়ান্ট মিটারওয়েভ রেডিও টেলিস্কোপ (জিএমআরটি), যুক্তরাষ্ট্রের ভেরি লার্জ অ্যারে এবং দক্ষিণ আফ্রিকার মিরক্যাট টেলিস্কোপের পর্যবেক্ষণ একত্র করেছেন। এসব পর্যবেক্ষণের সাহায্যে দলটি গ্যালাক্সিটির বিস্তৃত রেডিও কাঠামো পরীক্ষা করতে এবং বিভিন্ন পর্বের সঙ্গে সম্পর্কিত বৈশিষ্ট্যগুলো আলাদা করে শনাক্ত করতে পেরেছে।

গুরুত্বপূর্ণ প্রমাণ ছিল হটস্পটের চার জোড়া। হটস্পট হলো জেটের সঙ্গে সম্পর্কিত উজ্জ্বল অঞ্চল, যেখানে দ্রুতগতির প্রবাহ আশপাশের পদার্থে শক্তি স্থানান্তর করে। এসব অঞ্চল জেট কোন পথে গেছে এবং তার পরিবেশের সঙ্গে কীভাবে মিথস্ক্রিয়া করেছে, তা শনাক্ত করতে জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের সাহায্য করে।

চার জোড়া মানে চারটি সংশ্লিষ্ট সেটে সাজানো আটটি উজ্জ্বল অঞ্চল। জোড়া শনাক্ত করা গুরুত্বপূর্ণ, কারণ জেট সাধারণত কেন্দ্রীয় অঞ্চল থেকে বিপরীত দুই দিকে বের হয়। গবেষকেরা চারটি সেটকে একটি অবিচ্ছিন্ন পর্বের বদলে পৃথক প্রজন্মের প্রমাণ হিসেবে ব্যাখ্যা করেছেন।

লালের জোরালো বক্তব্য সত্ত্বেও আত্রেয়া প্রথমে নিশ্চিত ছিলেন না যে গ্যালাক্সিটি সক্রিয়তার চতুর্থ পর্যায়ে পৌঁছেছে। তিনি বলেন, বিশ্বাসযোগ্য প্রমাণ বের করতে সময় লেগেছে। এই সতর্ক যাচাই আবিষ্কারটির জন্য গুরুত্বপূর্ণ ছিল: চতুর্থ প্রজন্ম শনাক্ত করতে পর্যবেক্ষণ করা কাঠামোগুলো কীভাবে একে অপরের সঙ্গে সম্পর্কিত, তা দলটিকে প্রতিষ্ঠা করতে হয়েছে।

লাখ লাখ বছরে মাপা ইতিহাস

হটস্পটের প্রজন্মগুলোর আনুমানিক বয়স প্রায় ৬০ লাখ থেকে ২ কোটি ১০ লাখ বছরের মধ্যে। গবেষকেরা সর্বশেষ সক্রিয়তার পর্বটি কয়েক লাখ বছর আগে শুরু হয়েছে বলেও অনুমান করেছেন। এসব অনুমান গ্যালাক্সিটির রেডিও বিকিরণ থেকে পুনর্গঠিত ইতিহাসের বর্ণনা দেয়; মানুষের জীবনকালে চোখের সামনে ঘটে যাওয়া পরিবর্তনের বিবরণ নয়।

মোটামুটি ধারাক্রমটি হলো:

• প্রায় ২ কোটি ১০ লাখ বছর আগে: পর্যবেক্ষণ করা জেটের প্রজন্মগুলোর আনুমানিক বয়সসীমার পুরোনো প্রান্ত।
• প্রায় ৬০ লাখ বছর আগে: ওই আনুমানিক বয়সসীমার অপেক্ষাকৃত কম বয়সী প্রান্ত।
• কয়েক লাখ বছর আগে: সক্রিয়তার চতুর্থ ও সর্বশেষ পর্ব শুরুর আনুমানিক সময়।
• ২১ অক্টোবর, ২০২৬: The Astrophysical Journal-এ গবেষণার ফল প্রকাশের তারিখ।

উদ্ধৃত বয়সসীমার পুরোনো ও অপেক্ষাকৃত নতুন প্রান্তের ব্যবধান প্রায় দেড় কোটি বছর। এতে ইতিহাসের বিস্তৃতি সম্পর্কে ধারণা পাওয়া যায়, যদিও প্রতিটি পুনরারম্ভ বা পর্বগুলোর মধ্যবর্তী নিষ্ক্রিয় সময়ের পূর্ণ সময়সূচি গবেষকেরা দেননি।

রেডিও কাঠামোর ভৌত বৈশিষ্ট্য এবং সেগুলো কীভাবে বিবর্তিত হয়, সে সম্পর্কিত মডেল ব্যবহার করে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা তাদের বয়স অনুমান করেন। উচ্চশক্তির কণাগুলো বিকিরণ করতে করতে ও চলাচলের সময় পরিবর্তিত হয়, আর রেডিও সংকেতে সেই পরিবর্তনের সূত্র থাকে। ফলে বয়সের হিসাবগুলো অনুমাননির্ভর এবং ধারাক্রমটি বুঝতে হয় লাখ লাখ বছরের সময়মাত্রায়।

চারটি পর্ব কেন এই গ্যালাক্সিকে ব্যতিক্রমী করেছে

J023721.13-010528.5 এমন এক ইতিহাসে চতুর্থ অধ্যায় যোগ করেছে, যা জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা তিনটি পর্ব পর্যন্তও খুব কম ক্ষেত্রেই অনুসরণ করতে পেরেছেন। আগে শনাক্ত হওয়া তিন পর্বের ছয়টি গ্যালাক্সি পুনরাবৃত্ত সক্রিয়তার উদাহরণ দিয়েছিল; এই গ্যালাক্সি পর্যবেক্ষণ করা ধারাক্রমে আরও একটি প্রজন্ম যোগ করেছে।

গ্যালাক্সিটির আকার এই ইতিহাসকে আরও বিস্ময়কর করে তুলেছে। এক আলোকবর্ষ হলো আলো এক বছরে যতটা দূরত্ব অতিক্রম করে। তাই ৪২ লাখ আলোকবর্ষের দূরত্ব পাড়ি দিতে আলোর প্রায় ৪২ লাখ বছর লাগবে। এখানে উদ্ধৃত আকারটি বিশাল গ্যালাক্সি ও তার রেডিও কাঠামোর বিস্তৃতি বোঝায়।

এর S-আকৃতিও পর্যবেক্ষণ করা জ্যামিতির একটি বৈশিষ্ট্য। আবিষ্কারের বিবরণে একাধিক হটস্পটের জোড়ার পাশাপাশি এই আকৃতির কথা বলা হয়েছে, তবে বাঁকটির কারণ নির্ধারণ করা যায়নি। আকৃতির ব্যাখ্যা এবং সক্রিয়তার চক্র পুনর্গঠন—দুটি কাজই রেডিও বৈশিষ্ট্যগুলোর বিন্যাস খুঁটিয়ে দেখার সঙ্গে সম্পর্কিত।

এই আবিষ্কারের বৈজ্ঞানিক গুরুত্ব হলো, একই কেন্দ্রীয় ইঞ্জিনের চারপাশে পরপর ঘটে যাওয়া সক্রিয়তার পর্বগুলোর চিহ্ন সংরক্ষিত রয়েছে। গবেষকেরা একটি গ্যালাক্সির মধ্যেই বিভিন্ন প্রজন্মের তুলনা করতে পারবেন। এসব প্রজন্মের স্বাগতিক গ্যালাক্সি ও আশপাশের পরিবেশ একই, ফলে শুধু ভিন্ন ভিন্ন বস্তু তুলনা করার ওপর তাঁদের পুরোপুরি নির্ভর করতে হবে না।

জেটগুলো কি দুর্বল বা খাটো হয়ে আসছে?

গবেষকেরা ধারণা করছেন, পরপর প্রতিটি পর্বে জেটগুলোর শক্তি কমতে পারে, সক্রিয় থাকার সময় কমতে পারে, অথবা দুটি পরিবর্তনই ঘটতে পারে। দৃশ্যমানভাবে একবার পুনরায় চালু হওয়া গ্যালাক্সির তুলনায় চার প্রজন্মের এই গ্যালাক্সিতে সেই সম্ভাবনা পরীক্ষা করার সুযোগ বেশি।

শক্তি ও স্থায়িত্ব দুটি আলাদা বিষয়। কম শক্তিশালী জেট ধীরগতিতে শক্তি সরবরাহ করে। স্বল্পস্থায়ী পর্বে কম সময় ধরে শক্তি সরবরাহ হয়। যেকোনো একটি পরিবর্তনই জেটের রেখে যাওয়া কাঠামো বদলে দিতে পারে; পাশাপাশি আশপাশের গ্যাসও জেট কীভাবে প্রসারিত হবে ও ম্লান হবে, তাতে প্রভাব ফেলতে পারে।

এই ধারণা তাই পুনরাবৃত্ত পর্বগুলোর সঙ্গে কৃষ্ণগহ্বরের শক্তি নির্গমনের সম্ভাব্য পরিবর্তন নিয়ে। আবিষ্কারটি এমন একটি ব্যবস্থা দিয়েছে, যেখানে পুরোনো অবশেষ ও সাম্প্রতিক কাঠামোর তুলনা করে গবেষকেরা এই ধরনটি অনুসন্ধান করতে পারবেন।

সক্রিয়তা কেন বারবার থেমে আবার শুরু হয়, তা এখনো অজানা। কেন্দ্রীয় অঞ্চলে পৌঁছানো পদার্থই জেট চালানোর প্রক্রিয়ায় শক্তি জোগায়, তাই সেই সরবরাহে পরিবর্তন হলে চক্রটি বোঝার জন্য তা প্রাসঙ্গিক। এই নির্দিষ্ট গ্যালাক্সিতে কী ঘটেছে, তা প্রতিষ্ঠা করতে এর রেডিও কাঠামো ও পরিবেশ নিয়ে আরও গবেষণা প্রয়োজন।

তিন মানমন্দির, একটি সম্মিলিত ইতিহাস

তিনটি মহাদেশের যন্ত্র থেকে সংগৃহীত পর্যবেক্ষণ একত্র করে এই আবিষ্কার করা হয়েছে। বিভিন্ন রেডিও পর্যবেক্ষণের সাহায্যে গবেষকেরা উজ্জ্বল, কমপ্যাক্ট বৈশিষ্ট্যের পাশাপাশি অনেক ম্লান, বিস্তৃত বিকিরণও পরীক্ষা করতে পারেন। একাধিক প্রজন্মের সক্রিয়তা থাকা গ্যালাক্সির ইতিহাস পুনর্গঠনে পুরোনো এসব চিহ্ন খুঁজে পাওয়া জরুরি।

গবেষণার নেতৃত্ব দেওয়া আইআইএসইআর পুনের পিএইচডি গবেষক খাড়েকর বর্ণনা করেন, মানমন্দিরগুলোর তথ্য ব্যবহারের সুযোগ কীভাবে অনুসন্ধানে সহায়তা করেছে:

"অনেক রেডিও টেলিস্কোপ সারা বিশ্বের গবেষকদের জন্য তাদের তথ্য ব্যবহারের সুযোগ উন্মুক্ত রাখে। মানমন্দিরগুলোর এই সহযোগিতামূলক দর্শন আরও ব্যাপক অনুসন্ধান এবং তথ্যের আরও কার্যকর ব্যবহার সম্ভব করে। বিভিন্ন বিজ্ঞানী একই পর্যবেক্ষণ ব্যবহার করে ভিন্ন ভিন্ন ধারণা অনুসন্ধান করতে পারেন," বলেন খাড়েকর।

জিএমআরটি, ভেরি লার্জ অ্যারে এবং মিরক্যাটের পর্যবেক্ষণ একত্র করার মধ্য দিয়ে এই পদ্ধতিরই প্রতিফলন ঘটেছে। একটি অনুসন্ধানের জন্য সংগৃহীত রেডিও পর্যবেক্ষণেও অন্য গবেষণার কাজে লাগার মতো প্রমাণ থাকতে পারে। এর মধ্যে এমন ম্লান কাঠামোও থাকতে পারে, যা অন্য তথ্যের সঙ্গে মিলিয়ে পরীক্ষা করলে গুরুত্বপূর্ণ বলে বোঝা যায়।

এ ধরনের গ্যালাক্সি নিয়ে আরও গবেষণা হলে পুনরাবৃত্ত সক্রিয়তা কতটা সাধারণ এবং পরবর্তী জেটগুলো সাধারণত দুর্বল বা স্বল্পস্থায়ী হয়ে পড়ে কি না, তা নির্ধারণে সহায়তা মিলতে পারে। আপাতত J023721.13-010528.5 পরীক্ষা করার মতো চার প্রজন্মের বিরল উদাহরণ দিচ্ছে এবং কৃষ্ণগহ্বরের পুনরাবৃত্ত সক্রিয়তার পর্যবেক্ষিত ইতিহাসকে আগের পরিচিত উদাহরণগুলোর চেয়ে আরও এগিয়ে নিচ্ছে।

মূল বিষয়গুলো

• আইআইএসইআর পুনে ও এনসিআরএ-টিআইএফআরের গবেষকেরা কৃষ্ণগহ্বরের সক্রিয়তার চারটি পৃথক পর্বের প্রমাণসহ প্রথম পরিচিত রেডিও গ্যালাক্সি শনাক্ত করেছেন।
• S-আকৃতির গ্যালাক্সি J023721.13-010528.5 প্রায় ৪২ লাখ আলোকবর্ষজুড়ে বিস্তৃত।
• হটস্পটের চার জোড়া জেটের বিভিন্ন প্রজন্মের সন্ধান দেয়; তাদের আনুমানিক বয়স ৬০ লাখ থেকে ২ কোটি ১০ লাখ বছরের মধ্যে।
• সর্বশেষ পর্বটি কয়েক লাখ বছর আগে শুরু হয়েছে বলে মনে করা হয়।
• ভারতের জিএমআরটি, যুক্তরাষ্ট্রের ভেরি লার্জ অ্যারে এবং দক্ষিণ আফ্রিকার মিরক্যাট টেলিস্কোপের পর্যবেক্ষণ একত্র করেছেন গবেষকেরা।
• গবেষকদের ধারণা, পরপর নির্গত জেটগুলো দুর্বল হতে পারে বা কম সময় সক্রিয় থাকতে পারে। বারবার বন্ধ হয়ে আবার চালু হওয়ার কারণ এখনো অজানা।