गुरुत्वाकर्षण तरङ्गका फरक प्रसङ्ग!

Dr. Prajwal Kafle

खगोल विज्ञानका निम्ति ब्रहमाण्ड आफै प्रयोगशाला जस्तो हो। अनुकुल समयमा प्रयोग(experiment) गरौँ भन्न पनि नमिल्ने प्रयोगशाला।अहिले चर्चामा रहेको गुरुत्वाकर्षण तरङ्ग हाम्रो आकाशगंगामा प्रवेश गर्दा मानव जाति ढुंगे युगका बाँदरनै थिए!

गुरुत्वाकर्षण तरङ्ग र त्यसै प्रसङ्गमा अल्बर्ट आइन्स्टाइनका बारेमा विगत केही दिनहरुमा पत्रपत्रिका, टि.भी., सामाजिक संजालमा नलेखिएका र नभनिएका थोरै मात्र कुराहरु मात्र होलान। यहाँ त्यहि गुरुत्वाकर्षण तरंग सम्बन्धि त्यति चर्चामा नआएका  केही पृथक प्रसङ्गहरु राख्न चाहन्छु। 

सुर्य जस्ता ३०० खरब ताराहरु मिलेर बनेको छ हाम्रो आकाशगंगा (MilkyWay galaxy)। त्यस्ता खरबौ आकाशगंगाहरु( galaxies ) छन् ब्रहमाण्डमा (in the Universe)। दुर त्यस्तै कुनै एक आकाशगंगामा ब्लैक होल (Black Hole) भनिने सुर्य भन्दा कयौ गुणा भिम्काए पिण्डहरु एक आपसमा जुद्दा गुरुत्वाकर्षण तरंगहरु पैदा भए। ति तरंगहरु प्रकाशको गतिले चारै तिर छरिए। अन्तत्वो हामी सम्म पनि ति तरंगहरु आइपुगे। अनि ति तरंगहरुलाई हामीले यो पटक मापन गर्न सक्षम भए संगै बिज्ञानको एउटा कालखण्ड समाप्त भयो भन्दा फरक नपर्ला। Albert Einsteinको १०० वर्ष पुरानो सिदान्त पनि अन्तत्वगोत्व प्रमाणित भयो। 

ब्रहमाण्डमा यी तरंगहरु पहिलो पटक निस्केका होइनन्। भाग्यवस, यो पटक मानव शभ्यता तम-तयार थियो र  Advance LIGOको मद्दतले यि तरंगहरु सुन्न सकियो। 

भाग्यवस चाहिँ किन भने, गुरुत्वाकर्षण मै शोध गरेका रिच आइजाच्चोन NSF(अमेरिकाको बिज्ञानमा लगानी गर्ने संस्था) मा नहुँदा हुन् त वजेट अभावका कारण प्रथमत LIGO नै बन्ने थिएन। त्यो समयमा LIGOमा लाग्ने खर्चले अरु बिज्ञानका क्षेत्रहरुको वजेट कटौती हुनसक्छ भन्ने धेरैलाई संसय थियो। अन्त समय सम्म पनि तिनीहरु LIGOको विरोधमै थिए। विकसित राष्ट्रहरुमा रिसर्चमा लगानी हाम्रो दाँजोमा धेरै जस्तो देखिने भएता पनि, त्यहाँ पनि लगानी निश्चित र अत्यन्तै प्रतिस्पर्धी हुने गर्छन। सोझै साधारण जनजीवनमा प्रभाव पार्ने खालका छैनन् भने त बजेट पाउन असम्भव प्राय नै हुञ्छ। 

भाग्यवस किन पनि भने, Advance LIGOबन्दै गर्दा ८३ वर्षीय भौतिकशास्त्री रैनेर वेइस्सले उपकरण परिक्षणको काम नसकिएकाले केही दिन थप समय मागेका थिए। सन्जोग हर्नुस, त्यहि मागेको भनिएको थप दिन भित्रै यी तरङ्ग ति उपकरणमा मापन गरिएका हुन्। धन्न उनको अर्जी मानिएन नत्र तरङ्ग पृथ्वीबाट गुज्रिदा सम्पूर्ण उपकरण निदाई रहेकै हुने थियो होला। जम्मा-जम्मी ४ सेकन्डमै पृथ्वी पार गरिसक्ने ति तरङ्गहरु भविस्यमा फेरी कहिले हामीले मापन गर्न सक्थ्यौ अड्कल गर्न गारो छ। 

विज्ञानका अरु क्षेत्र भन्दा खगोलको फरक चुनौती नै यही हो। खगोल विज्ञानका निम्ति ब्रहमाण्ड आफै प्रयोगशाला जस्तो हो। अनुकुल समयमा प्रयोग(experiment) गरौँ भन्न पनि नमिल्ने प्रयोगशाला। आफैं ठाउँमा पुगेर दुई ब्लैक होल जुधाउन पनि नमिल्ने। कुनै घटना आकाशमा कहिले होला कुरिरहनु पर्ने। अझ आकाशमा हरेक वस्तु यति बिशाल दुरीमा हुन्छन कि एक ठाउँबाट अर्को ठाउँ सम्म पुग्न पनि करोडौ वर्ष लाग्छ। जस्तो कि सुर्य बाट किरण पृथ्वी सम्म आइपुग्न पनि औसत ८ मिनेट २० सेकन्ड लाग्छ। अहिले चर्चामा रहेको गुरुत्वाकर्षण तरङ्ग हाम्रो आकाशगंगामा प्रवेश गर्दा मानव जाति ढुंगे युगका बाँदरनै थिए! 

फेरी बिषयमै फर्किउ। भानिन्छ नि असाधारण दावीका लागी प्रमाणहरु पनि असाधारण हुनु पर्छ। शताब्दी नाघी सकेको गुरुत्वाकर्षण तरङ्ग सम्बन्धि सिदान्त, जसलाई ४० वर्ष खोज गर्दा नि प्रमाणित गर्न सकिएको थिएन, त्यस कुरोको प्रमाण पनि असाधारण, अकाट्य नै दिनु पर्ने थियो। 

१४ सितम्बर २०१५मा प्रथम पटक तरङ्गहरु लिभिङ्ग इस्टोन, अमेरिकामा मापन गर्दा उपकरणको अन्तिम परिकक्षण त बाँकी नै थियो भनिन्छ। हुन त मुख्य परिकक्षणहरु पहिला नै भैसकेका थिए। पूर्ण रुपमा जाँची नसकेकाले पनि हुनसक्छ LIGO टिमका झन्डै एक हजार वैज्ञानिकहरु यस वर्षको शुरुमै पत्ता लागिसकेको तरङ्ग सम्बन्धि डाटा दोहोराएर, बारम्बार छड्के परिक्षण र पूर्ण अध्ययन गरे पश्चात मात्र केही दिन अघि सार्वजनिक गरेका हुन्। 

एउटा रोचक प्रसङ्ग के खुल्न आएको छ भने LIGO भित्र फर्जी तरङ्ग पैदा गर्ने केही व्यक्तिको ग्रुप नै बनाइएको थियो। त्यस्ता फर्जी तरङ्गहरुले LIGOका बाँकी वैज्ञानिकहरुलाई चनाखो बनाई राख्ने काम गर्थ्यो। एक पटक त यति सम्म झुकीए छन् कि झन्डै त्यो खोज प्रकाशित हुने अन्तिम चरणसम्म पुगेको थियो भनिञ्छ। तर यो पटक दुइ फरक फरक ठाउँमै ति तरङ्गहरु केही समयको अन्तरालमा नापिए पछि भने कुनै शंका रहेनन् कि आइन्स्टाइन यो पटक पनि सहि नै सावित भए।       

अन्त्यमा, यो खोज वा स्वयम् सापेकक्षवादको सिदान्तले पनि आइन्स्टाइनलाई विज्ञानको सर्वश्रेष्ठ नोबेल पुरस्कार प्रदान गरेन र  गर्दैन। किनभने नोबेल पुरस्कार मृत्यु पर्यन्त्र दिईदैन र उनको मृत्यु भएको पनि आधा शताब्दी भन्दा बढी भैसकेको छ। उनि जिवितै हुँदा सापेकक्षवादका कुनै सिदान्त प्रमाणित हुनै सकेका थिएनन् र नोबेल पुरस्कार अप्रमाणित सिदान्तलाई प्रदान गरिन्न। यकिनका साथ भन्न नसके पनि यो पटकको नोबेल पुरस्कार गुरुत्वाकर्षण तरङ्गको खोजकर्ताले नै पाउने अनुमान छ। हेर्न रमाइलो के हुने छ भने ३ भन्दा बढी व्यक्तिलाई नोबेल वितरण गरिन्न तर यो खोजमा एक हजार बैज्ञानिकको संग्लग्नता छ।

Don't want to miss our updates about our activities astronomy and space science outreach, education and reasearch in Nepal, follow us at our all social media channels:

Facebook: www.fb.com/NepalAstronomicalSociety
Twitter: www.twitter.com/NASONepal
YouTube:  https://www.youtube.com/user/NASONepal
Google+: www.google.com/+NepalAstronomicalSociety
Blog: http://astronomy-nepal.blogspot.com

कुरो भरखरै पत्ता लगाईएको भनिएको गुरुत्वाकर्षण तरंगको!

Dr. Prajwal Kafle

***This blog was originally published at www.physics.usyd.edu.au/~prajwal/blog.html and republished here with due consent from the blogger, Dr. Prajwal Kafle.***

नयाँ खोजले भन्छ हामीले नाप्न सक्ने गुरुत्वाकर्षण तरंगहरु पैदा गर्न कमसेकम सुर्य भन्दा ३० गुना ठुला ठुला आकारका दुइ ब्लैक होल भनिने पिण्डहरु एक आपसमा भिड्नु पर्छ।

विज्ञानको क्षेत्रमा आजको दिनलाई एक युगमा आउने एक दिन भन्दा अतिसुयुक्ति न होला। सम्पूर्ण विश्व आज विहान उठ्दा, हामी बिज्ञानको नयाँ चरणमा प्रवेस गरिसकेका हुने छौं। शताब्दी अघि धगडान विद्वान अल्बर्ट आइन्स्टाइनले सापेक्षबादको सिदान्तको खोज संगै गरेका अड्कल मध्ये पनि अन्तिम "गुरुत्वाकर्षण तरंग" पनि अन्तन्त आज प्रमाणित भएको छ। यहाँ यहि नयाँ खोजको बारेमा, सम्भव भए सम्म, सरल भाषामा पेश गर्ने कोसिस गर्ने छु।

गुरुत्वाकर्षण भन्ने बितिकै Isaac Newton र रुखबाट झर्ने स्याउको सम्झना आउछ। धेरैलाई थाहा न होला, तर उनका गुरुत्वाकर्षणका सिदान्त प्रतिस्थापन भएको पनि झन्डै एक सताब्दी विति सकेको छ! त्यसो गर्ने बैज्ञानिक हुन् अल्बर्ट आइन्स्टाइन। गणितका केहि सुत्र लगाएर, काँपी-कलमको मात्र भरमा सम्पूर्ण ब्रहमाण्ड चलाउने गुरुत्वाकर्षणको बारेमा उनले सुत्रहरु दिए। तिनै सूत्रहरुका आधारमा उनले थुप्रै भविष्यवाणीहरु पनि गरे। 

आज एक सताब्दी पछि, सहि प्रविधि विकास भए पश्चात त्यसैको सहयोगले अन्ततगोत्व उनका कुरा प्रमाणित भए। त्यसरी नै अल्बर्ट आइन्स्टाइनका हरेक सैदान्तिक खोज समय संगै प्रमाणित हुँदै आएका छन्।  चानचुने कुरो होला त, calculator सम्म पनि आविस्कार नभई सकेको त्यो समयमा उनले भनेका कुरा सटिक र सहि निस्कनु। सुन्दा मात्र पनि कति रोमान्चक लाग्ने। 

त्यसै अल्बर्ट आइन्स्टाइनलाई सर्वकालीन बैज्ञानिकहरु मध्ये पनि सर्वोच कोटीमा राखिएको होइन। खैर, उनको जीवनीको बारेमा धेरै लेखिएका, भनिएका छन्। 

फेरी फर्कौ "गुरुत्वाकर्षण तरंगको" प्रसंगको तर्फ़। 

सर्वप्रथमत, गुरुत्वाकर्षण तरंग भनेको हो के? अल्बर्ट आइन्स्टाइनले नै हो करिब १०० वर्ष अघि गुरुत्वाकर्षण तरंगको बारेमा अड्कल गरेका।  यो भविष्यवाणी उनले बिशुद्ध शुद्ध-गणित र भौतिक शास्त्रका केही सिदान्तका आधारमा गरेका थिए। उनको खोज अनुसार ब्रहमाण्डमा रहेका कुनै पनि कुराहरु एक आपसको नजिक आए या जुदे भने गुरुत्वाकर्षण तरंगहरु पैदा हुन्छन। उत्पतित ति तरंगहरु प्रकाशको गतिले चारै तिर फ़ैलन्नछ। 

उदहारण दिउँ, मौका पाउँदा पोखरीमा ढुंगा हान्नु भएकै होला। हान्नु भएको छ भने, ढुंगा हानेको ठाउँ बाट किनार तिर पानिका तरङ्ग जाने गरेको पनि देख्नु भएको होला। गुरुत्वाकर्षण तरंगहरु पनि यस्तै हाउ भाउका हुन्छन। तरंग हामी सम्म आइ पुग्यो भने हामीले थाहा पाउने, नाप्ने हो। हामीले त्यस्ता अन्तरक्रिया थाहा पाउन वा नाप्न त्यो घटना उल्का पृथिवीमा, ग्रह कुनै तारामा वा  तारा आफैँ आकासगंगामा खसे भन्दा पनि हजारौ गुना घनिभूत हुनु पर्छ। 

उसो भए १०० वर्षको पर्खाई किन त? मुख्यत, समस्या सहि प्रबिधिको उपलब्धता नहुनु नै हो। यी गुरुत्वाकर्षण तरंग सारै कम्जोर हुन्छन किनभने गुरुत्वाकर्षण निकै कमजोर(weak force) किसिमको बल हो। पानिमा हानेको ढुंगाको उदाहरण दिएर भन्नु पर्दा, ढुंगाको सट्टा कमिला खसाल्नु भो भने (ठान्नुस फेवा तालको एउटा कुनामा) विचार गर्नुस त अब ति पानीमा उठ्ने तरङ्गहरु कति दुर्बल होलान। अझ, अब सोच्नुस तपाई ति पानीका तरंग फेवातालको अर्को कुनाबाट हेर्न खोज्दै हुनु हुन्छ। त्यो भन्दा गुरुत्वाकर्षण तरंगहरु करोडौं गुना दुर्बल हुन्छन।      

गुरुत्वाकर्षण तरंगहरु पत्ता लाउन बनाइएका उपकरण, छोटोमा  LIGO भनिने,  अंग्रेजी अक्छ्यर V आकारका ४ कि.मि. लामा छन्। भुइचालो, गाडी, इत्यादीको कम्पनले गर्दा तरंगहरु पैदा भइ साँचो तरंगहरु ठम्याउन नसकिएला भनि अमेरिका र युरोप दुवै ठाउँमा एउटै प्रयोग समान रुपमा गरिएको थियो। नयाँ खोजले भन्छ हामीले नाप्न सक्ने गुरुत्वाकर्षण तरंगहरु पैदा गर्न कमसेकम सुर्य भन्दा ३० गुना ठुला ठुला आकारका दुइ ब्लैक होल भनिने पिण्डहरु एक आपसमा भिड्नु पर्छ। 

होल दुइ किसिमका हुने गर्छन। साना थरि सुर्य भन्दा ३ देखि १५ गुना ठुला ताराहरु मरेर बन्छन भने ठुला किसिमका ब्लैक होल आकाशगंगाहरुको केन्द्रमा हुन्छ, जसको उत्पति अझै विवादित छ। ठुला ब्लैक होलहरु चाहिँ सुर्यको तौल भन्दा लाखौ गुना ठुला हुन्छन। गुरुत्वाकर्षण तरंग पैदा गर्ने ब्लैक होल मध्यम खालको हुनु पर्छ भानिन्छ। मध्यम तौलको ब्लैक होल आफैँमा नयाँ खोज हो, किनभने खगोलशास्त्रले त्यसको कल्पनै गरेको छैन। गुरुत्वाकर्षण तरंगको यो आविस्कारले ब्लैक होल सम्बन्धित नयाँ अनुसन्धान क्षेत्रको पादुर्भाव निश्चित छ।

दसौ हजार बैज्ञानिकहरुको, करिब ४ दशक भन्दा लामो र गहन खोजबाट यो आविस्कार सम्भव भएको हो। यो खोजले बैज्ञानिक प्रक्रियाहरुको  बदलिदो स्वरुपको बारेमा पनि चित्रण गर्छ। यो प्रयोगले आइन्स्टाइनको युगमा गरिने विज्ञानको एकल प्रयोग देखि धेरै भिन्न आजको युगमा गरिने multi-national collaborative रिसर्चको नयाँ मानक पनि स्थापित गरेको छ।

        

एउटा रमाइलो प्रसङ्ग, स्वयम्  आइन्स्टाइन चाहिँ  ती तरंगहरु भेट्न सकिन्छ होला भनेर त्यति विश्वस्त भने थिएनन्| हुन् पनि कसरी! १०० वर्ष अघि फ्रिज, वासिंग-मेसिन जस्ता आजको जमानामा सामान्य लाग्ने प्रविधि त भर्खर उदय हुँदै थियो। त्यति खेर गुरुत्वाकर्षण तरंग नाप्ने यन्त्र को त् कुरा झोड्नुस, कल्पना गर्नु मात्र पनि निकै दुर्दर्सी कुरो थियो। त्यो बेला रेडियोको तरंग टिप्ने रेडियो त सर्वत्र उपलब्ध हुन्न थिए। मोबाइल खल्तीमा राख्दा मुटु वा मृगौलामा असर गर्छ भनेर आज-भोलि हामीले संकोच माने जस्तो त्यो जमानामा रेडियो मानिसको स्वस्थको लागी सुरक्षित होला कि नहोला भन्ने विवाद हुँदै गरेको  जमाना थियो!  

अन्त्यमा, नोबेल प्राइज on waiting भनिएका मध्ये हिग्ग्स बोजोन र गुरुत्वाकर्षण तरंग दुवै समय काल संगै प्रमाणित भए।अब निकै व्यग्रताका साथ खोज गरिरहिएको डार्क म्याटरको प्रत्यक्ष प्रमाण तर्फ बैज्ञानिकहरुको नजर छ|

Don't want to miss our updates about our activities astronomy and space science outreach, education and reasearch in Nepal, follow us at our all social media channels:

Facebook: www.fb.com/NepalAstronomicalSociety
Twitter: www.twitter.com/NASONepal
YouTube:  https://www.youtube.com/user/NASONepal
Google+: www.google.com/+NepalAstronomicalSociety
Blog: http://astronomy-nepal.blogspot.com

Application Open for the Third National Astronomy Olympiad 2016!

We are pleased to announce the Third National Astronomy Olympiad 2016- Nepal that will be held on Saturday, March 26, 2016! Interested students are encouraged to contact us during Monday-Wednesday-Friday between 2:00 PM-5:00 PM to submit their application. If you are from outside of Kathmandu valley and would like to participate in the program, please contact us at 01-4110344 during the office hours as mentioned above.

The deadline for the application is Friday, March 25, 2016! Selected team will participate in the upcoming 10th International Olympiad on Astronomy and Astrophysics during December 9-19, 2016 to be held in Bhubaneswar, Odisha, India.

There will be two hour long examination during the examination during the olympiad day.Students will be selected on the basis of their total scores on selection exam (45 multiple choice questions- 90 marks), grades on SLC or equivalent (5 marks) and motivation (5 marks) section of your application form.

How can you be a part of NAO-2016?

• Collect your NAO-2016 Application Form from our office or collection centers. The application fee for NAO2016 is NR. 1,000 /- 
• Submit the application form along with your academic certificate and character certificate with the application fee.
• In case, you apply as the endorsed team from your college/school, your team can submit 6 applications in total NRs 5,000 /- For this registration category, all your team members must be from same college. 
• Give the entrance exam from the nearby examination centers. The list of centers will be updates in our website.

Syllabus (Entrance exam) 

The syllabus for Entrance exam of National Astronomy Olympiad (NAO) is broadly equivalent to the senior secondary level (up to Class XII) of Higher Secondary Education Board (HSEB) Nepal. There will be greater emphasis on physics and mathematics and elementary astronomy.

• Mechanics: Newton’s Laws of Motion; Gravitation; Circular Motion; Rotational Motion; Simple Harmonic Motion
• Heat and Thermodynamics: Thermodynamic Equilibrium; Ideal Gas; Energy Transfer; Black Body Radiation
• Nuclear Physics: Atom; Hydrogen Spectrum; Nucleus and Radioactivity; X‐Rays
• Wave and Optics: Light; Interference, Diffraction, Polarization; Microwave, Infrared, Ultraviolet,
• Gamma Rays, Visible Wavelength Bands; Optical Instruments; Doppler’s Effect
• Electricity and Magnetism: Electromagnetic Theory; Magnetic Properties and Behavior
• The Sun: Solar Structure; Sun‐Earth Relation; Solar Wind and Radiation; Eclipse
• The Earth: Atmosphere; Longitude and Latitude; Tides; Seasons; Meteor Shower; Aurorae
• The Solar System: Earth‐Moon System; Planets introduction
• The Stars: Life Cycle; Neutron Star; Black Hole; Supernova; Constellations
• Universe: Galaxy; Dark Matter; Hubble’s law
• Space Exploration: Satellites; Human exploration and missions
• Mathematics: 3‐D figures (Sphere, Cone, Prism, Cylinder, Cuboid, Cube); 2‐D figures (Triangle, Quadrilateral, Circle) 

Note: Above mentioned sections are as per the syllabus of HSEB, students are encouraged to explore reference materials

The National Astronomy Olympiad Programme is a national educational programme designed by Nepal Astronomical Society (NASO) and ESPRO Foundationto encourage Nepalese students who pursue further studies in Physics,Maths,Astronomy & Space Science.