කළු කුහර (Black Holes)





තාරකාවක් සූපර්නෝවාවක් බවට පත්වීමෙන් පසුව ඉතිරි වන මධ්‍ය හරයේ ස්කන්ධය සූර්ය ස්කන්ධය මෙන් 4ගුනයකට වඩා වැඩි වූව හොත්,එය සම්පූර්ණ ගුරුත්වාකර්ෂණ ගරා වැටීමකට ( Total Gravitational collapse ) බදුන් වේ.මෙවන්  ක්‍රියාවලියකට ගොදුරු වන තාරකාවක් දෘෂ්ටිමය විශ්වයෙන් අතුරුදහන් වන බව ගණිතමය වශයෙන් පෙන්වා දී ඇත. මෙවිට තාරකාව වඩ වඩාත් කුඩා පරිමාවකට හැකිලෙන අතර එහි මතුපිට ආකර්ෂණ ‍කෙෂ්ත්‍රයේ ප්‍රබලතාවය කෙතරම් ප්‍රමානයකට වැඩි වන්නෙ දැයි කිව හොත් ,එය තම වට පිටාවේ ඇති කාලාවකාශය(Space time) ද විකෘති කර දමයි.ආලෝකය ඇතුළු කිසිවකට මෙම භෞතික සංසිදධියෙන් ගැලවී යා නොහැක.එම නිසා තාරකාව අදෘශ්‍යමාන කළු කුහරයක් බවට පත් වී ඇත.

විශ්වය තුළ කළු කුහර පැවතීමේ හැකියාව පිළිබද ව අනාවැකි පල කළේ 1915 දී ඉදිරිපත් කළ අයින්ස්ටයින්ගේ සාධාරණ සෘපේක්ෂතාවාදයෙන්(General Theory of Relativity) හා ඊට පසු ඉදිරි පත් වූ ගුරුත්වාකර්ෂණය පිළිබද න්‍යායන් පදනම් කරගෙන ය.
1939 දී  J.R. Oppenheimer සහ  H. Snyder යන තාරකා විද්‍යාඥයන් දෙදෙනා විසින් කළු කුහර සිද්ධාන්තමය වශයෙන් සොයා ගන්නා ලදී.

කළු කුහරයක නිර්මාණය....

ගෝලාකාර කළු කුහරයක් සම්බන්ධයෙන් නම්,
එහි ඉසව් දිගන්තයේ (event horizon) ගෝලයේ පරිධිය = 2π× ගෝලයේ ගුරුත්වාකර්ෂණය අරය
ගෝලයේ ගුරුත්වාකර්ෂණය අරය = 2GM/c2
G  = සර්වත්‍ර ගුරුත්වාකර්ෂණ නියතය
M = කළු කුහරයේ ස්කන්ධය
C  = ආලෝකයේ වේගය
ගෝලයේ ගුරුත්වාකර්ෂණය අරය, ස්වාස්චයිල්ඩ් අරය(Schwarzschild radius) ලෙස ද හැදින්වේ.

සමීකරණය ලැබෙන ආකාරය ...............




A සිට B(∞-අනන්ත සීමාව) දක්වා වස්තුවට යාන්ත්‍රික ශක්ති සංස්ථිතිය යෙදීම,
     විභව ශක්ති වැඩි වීම   =     චාලක ශක්ති වැඩි වීම
     0 - [(-GMm)/RG ] =   1/2  mu2 – 0  

            2GM/RG  =  u2
මෙය කළු කුහරයක් බැවින් මෙහි වියෝග ප්‍රවේගය ආලෝකයේ වේගයට සමාන බැවින් u = c වේ.
   c2   = 2GM/RG
    RG  =  2GM/ c2


කළු කුහරයක ව්‍යූහය



කළු කුහරයක ගති ලක්ෂණ.

ගරා වැටුනු තාරකාවන් ශේෂ වූ තවදුරටත් වෙනස් නොවන, අදෘශ්‍යමාන කළු කුහරය, කාරණා තුනක් හැර ඉතිරි ගුණාංග විනාශ කර දමයි. එනම් ඉතිරි  වන්නේ තාරකාවේ මුළු ස්කන්ධය, එහි කෝණික ගම්‍යතාවය සහ එහි ආරෝපණය යන ගුණාංගයි. මෙම කරුණු තුනට අමතරව කළු කුහරයට එය සෑදු තාරකාවේ හැඩය ගැන වත්, පදාර්ථයේ ස්වභාවය ගැනවත් කිසිදු තැකීමක් නැත. තාරීය භෞතික විද්‍යාවේ ස්වභාවයට අනුව තාරකාන්තර මාධ්‍යයේ නිමග්න වන ආරෝපිත කළු කුහරය, එහි ප්‍රතිවිරුද්ධ  ආරෝපණ ඇද ගෙන සැණෙකින් තම ආරෝපණය උදාසීන කරගත යුත ය. අවසානයේ ඉතිරිවන කළු කුහරය,භ්‍රමණය වන හෝ භ්‍රමණය නොවන කළු කුහරයක් විය හැක. ඒ අනුව කළු කුහර වර්ග 2කි.

     1.ස්වාස්චයිල්ඩ් කළු කුහර (Schwarzschild black hole) - භ්‍රමණය නොවන
     2.කෙර් කළු කුහර (Kerr black hole) - භ්‍රමණය වන හෙවත් කොණික ගම්‍යතාවයක් සහිත


සාධාරණ සාපේක්ෂතා වාදයට අනුව කාලාවකාශය(time and space)සුවිශාල ආකාශ වස්තූන්ගේ ගුරුත්වාකර්ෂණ කේෂ්ත්‍රය මගින් වෙලා ගෙන ඇති අතර, කළු කුහර අසල දී මෙම වෙළුම ඉතාමත් දරුණු ලෙස සිදුවී ඇත. තාරීය භෞතික විද්‍යාඥයෝ කාලාවකාශයේ අන්තරය නැතහොත් විරාමය ගැන සදහන් කිරීමේ දී , භෞතිකමය හෝරා යතුරක්(ඔරලෝසුවක්) සහ කෝදුවක් හා සම්බන්ධ අංකනයන් ගැන සදහන් කරති.උදාහරණයක් වශයෙන් හෝරා යතුර කුඩා අංශුවක් තරම් විය හැකි අතර, ක්‍රමවත් ලෙස මැනිය හැකි ප්‍රමාණයෙන් එක් ස්ථානයක සිට වෙනත් ස්ථානයකට සංක්‍රමණය විය හැක. එවිට යම් කිසි සිද්ධීන් දෙකක් අතර කාලය එම සිද්ධීන් දෙක අතර සිදු වූ අංශු සංක්‍රාමණ සංඛ්‍යාව ගැණීමෙන් උපකල්පනය කළ හැක.

ගුරුත්ව බලය සියලු ම භෞතික පද්ධතීන් වෙත සම ලෙස බල පවත්වන බව පැහැදිලි කරුණකි.
ඒ අනුව කළු කුහර අසල දී කාලයේ වේගය අඩාල වීමක් ද, ඒවා අවට අවකාශය දිගෑදුණු ස්වභාවයක් ද සියලු ම හෝරා යතුරුවල සහ මිනුම් කෝදුවල පෙන්නුම් කෙරෙනු ඇත.

මෙයින් සංජානනය කරණුයේ කළු කුහරය එය වටා ඇති කාලාවකාශයේ ජ්‍යාමිතිය, විපරිවර්තනය නැතහොත් විරූප කරන බවයි. කළු කුහරයෙන් එපිට බොහෝ ඈත අවකාශයේ දී මෙම විපරිවර්තනය සුළු වුව ද, එය ආසන්නයේ දී මෙම තත්වය කෙතරම් දරුණු දැයි කිවහොත් ආලෝක කිරණ වලට පවා ඉන් මිදිය නොහැක.



කළු කුහරයකට නිරතුරුව ම එය අවට ඇති පදාර්ථයන් හා විකිරණ අවශෝෂණය කර ගනිමින් එහි ස්කන්ධය වැඩි කර ගත හැක. තාරකා විද්‍යාඥ ස්ටීවන් ඩබ්. හෝව්කින්(Stephen W’ Hawking)ට අනුව කළු කුහරය සහ එහි අවට අවකාශය  අතර අන්‍යෝන්‍ය ක්‍රියාවලිය මෙහෙයවන පැහැදිලි මූලධර්මය නම් ,ඉසව් දිගන් තයේ කේෂත්‍ර ඵලයයි. එසේ ම ක්වන්ටම් යාන්ත්‍රණය මගින් නිපද වෙන අංශු ගිණිය නොහැකි වන තුරු කළු කුහරයේ කේෂත්‍ර ඵලය අඩු නෙවෙයි.

වර්ෂ 1973 දී විද්‍යාඥ  ජෙකබ් බෙකන්ස්ටීන්(Jacob Bekenstein) කළු කුහර ද සාමාන්‍ය කෘෂ්ණ වස්තු (Black bodies) මෙන් ශක්ති විකිරණයේ මූල ධර්මයන් ට අනුව ක්‍රියා කරන බව පෙන්වා දුනි. එහෙත් 1974 දී තාරකා විද්‍යාඥ ස්ටීවන් ඩබ්. හෝව්කින් සියලු ම කළු කුහර එලෙස නොකරන බවත් කෘෂ්ණ වස්තු  වැනි කළු කුහර බිහි වූයේ මහා පිපිරුමත්(Big Bang) සමග බවත් පෙන්වා දුනි. එවැනි ප්‍රාක්තන  කළු කුහරයක ස්කන්ධය 1015gක්, එනම් කුඩා ප්‍රමාණයේ ග්‍රහකයක් තරම් විය හැකි අතර එහි අරය10-23 ක්, එනම් ප්‍රෝටනයක හෝ නියුට්‍රෝනයක අරය තරම් විය හැක. එසේ ම මෙම ක්ෂුද්‍ර කළු කුහර දැනට විශ්වය තුලින් වියැකී ගොස් ඇත.
එසේ ම අති විශාල ප්‍රමාණයේ කළු කුහර ගැන සලකා බැලීමේ දී  ඒවායින් මද සීඝ්‍රතාවයකින් හෝව්කින් විකිරණ(Hawking Radiation) නම් විකිරණ  විශේෂයක් පිටවන බව තාරකා විද්‍යාඥ ස්ටීවන් ඩබ්. හෝව්කින් විසින් සොයා ගන්නා ලදී.



 ඒ අනුව මෙම විකිරණ  පිට වීම නිසා අධිස්කන්ධ කළු කුහර ද වසර ගූගලයක්(10100) ගෙවා විශ්වයෙන් වියැකී යනු ඇත.




අමතර දැනුමට.......
සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයේ ග්‍රහලෝක කළු කුහර වුවහොත් ඒවායේ ස්වාස්චයිල්ඩ් අරයයන්( Schwarzschild radius).
                                                                                                                       Article by-Dumindu Gamage
                                                                                                 Astronomical Society,Richmond college.

Share on Google Plus
    Blogger Comment
    Facebook Comment