கருந்துளை இணைப்பிலிருந்து வரும் ஈர்ப்பு அலைகள் பகுதி பற்றிய ஸ்டீபன் ஹாக்கிங்கின் கோட்பாட்டை உறுதிப்படுத்துகின்றன

ஒரு வரலாற்று வானியல் அவதானிப்பு, இயற்பியலாளர் ஸ்டீபன் ஹாக்கிங்கின் மிக முக்கியமான கோட்பாடுகளில் ஒன்றை முன்னோடியில்லாத துல்லியத்துடன் உறுதிப்படுத்தியுள்ளது. LIGO ஆய்வகத்தால் ஜனவரி 2025 இல் கைப்பற்றப்பட்ட ஒரு ஈர்ப்பு அலை சமிக்ஞை, 1971 இல் ஹாக்கிங்கால் முன்மொழியப்பட்ட பகுதி தேற்றத்திற்கு இன்றுவரை மிகவும் வலுவான ஆதாரத்தை வழங்கியது. GW250114 என பட்டியலிடப்பட்ட நிகழ்வு, பூமியிலிருந்து சுமார் 1.3 பில்லியன் ஒளியாண்டு தொலைவில் உள்ள இரண்டு கருந்துளைகளின் இணைப்பிலிருந்து உருவானது.

சிக்னலின் விதிவிலக்கான தெளிவு விஞ்ஞானிகளுக்கு அண்ட மோதலின் ஒவ்வொரு அடியையும் ஆய்வு செய்ய அனுமதித்தது, இரண்டு பாரிய பொருள்களின் சுழல் அணுகுமுறை முதல் ஒரு ஒற்றை, பெரிய, மிகவும் நிலையான கருந்துளை உருவாக்கம் வரை. தரவுகளின் பகுப்பாய்வு, புதிய நிகழ்வு அடிவானத்தின் பரப்பளவு இரண்டு அசல் கருந்துளைகளின் பகுதிகளின் கூட்டுத்தொகையை விட அதிகமாக இருப்பதை சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி நிரூபித்தது, இது ஹாக்கிங்கின் கணிப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது.

2015 ஆம் ஆண்டில் ஈர்ப்பு அலைகளை முதன்முதலில் கண்டறிந்ததிலிருந்து, இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசைப் பெற்ற ஒரு மைல்கல், ஈர்ப்பு வானியல் பிரபஞ்சத்தில் ஒரு புதிய சாளரத்தைத் திறந்துள்ளது. 300 க்கும் மேற்பட்ட நிகழ்வுகள் ஏற்கனவே பதிவு செய்யப்பட்டுள்ளன, ஆனால் GW250114 அதன் கூர்மை மற்றும் தீவிரத்திற்காக தனித்து நிற்கிறது, ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் வரம்புகளை அதன் தீவிர ஆட்சிகளில் சோதிக்க ஒரு சரியான காஸ்மிக் ஆய்வகத்தை வழங்குகிறது.

GW250114 சமிக்ஞையின் முன்னோடியில்லாத தெளிவு

GW250114 நிகழ்வு, ஜனவரி 14, 2025 அன்று கண்டறியப்பட்டது, இது வானியற்பியல் மற்றும் கண்டறிதல் தொழில்நுட்பம் ஆகிய இரண்டிற்கும் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது. இந்த சமிக்ஞை மிகவும் தீவிரமானது, இது அமெரிக்காவின் ஹான்போர்ட், வாஷிங்டன் மற்றும் லிவிங்ஸ்டன், லூசியானாவில் அமைந்துள்ள LIGO இன் டிடெக்டர்களின் மூல தரவுகளில் தெளிவாகத் தெரிந்தது. இந்த தரம் சிக்கலான இரைச்சல் வடிகட்டுதல் செயல்முறைகளின் தேவையை நீக்கியது, நிகழ்வின் நேரடி மற்றும் நம்பகமான பகுப்பாய்வு அனுமதிக்கிறது.

இந்த மோதலில் இரண்டு கருந்துளைகள் நமது சூரியனை விட பத்து மடங்கு அதிகமாக இருக்கும் என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. அவர்கள் இணைவதற்கான இறுதி தருணங்களில், அவர்கள் ஈர்ப்பு அலைகள் வடிவில் மிகப்பெரிய அளவிலான ஆற்றலை வெளியிட்டனர், ஐன்ஸ்டீனின் புகழ்பெற்ற சமன்பாடு, E=mc² கணித்தபடி, பல சூரிய வெகுஜனங்களுக்கு சமமான, விண்வெளி நேரத்தின் துணியில் உடனடியாக சிற்றலைகளாக மாற்றப்பட்டது.

1.3 பில்லியன் ஒளியாண்டுகளின் தூரம் என்பது, பிரபஞ்சம் மிகவும் இளமையாக இருந்தபோது, ​​தொலைதூர கடந்த காலத்தில் மோதல் ஏற்பட்டது என்பதாகும். இவ்வளவு நேரம் மற்றும் விண்வெளியில் பயணித்தாலும், புவியீர்ப்பு அலைகள் போதுமான சக்தியுடன் பூமியை வந்தடைந்தன. இந்த பகுப்பாய்வு LIGO-Virgo-KAGRA அறிவியல் ஒத்துழைப்பால் நடத்தப்பட்டது, இது கண்டறியும் உலகளாவிய வலையமைப்பை இயக்குகிறது.

தரவுகளின் துல்லியமானது இயற்பியலாளர்களை இணைப்பின் முழு இயக்கவியலையும் மறுகட்டமைக்க அனுமதித்தது. ஆரம்ப கருந்துளைகளின் நிறை மற்றும் சுழற்சிகளை மட்டும் அளவிட முடியாது, ஆனால் இறுதி கருந்துளையின் பண்புகளையும் அளவிட முடியும். இந்த விரிவான அளவீடுதான் அண்ட நிகழ்வுக்கு முன்னும் பின்னும் மொத்த “மேற்பரப்பை” ஒப்பிட்டு ஹாக்கிங்கின் பகுதி தேற்றத்தின் கடுமையான சோதனையை அனுமதித்தது.

ஹாக்கிங்கின் பகுதி தேற்றம் என்ன சொல்கிறது?

1971 ஆம் ஆண்டில் ஸ்டீபன் ஹாக்கிங்கால் உருவாக்கப்பட்டது, பகுதி தேற்றம் கருந்துளை இயற்பியலின் ஒரு அடிப்படைப் பகுதியாகும். எளிமையாகச் சொன்னால், கருந்துளையின் நிகழ்வுத் தொடுவானத்தின் மொத்தப் பரப்பளவு – ஒன்றும், ஒளியும் கூட தப்பிக்க முடியாத எல்லை – மற்றொரு கருந்துளையுடன் இணைவது அல்லது பொருளை உறிஞ்சுவது போன்ற பாரம்பரிய இயற்பியல் செயல்முறைகளில் காலப்போக்கில் குறைய முடியாது என்று சட்டம் முன்வைக்கிறது.

இந்தச் சட்டம் வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதிக்கு ஆழமான ஒப்புமையைக் காட்டுகிறது, இது ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பின் என்ட்ரோபி (கோளாற்றின் அளவு) ஒருபோதும் குறைய முடியாது என்று கூறுகிறது. ஹாக்கிங் மற்றும் ஜேக்கப் பெக்கன்ஸ்டைன் போன்ற பிற இயற்பியலாளர்கள் கருந்துளையின் நிகழ்வு அடிவானத்தின் பரப்பளவு உண்மையில் அதன் என்ட்ரோபியின் அளவீடு என்று முன்மொழிந்துள்ளனர். எனவே, ஒரு மூடிய அமைப்பில் கோளாறு அதிகரிப்பது போலவே, கருந்துளையின் பரப்பளவும் அதிகரிக்கும்.

புவியீர்ப்பு, வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் தகவல் கோட்பாடு ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான இந்த தொடர்பு புவியீர்ப்பு குவாண்டம் கோட்பாட்டிற்கான தேடலின் தூண்களில் ஒன்றாக மாறியது. முந்தைய அவதானிப்புகள் ஏற்கனவே தேற்றத்துடன் ஒத்துப் போயிருந்த போதிலும், GW250114 இன் துல்லியத்தின் அளவை எதுவும் எட்டவில்லை, இது இன்றுவரை சட்டத்தின் மிகவும் கடுமையான மற்றும் நேரடி சோதனையை வழங்கியது.

ஒருங்கிணைப்பு கோட்பாட்டை எவ்வாறு உறுதிப்படுத்தியது

GW250114 நிகழ்வின் மூலம் ஹாக்கிங்கின் பகுதி தேற்றத்தின் சரிபார்ப்பு தரவு பகுப்பாய்வு ஒரு கடினமான செயல்முறையாகும். இரண்டு தனித்த கருந்துளைகளின் நிறை மற்றும் சுழற்சிகளைக் கணக்கிடுவதற்கு இணைவதற்கு முன் உமிழப்படும் ஈர்ப்பு அலைகளின் பண்புகளை விஞ்ஞானிகள் முதலில் பயன்படுத்தினர். இந்த தகவலின் மூலம், அவர்கள் அந்தந்த நிகழ்வு எல்லைகளின் பகுதியை தீர்மானிக்க முடிந்தது.

“ரிங் டவுன்” என்று அழைக்கப்படும் சிக்னலின் இறுதிப் பகுதியை அவர்கள் பகுப்பாய்வு செய்தனர், இது புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட கருந்துளையின் ஊசலாட்டங்களை உறுதிப்படுத்துகிறது. சமிக்ஞையின் இந்த கட்டத்தில், இறுதி கருந்துளையின் நிறை மற்றும் சுழற்சி பற்றிய துல்லியமான தகவல்கள் உள்ளன, இது அதன் நிகழ்வு அடிவான பகுதியை கணக்கிட அனுமதிக்கிறது. ஒப்பீடு சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி இருந்தது: இறுதிப் பகுதி ஆரம்ப பகுதிகளின் கூட்டுத்தொகையை விட கணிசமாக பெரியதாக இருந்தது, மிகக் குறைந்த அளவு பிழையுடன், 99.9% க்கும் அதிகமான நம்பிக்கையுடன் கோட்பாட்டு கணிப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது.

கண்டுபிடிப்புக்குப் பின்னால் உள்ள மேம்பட்ட தொழில்நுட்பம்

இத்தகைய துல்லியமான அளவீடுகளைச் செய்யும் திறன், புவியீர்ப்பு அலை கண்டறிதல்களில் ஒரு தசாப்தத்திற்கும் மேலான தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்களின் விளைவாகும். LIGO (லேசர் இண்டர்ஃபெரோமெட்ரிக் கிராவிடேஷனல் வேவ் அப்சர்வேட்டரி) ஒரு ஜோடி ராட்சத இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்களைப் பயன்படுத்துகிறது, ஒவ்வொன்றும் நான்கு கிலோமீட்டர் நீளமுள்ள ஆயுதங்களைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு லேசர் கற்றை பிரிக்கப்பட்டு இந்த இரண்டு கைகள் வழியாக அனுப்பப்படுகிறது, அதி-நிலையான கண்ணாடிகளால் பிரதிபலிக்கப்பட்டு மீண்டும் இணைக்கப்படுகிறது. ஒரு புவியீர்ப்பு அலை கடந்து செல்வது கைகளின் நீளத்தை ஒரு சிறிய வழியில் மாற்றுகிறது – ஒரு புரோட்டானின் விட்டத்தில் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கிற்கும் குறைவானது – இது லேசர் ஒளியின் குறுக்கீடு வடிவத்தில் மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது. இந்த உணர்திறனை அடைய, கண்காணிப்பகங்களுக்கு கிட்டத்தட்ட சரியான நில அதிர்வு மற்றும் வெற்றிட தனிமைப்படுத்தல் தேவை, அத்துடன் அதிநவீன ஒளியியல் பூச்சுகள் கொண்ட மிக அதிக சக்தி கொண்ட லேசர்கள் மற்றும் கண்ணாடிகள். 2015 முதல் செயல்படுத்தப்பட்ட தொடர்ச்சியான புதுப்பிப்புகள் கருவிகளின் உணர்திறனை கடுமையாக அதிகரித்துள்ளன, மேலும் அவை அதிக தொலைதூர நிகழ்வுகளை அதிக தெளிவுடன் கண்டறிய அனுமதிக்கிறது. இத்தாலியில் உள்ள விர்கோ டிடெக்டர் மற்றும் ஜப்பானில் காக்ராவை உள்ளடக்கிய உலகளாவிய நெட்வொர்க், சிக்னல்களை உறுதிப்படுத்துவதற்கும், வானத்தில் அவற்றின் இருப்பிடத்தை முக்கோணமாக்குவதற்கும் முக்கியமானது, ஈர்ப்பு அலை வானியலை ஒரு துல்லியமான அறிவியலாக மாற்றுகிறது.

பொதுச் சார்பியலுக்கு முக்கியத்துவம்

ஹாக்கிங்கின் பகுதி தேற்றத்தின் உறுதியான உறுதியானது ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் கோட்பாட்டிற்கு மற்றொரு வெற்றியாகும். இரண்டு கருந்துளைகளின் மோதல் போன்ற பிரபஞ்சத்தின் மிகத் தீவிர நிலைகளிலும் கூட ஈர்ப்பு விசையின் நடத்தையை கோட்பாடு வெற்றிகரமாக விவரிக்கிறது என்பதை இது நிரூபிக்கிறது. நிகழ்வு GW250114 ஒரு வலுவான ஈர்ப்பு புல ஆட்சியில் சார்பியல் கணிப்புகளை சோதிக்கும் ஒரு இயற்கை ஆய்வகமாக செயல்படுகிறது, அங்கு விளைவுகள் மிகவும் உச்சரிக்கப்படுகின்றன.

மேலும், சிக்னலின் விரிவான பகுப்பாய்வு, குறிப்பாக ரிங் டவுன் கட்டம், சுழலும் கருந்துளைகளின் அமைப்பு (கெர் மெட்ரிக் மூலம் விவரிக்கப்பட்டது) போன்ற பிற கணிப்புகளைச் சரிபார்க்க முடிந்தது. ஒவ்வொரு வெற்றிகரமான சோதனையும் நவீன இயற்பியலின் அடித்தளத்தை வலுப்படுத்துகிறது, இருப்பினும் விஞ்ஞானிகள் ஐன்ஸ்டீனுக்கு அப்பால் புதிய இயற்பியலை சுட்டிக்காட்டக்கூடிய சிறிய முரண்பாடுகளைத் தொடர்ந்து தேடுகிறார்கள்.

அண்ட நிகழ்வுகளின் வளர்ந்து வரும் பட்டியல்

நிகழ்வு GW250114 என்பது வளர்ந்து வரும் புலத்தின் மிகச் சமீபத்திய மற்றும் அற்புதமான எடுத்துக்காட்டு. 2015 ஆம் ஆண்டு முதல், புவியீர்ப்பு அலை கண்டறிதல்களின் பட்டியல் அதிவேகமாக வளர்ந்துள்ளது, இதில் வெவ்வேறு வெகுஜனங்களின் கருந்துளை இணைப்புகள் மட்டுமின்றி, நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள், பாரிய நட்சத்திரங்களின் அதி அடர்த்தியான எச்சங்கள் சம்பந்தப்பட்ட மோதல்களும் அடங்கும்.

LIGO, Virgo மற்றும் KAGRA டிடெக்டர்களின் ஒவ்வொரு கண்காணிப்பு சுழற்சியும் அதனுடன் தொழில்நுட்ப மேம்பாடுகளைக் கொண்டுவருகிறது, இது பிரபஞ்சத்தின் அளவை விரிவாக்குகிறது. இந்த அண்டவியல் கணக்கெடுப்பு வானியலாளர்கள் பாரிய நட்சத்திரங்களின் உருவாக்கம் மற்றும் பரிணாம வளர்ச்சி, நட்சத்திரக் கூட்டங்களின் இயக்கவியல் மற்றும் விண்மீன் திரள்களின் மையங்களில் மிகப்பெரிய கருந்துளைகளின் வளர்ச்சி பற்றி மிகவும் துல்லியமான மாதிரிகளை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது.

ஈர்ப்பு வானியல் எதிர்காலம்

GW250114 போன்ற நிகழ்வுகளின் வெற்றி அப்பகுதியின் எதிர்காலத்திற்கான எதிர்பார்ப்புகளை தூண்டுகிறது. LIGO-India போன்ற தரை அடிப்படையிலான ஆய்வகங்களின் அடுத்த தலைமுறை மற்றும் LISA (Laser Interferometer Space Antenna) போன்ற விண்வெளித் திட்டங்கள், ஈர்ப்புப் பிரபஞ்சத்தில் புதிய அதிர்வெண் சாளரங்களைத் திறப்பதாக உறுதியளிக்கின்றன. பிரம்மாண்டமான கருந்துளைகளின் இணைப்பு மற்றும் பிக் பேங்கின் எதிரொலிகள் போன்ற இன்னும் கூடுதலான கவர்ச்சியான நிகழ்வுகளைக் கண்டறிய இது உதவும், மேலும் அண்டம் பற்றிய நமது புரிதலில் தொடர்ந்து புரட்சியை ஏற்படுத்துகிறது.