പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉത്ഭവം, വികാസം എന്നിവ സംബന്ധിച്ചൊരു ശാസ്ത്രവിപ്ലവത്തിന് തന്നെ തിരി കൊളുത്തിയേക്കാം മെദ്യൂസെല നക്ഷത്രത്തിന്റെ പ്രായപ്രശ്‌നം

റ്റവും കൂടുതല്‍ കാലം ജീവിച്ചതായി ബൈബിളില്‍ പരാമര്‍ശിക്കുന്ന വ്യക്തിയാണ് 'മെദ്യൂസെല', 969 വര്‍ഷമായിരുന്നു ആയുസ്സ്. അതിനാല്‍, തിരിച്ചറിയപ്പെട്ടതില്‍ ഏറ്റവും പ്രായമേറിയ നക്ഷത്രത്തിന് 'മെദ്യൂസെല' എന്നു പേരിട്ടതില്‍ തെറ്റില്ല. പക്ഷേ, ശാസ്ത്രലോകത്തിന്റെ കണക്ക് തെറ്റിക്കുകയാണ് ആ നക്ഷത്രമിപ്പോള്‍. 

പ്രശ്‌നം ഇതാണ്: നിലവിലെ കണക്കുകള്‍ പ്രകാരം പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പ്രായം 1380 കോടി വര്‍ഷമാണ്. മെദ്യൂസെല നക്ഷത്രത്തിന്റെയോ 1450 കോടി വര്‍ഷവും! 

ഇതെങ്ങനെ ശരിയാകും? പ്രപഞ്ചത്തെക്കാള്‍ പ്രായമുള്ള നക്ഷത്രം പ്രപഞ്ചത്തിലുണ്ടാകുമോ? പ്രപഞ്ചോല്‍പ്പത്തിയെ സംബന്ധിച്ച മഹാവിസ്‌ഫോടന സിദ്ധാന്തം വെല്ലുവിളി നേരിടുകയാണെന്നു സാരം. 

1912-ല്‍ കാറ്റലോഗ് ചെയ്യപ്പെട്ട 'എച്ച്ഡി 140238' (HD 140238) എന്ന കോഡുനാമമുള്ള നക്ഷത്രമാണ് പില്‍ക്കാലത്ത് 'മെദ്യൂസെല നക്ഷത്രം' (Methuselah star) എന്നറിയപ്പെട്ടത്. ആകാശഗംഗയില്‍ തന്നെയാണ് അതിന്റെ സ്ഥാനം, ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് വെറും 190 പ്രകാശവര്‍ഷം അകലെ.

മെദ്യൂസെല നക്ഷത്രത്തിന്റെ രാസഉള്ളടക്കം പഠിച്ചപ്പോള്‍ ശ്രദ്ധേയമായ ഒരു വസ്തുത ഗവേഷകരുടെ കണ്ണില്‍ പെട്ടു. ആ നക്ഷത്രത്തില്‍ ഇരുമ്പിന്റെ സാന്നിധ്യം ഇല്ലെന്നു തന്നെ പറയാം. പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ആ ലോഹം വ്യാപകമാകുന്നതിന് മുമ്പ് രൂപപ്പെട്ട നക്ഷത്രമാണത് എന്നര്‍ഥം. ഒരുപക്ഷേ, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അത്ര തന്നെ പഴക്കമുള്ള നക്ഷത്രം! 

Big Bang
പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ തുടക്കമെന്ന് കരുതുന്ന മഹാവിസ്‌ഫോടനം, ചിത്രകാരന്റെ ഭാവന. 1380 കോടി വര്‍ഷം മുമ്പായിരുന്നു മഹാവിസ്‌ഫോടനം എന്നാണ് ഇപ്പോഴുള്ള അറിവ്. Pic Credit: NASA

അത്ഭുതമുണര്‍ത്തുന്ന കണ്ടെത്തലായിരുന്നു അത്. 2013-ല്‍ ഹബ്ബിള്‍ സ്‌പേസ് ടെലസ്‌കോപ്പിന്റെ സഹായത്തോടെ ആ നക്ഷത്രത്തിന്റെ പ്രായം നിര്‍ണ്ണയിച്ചപ്പോള്‍ അത്ഭുതം അമ്പരപ്പായി മാറി. മെദ്യൂസെല നക്ഷത്രത്തിന്റെ പ്രായം 1450 കോടി വര്‍ഷം! പ്രപഞ്ചത്തേക്കാള്‍ കൂടുതല്‍!

ഇതു കണ്ടെത്തിയിട്ട് ഇപ്പോള്‍ ആറുവര്‍ഷമായി. ഇനിയും ഈ പ്രഹേളികയ്ക്ക് പരിഹാരം ഉണ്ടായിട്ടില്ല. ഇക്കാര്യം ചര്‍ച്ചചെയ്യാനായി 2019 ജൂലായ് മാസത്തില്‍ കാലിഫോര്‍ണിയയില്‍ ഒരു അന്താരാഷ്ട്ര കോണ്‍ഫറന്‍സ് നടന്നു. പ്രശ്‌നപരിഹാരം ഉണ്ടായില്ല എന്നു മാത്രമല്ല, പ്രശ്‌നം കൂടുതല്‍ മൗലികമാണെന്ന സംശയം ബലപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്തു ആ സമ്മേളനം.  

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉത്ഭവം, വികാസം എന്നിവ സംബന്ധിച്ചൊരു 'ശാസ്ത്രവിപ്ലവത്തി'ന് തന്നെ തിരി കൊളുത്തിയേക്കാം മെദ്യൂസെലയുടെ പ്രായപ്രശ്‌നമെന്ന് എഴുത്തുകാരനും ഗവേഷകനുമായ റോബര്‍ട്ട് മാത്യൂസ് പറയുന്നു.  

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉത്ഭവം സംബന്ധിച്ച് നിലവില്‍ ഏറ്റവും സ്വീകാര്യതയുള്ളത് മഹാവിസ്‌ഫോടന സിദ്ധാന്തത്തി (Big Bang theory) നാണ്. 1915-ല്‍ ആല്‍ബര്‍ട്ട് ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ അവതരിപ്പിച്ച സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം (General Relativtiy) ആണ് അതിന് അടിസ്ഥാനം. ഇതുവരെ അവതരിപ്പിക്കപ്പെട്ട സിദ്ധാന്തങ്ങളില്‍ ഏറ്റവും വിജയം കൈവരിച്ച ഒന്നാണ് ജനറല്‍ റിലേറ്റിവിറ്റി. അതിലെ തമോഗര്‍ത്തം മുതല്‍ ഗുരുത്വതരംഗങ്ങള്‍ വരെയുള്ള പ്രവചനങ്ങള്‍ ഒന്നൊന്നായി കഴിഞ്ഞ ഒരു നൂറ്റാണ്ടുകൊണ്ട് ശരിയെന്ന് തെളിഞ്ഞു.

സ്ഥലകാലങ്ങളും (spacetime) ദ്രവ്യവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധവും, ഇവയെ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കാന്‍ ഗുരുത്വബലം (gravity) എങ്ങനെ സഹായിക്കുന്നു എന്നുമാണ് ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നത്. ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം സ്ഥലകാല തിരശ്ചീലയെ വക്രീകരിക്കും. വസ്തുക്കള്‍ (എന്തിന് പ്രകാശം പോലും) ആ വക്രീകരണത്തെ പിന്തുടരും. ഇതാണ് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണമായി അനുഭവപ്പെടുക. 

ജനറല്‍ റിലേറ്റിവിറ്റിയിലെ ഫീല്‍ഡ് സമവാക്യങ്ങള്‍ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ കാര്യത്തില്‍ പ്രയോഗിക്കുമ്പോള്‍ വിചിത്രഫലങ്ങളാണ് ലഭിക്കുക. ഇക്കാര്യം ഐന്‍സ്റ്റൈനെ തന്നെയാണ് ആദ്യം അമ്പരപ്പിച്ചത്. സ്ഥിരമായി നില്‍ക്കേണ്ടതിന് പകരം, വികസിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചമാണ് ഫീല്‍ഡ് സമവാക്യങ്ങള്‍ പ്രയോഗിച്ചപ്പോള്‍ 1917-ല്‍ ഐന്‍സ്‌റ്റൈന് ലഭിച്ചത്! അങ്ങനെയെങ്കില്‍, പ്രപഞ്ചത്തിന് ഒരു തുടക്കം ഉണ്ടാകണം. ഇത് യുക്തിഹീനമാണെന്ന് ആ ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ കരുതി. 

Einstein and Georges Lemaître
ഐന്‍സ്‌റ്റൈനും ജോര്‍ജസ് ലിമയ്ത്രിയും. Pic Credit: Georges Lemaître archives.

ഫീല്‍ഡ് സമവാക്യങ്ങള്‍ പ്രസിദ്ധീകരിക്കപ്പെട്ടതോടെ, മറ്റു ഗവേഷകരും അതിന്റെ ഫലം കണ്ടെത്താന്‍ ശ്രമിച്ചു. ഹോളണ്ടിലെ വില്ലിം ഡി സിറ്റര്‍ (Willem de Sitter) കണ്ടെത്തിയ ഫലം 1917-ല്‍ തന്നെ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. അതിവേഗം വികസിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചമായിരുന്നു ഡി സിറ്റര്‍ അവതരിപ്പിച്ചത്. 

ഐന്‍സ്റ്റൈന് കൂടുതല്‍ അലോസരം ഉണ്ടാക്കുന്നതായിരുന്നു, 1922-ല്‍ റഷ്യന്‍ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ അലക്‌സാണ്ടര്‍ ഫ്രീഡ്മാന്‍ (Aleksandr Friedmann) പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്. അടഞ്ഞ പ്രപഞ്ചം, തുറന്ന പ്രപഞ്ചം, നിരന്ന പ്രപഞ്ചം! ഈ മൂന്നു സാധ്യതകളും സാമാന്യ ആപേക്ഷികതയുടെ പണിപ്പുരയില്‍ ഗണിതമുപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കുന്നതായിരുന്നു ഫ്രീഡ്മാന്റെ ഫലം. 

1920-കളോടെ ഒരുകാര്യം ബോധ്യമായി. ഐന്‍സ്‌റ്റൈന് ഇഷ്ടമായാലും ഇല്ലെങ്കിലും ശരി, അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഫീല്‍ഡ് സമവാക്യങ്ങള്‍ ശരിയാണ്. യഥാര്‍ഥത്തില്‍ പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുക തന്നെയാണ്! അതിനുള്ള തെളിവ് അമേരിക്കന്‍ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ എഡ്വിന്‍ ഹബ്ബിള്‍ (Edwin Hubble) കണ്ടെത്തി.

കാലിഫോര്‍ണിയയിലെ മൗണ്ട് വില്‍സണ്‍ ഒബ്‌സര്‍വേറ്ററിയില്‍ ഹബ്ബിള്‍ നടത്തിയ വാനനിരീക്ഷണങ്ങളാണ് ആധുനിക പ്രപഞ്ചശാസ്ത്രമായ കോസ്‌മോളജിക്ക് (Cosmology) തുടക്കമിട്ടത്. അക്കാലത്ത് പൊതുവെ കരുതിയിരുന്നത് പ്രപഞ്ചമെന്നത് ആകാശഗംഗ മാത്രമെന്നാണ്. ഹബ്ബിളിന്റെ കണ്ടെത്തല്‍ കാര്യങ്ങള്‍ക്കൊരു തീരുമാനമുണ്ടാക്കി. ആകാശഗംഗ പോലെ അനേകം ഗാലക്‌സികള്‍ പ്രപഞ്ചത്തിലുണ്ട്. മാത്രമല്ല, അവ പരസ്പരം അകലുകയും ചെയ്യുന്നു. ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ ഫീല്‍ഡ് സമവാക്യം പറയുംപോലെ പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുക തന്നെയാണ്! 

ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ ഫീല്‍ഡ് സമവാക്യങ്ങളെ മെരുക്കാന്‍ 1920-കളില്‍ രംഗത്തെത്തിയ മറ്റൊരാള്‍ ഗണിതവിദഗ്ധനായ ഒരു കത്തോലിക്ക വൈദികനായിരുന്നു. ബെല്‍ജിയം സ്വദേശിയായ ജസ്യൂട്ട് പാതിരി ജോര്‍ജസ് ലിമയ്ത്രി (Georges Lemaitre). ഹബ്ബിളിന്റെ നിരീക്ഷണഫലങ്ങള്‍ കൂടി പരിഗണിച്ചാണ് ഫാദര്‍ ലിമയ്ത്രി തന്റെ കണക്കുകൂട്ടലുകള്‍ നടത്തിയത്. അടഞ്ഞ പ്രപഞ്ചമായിരുന്നു പരിഗണിച്ചത്. അതു പ്രകാരം 1927-ല്‍ അദ്ദേഹം പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഫലമാണ്, ഇന്നു നമ്മള്‍ അറിയുന്ന 'മഹാവിസ്‌ഫോടന സിദ്ധാന്ത'ത്തിന്റെ അടിത്തറ. 

പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുന്നു എന്നു പറഞ്ഞാല്‍, അതിനൊരു തുടക്കമുണ്ടെന്നര്‍ഥം. അതിസാന്ദ്രതയുള്ള ഒരു 'ആദിമകണ' (primordial atom) ത്തിന് സംഭവിച്ച മഹാവിസ്‌ഫോടനം അഥവാ ബിഗ് ബാങ് വഴി സ്ഥലകാലങ്ങളും ഊര്‍ജവും ദ്രവ്യവുമെല്ലാം രൂപപ്പെടുകയും, ഇന്നത്തെ നിലയ്ക്ക് പ്രപഞ്ചം വികസിച്ചു പരിണമിക്കുകയും ചെയ്തു എന്നാണ് സിദ്ധാന്തം പറയുന്നത്. 

ഇതുപ്രകാരം പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പ്രായം കണക്കാക്കാന്‍ ഗവേഷകര്‍ ശ്രമിച്ചപ്പോള്‍ അമ്പരപ്പിക്കുന്ന ഫലങ്ങളാണ് പലപ്പോഴും കിട്ടിയത്. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പ്രായം വെറും 200 കോടി എന്നാണ് തുടക്കത്തില്‍ ലഭിച്ച ഫലം. ഭൂമിയുടെ പ്രായത്തിന്റെ പകുതി പോലും വരില്ലിത്! ആ പ്രതിസന്ധി മറികടക്കാന്‍ കേംബ്രിഡ്ജ് സര്‍വകലാശാലയിലെ നക്ഷത്രഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ഫ്രെഡ് ഹോയ്ല്‍ (Fred Hoyle)* പുതിയ ആശയവുമായി എത്തി. ശൂന്യതയില്‍ നിന്നുത്ഭവിക്കുന്ന നിഗൂഢബലം സംബന്ധിച്ചതായിരുന്നു അത്. ആ ആശയം ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ സമവാക്യങ്ങളില്‍ പ്രയോഗിച്ചപ്പോള്‍ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പ്രായം അനന്തമായി! 

Mount Wilson Observatory, Edwin Hubble
എഡ്വിന്‍ ഹബ്ബിള്‍, മൗണ്ട് വില്‍സണ്‍ ഒബ്‌സര്‍വേറ്ററിയില്‍ വാനനിരീക്ഷണത്തില്‍. Pic Credit: Mount Wilson Observatory

മഹാവിസ്‌ഫോടനവേളയില്‍ പ്രപഞ്ചമാകെ നിറഞ്ഞ താപോര്‍ജം ഇപ്പോഴും ഇവിടെയുണ്ട്,  'പ്രാപഞ്ചിക സൂക്ഷ്മതരംഗ പശ്ചാത്തലം' (Cosmic Microwave Background - CMB) എന്ന പേരില്‍. ബഹിരാകാശ ഒബ്‌സര്‍വേറ്ററികളുടെ സഹായത്തോടെ സൂക്ഷ്മതരംഗ പശ്ചാത്തല മാപ്പുചെയ്ത് പഠിച്ചതിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പ്രായം 1380 കോടി വര്‍ഷം എന്ന കണക്കില്‍ ശാസ്ത്രലോകമെത്തി. അതാണിപ്പോള്‍ പൊതുവെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. 

എന്നാലിപ്പോള്‍, മെദ്യൂസെല നക്ഷത്രം വഴി പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പ്രായപ്രശ്‌നം വീണ്ടും തലപൊക്കുകയാണ്. സ്വതന്ത്രമായ നൂതനമാര്‍ഗ്ഗങ്ങള്‍ വഴി പ്രപഞ്ചവികാസത്തിന്റെ തോത് കൃത്യമായി മനസിലാക്കാന്‍ കഴിയണം. എങ്കിലേ പ്രതിസന്ധിക്ക് പരിഹാരമുണ്ടാകൂ. ഗുരുത്വതരംഗങ്ങളെ വിശകലനം ചെയ്യുക എന്നതാണ് ഏറ്റവും സാധ്യതയുള്ള മാര്‍ഗ്ഗങ്ങളിലൊന്ന്. 

കഴിഞ്ഞ മാസം കാലിഫോര്‍ണിയയില്‍ നടന്ന കോണ്‍ഫറന്‍സിന് ഏതാനും ദിവസം മുമ്പ് 'നേച്ചര്‍ അസ്‌ട്രോണമി' ജേര്‍ണലില്‍ ഒരു റിപ്പോര്‍ട്ട് പ്രസിദ്ധീകരിക്കയുണ്ടായി. 2017-ല്‍ കണ്ടെത്തിയ ഗുരുത്വതരംഗങ്ങള്‍ വിശകലനം ചെയ്ത് പ്രപഞ്ചവികാസത്തിന്റെ തോത് മനസിലാക്കാന്‍ നടത്തിയ ശ്രമത്തിന്റെ ഫലമായിരുന്നു ആ റിപ്പോര്‍ട്ട്. എന്നാല്‍, മെദ്യൂസെല നക്ഷത്രവും പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പ്രായവും സംബന്ധിച്ച പ്രഹേളിക പരിഹരിക്കാന്‍ പോന്ന വിധം ഗുരുത്വതരംഗ വിശകലനം വളര്‍ന്നിട്ടില്ല എന്നാണ് റിപ്പോര്‍ട്ടില്‍ നിന്ന് വ്യക്തമായത്. 

പുതിയ സൈദ്ധാന്തികസാധ്യതകള്‍ തിരയുന്ന തിരക്കിലാണ് ഗവേഷകരിപ്പോള്‍. മഹാവിസ്‌ഫോടന വേളയില്‍ 'ശ്യാമോര്‍ജ്ജം' (Dark Energy) നിര്‍ണായക പങ്കു വഹിച്ചു എന്ന് പല ഗവേഷകരും അനുമാനിക്കുന്നു. പക്ഷേ, ശ്യാമോര്‍ജ്ജത്തിന്റെ ഉറവിടത്തെപ്പറ്റി ഒരു പിടിയും ശാസ്ത്രലോകത്തിനില്ല. പ്രപഞ്ചപഠനരംഗം ഇപ്പോള്‍ ഒരു പ്രതിസന്ധി നേരിടുകയാണെന്ന് ചുരുക്കം. പക്ഷേ, ഇത്തരം പ്രതിസന്ധികള്‍ക്ക് പരിഹാരമുണ്ടാക്കി തന്നെയാണ് ശാസ്ത്രം ഇതുവരെ വളര്‍ന്നതെന്ന് ചരിത്രം നോക്കിയാലറിയാം. (അവലംബം:  The National, UAE, Aug 4, 2019; NASA).

* പ്രപഞ്ചം സംബന്ധിച്ച 'സ്റ്റഡി സ്റ്റേറ്റ് സിദ്ധാന്തം' (Steady-state theory) മുന്നോട്ടുവെച്ചവരില്‍ പ്രധാനിയായിരുന്നു ഫ്രെഡ് ഹോയ്ല്‍. അദ്ദേഹം ബിഗ് ബാങ് തിയറി അംഗീകരിച്ചില്ല. വികസിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചമാതൃകയെ കളിയാക്കാന്‍ വേണ്ടി ഫ്രെഡ് ഹോയ്ല്‍ ആണ് 'Big Bang' എന്ന പ്രയോഗം ആദ്യം നടത്തിയത്!

അവലംബം -

* Have we been wrong about the age of our universe all along? By Robert Matthews. The National, UAE, Aug 4, 2019
* Hubble Finds Birth Certificate of Oldest Known Star. NASA.  
* Science: A History (2003). By John Gribbin. Penguin Books. 

* മാതൃഭൂമി നഗരം പേജില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത് 

Content Highlights: Big Bang theory, Georges Lemaître, Edwin Hubble, Methuselah star, HD 140238, Age of the Universe, Scientific Crisis, General Relativtiy