આઇન્સ્ટાઇનની થિયરીને સાકાર કરતી ગ્રેવિટેશનલ વેવ્સની શોધ

પૃથ્વીથી કરોડો કિલોમીટરના અંતરે જ નહીં, પરંતુ પ્રકાશવર્ષના અંતરે આવેલા અવકાશીય પદાર્થોનો અભ્યાસ કરવા માટે આપણે એમાંથી આપણા તરફ આવતા પ્રકાશનું અવલોકન કરતા આવ્યા છીએ. માત્ર નરી આંખે જોઈ શકાય એવા દૃશ્યપ્રકાશ જ નહીં, બલ્કે નરી આંખે પણ ન દેખાતા અલ્ટ્રાવાયલેટ, ઇન્ફ્રારેડ અને રેડિયોતરંગોના અભ્યાસ પરથી પણ ખગોળશાસ્ત્રીઓ આ દૂરના અવકાશી પદાર્થો આયુષ્યના કયા તબક્કામાં છે, એના પર કયા-કયા વાયુઓ કેટલા પ્રમાણમાં છે વગેરે માહિતી મેળવતા આવ્યા છે.
જોકે આજથી બરાબર ૧૦૦ વર્ષ પહેલાં વિખ્યાત વિજ્ઞાની આલ્બર્ટ આઇન્સ્ટાઇને આપેલી જનરલ થિયરી ઓફ રિલેટિવિટીની સાથે એવી થિયરી પણ વહેતી મૂકી કે ગ્રેવિટી-વેવ્સ એટલે કે ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો નામનું હજી એક પરિબળ છે જે અદૃશ્ય છે, પરંતુ એ અસ્તિત્વ જરૂર ધરાવે છે. આઇન્સ્ટાઇનનો દાવો હતો કે જ્યારે પ્રચંડ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ધરાવતા બે વિશાળ અવકાશીય પદાર્થો એકબીજા સાથે અથડાય, અમળાય ત્યારે બ્રહ્માંડમાં ચારેકોર ગ્રેવિટેશનલ-વેવ્સ વહેતા થાય છે. ખાસ કરીને પ્રચંડ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ધરાવતાં બે બ્લેક હોલ એકબીજાની આસપાસ ફરતાં-ફરતાં જ્યારે એકબીજા સાથે જોડાઈ જાય ત્યારે અમુક સેકન્ડમાં જ લાખો સૂર્ય જેટલી પ્રચંડ ઊર્જા‍ ઉત્પન્ન થાય છે અને એ વખતે મુક્ત થયેલા ગ્રેવિટી-વેવ્સ સમસ્ત બ્રહ્માંડમાં અવાજના તરંગોની જેમ ફેલાય છે.
અત્યાર સુધી આ તરંગોની કોઈ હાજરી પરખાઈ નહોતી. આથી જ એના અસ્તિત્વ વિશે પણ મતમતાંતરો હતા. ગયા વર્ષે અમેરિકાના લુઇસીઆના અને વોશિંગ્ટન પાસેના હેન્ફર્ડમાં ૪૨ બિલિયન રૂપિયાના ખર્ચે ‘LIGO’ના ટૂંકાક્ષરી નામે જાણીતી બે લેસર ઇન્ટરફેરોમીટર ગ્રેવિટેશનલ વેવ ઓબ્ઝર્વેટરી (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) બનાવવામાં આવી છે. અત્યંત સંવેદનશીલ ડિટેક્ટરો ધરાવતી આ ઓબ્ઝર્વેટરીઓને અંગ્રેજી મૂળાક્ષર L આકારમાં બનાવવામાં આવી છે. એની દરેક પાંખ લગભગ ચાર કિલોમીટર લાંબી છે. આ પાંખોના પાઇપની અંદર અલ્ટ્રા-પ્યોર અને હાઇલી સેન્સિટિવ ડિટેક્ટર બ્રહ્માંડમાંથી આવતા ગ્રેવિટી-વેવ્સને પારખવાના કામે લાગેલા છે.
આજથી ૧.૩ બિલિયન વર્ષ પહેલાં આપણાથી ૧.૫૦ પ્રકાશવર્ષ (લાઇટ યર) છેટે આવેલાં બે બ્લેક હોલના અથડાવાથી આ ગ્રેવિટી-વેવ્સ પેદા થયા હતા.
ગયા વર્ષે ૧૪ સપ્ટેમ્બરના વહેલી સવારે છ વાગ્યામાં નવ મિનિટ બાકી હતી ત્યારે પહેલી વાર આ ગ્રેવિટી-વેવ્સની હાજરીની છડી પોકારવામાં આવી. ત્યારથી આ વેવ્સનો અભ્યાસ કરી રહેલા સંશોધકોને જાણવા મળ્યું કે એ ગ્રેવિટી-વેવ્સ વાસ્તવમાં આપણાથી ૧.૫ બિલિયન પ્રકાશવર્ષ છેટેથી આવ્યા છે (૧ પ્રકાશવર્ષ એટલે પ્રકાશના તરંગે ૧ વર્ષમાં કાપેલું અંતર. પ્રકાશનો વેગ છે ૩૦ કરોડ મીટર પ્રતિ સેકન્ડ).
આજથી ૧.૩ બિલિયન વર્ષ પહેલાં આપણા સૂર્ય કરતાં ૩૦ ગણું વજન ધરાવતા બે ગંજાવર બ્લેક હોલ ફરતાં-ફરતાં એકબીજા સાથે જોડાઈ ગયાં અને એમાંથી આ ગ્રેવિટી-વેવ્સ ઉત્પન્ન થયા. આપણા સુધી પહોંચતા આ તરંગો એટલા ક્ષીણ થઇ જતા હોય છે કે વિજ્ઞાનીઓ અત્યાર સુધી એની હાજરી પામી જ શક્યા નહોતા.
ભારતના લબ્ધપ્રતિષ્ઠિત એસ્ટ્રોફિઝિસિસ્ટ જયંત નારલિકરે એ વાત સમજાવવા માટે રસપ્રદ ઉદાહરણ આપ્યું છે. તેમના કહેવા પ્રમાણે હાથીની પીઠ પર એક માખી બેઠી હોય તો એ વજન હાથીને ન વર્તાય એ સ્વાભાવિક છે, પરંતુ અત્યંત સૂક્ષ્મ એવી આ માખી હાથીના કુલ વજનમાં વધારો તો કરે જ છે. બસ, આ ગ્રેવિટી-વેવ્સને હાથી પર બેઠેલી માખીના વજન જેટલા ક્ષીણ ગણી શકાય.
LIGOએ આ ગ્રેવિટી-વેવ્સને માણસો સાંભળી શકે એવા ધ્વનિતરંગોમાં કન્વર્ટ કરીને સૌને સંભળાવ્યા હતા. એ પ્રમાણે બે જાયન્ટ બ્લેક હોલ અથડાયાં હશે ત્યારે ગાદલા પર નાનકડો દડો હળવેકથી પડે ત્યારે આવતો વૂપ જેવો ધ્વનિ સર્જા‍યો હતો. અત્યાર સુધી આપણે બ્રહ્માંડના અભ્યાસ માટે ટેલિસ્કોપમાં આંખો માંડતા આવ્યા હતા, પરંતુ હવે આ શોધ પછી અવકાશને સાંભળવા માટે આપણને કાન પણ માંડ્યા છે એવું કહી શકાય.
અવકાશસંશોધનમાં એક નવો જ અધ્યાય શરૂ કરનારી આ શોધથી બ્લેક હોલને જોઈ શકાશે અને બ્રહ્માંડના ઉદ્ભવ વિશે તથા બિગ બેન્ગ વખતના બ્રહ્માંડને પણ જોઈ શકાશે. આવી આશા વ્યક્ત કરી છે પ્રસિદ્ધ ભૌતિકશાસ્ત્રી સ્ટીફન હોકિંગે. તેમણે આ શોધને આવકારતાં કહ્યું છે કે આ ગ્રેવિટી-વેવ્સની હાજરી વિશે તેમણે પોતે પણ કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટીમાં આજથી ૪૦ વર્ષ પહેલાં જે આગાહી કરી હતી એ હવે સાચી પડી છે.
ભૌતિકશાસ્ત્ર અને અવકાશસંશોધનમાં રસ ધરાવતા સૌ કોઈનાં રૂંવાડાં ખડાં કરી દેતી આ શોધ વિશે ભારતીયોએ વિશેષ ગર્વ લેવા જેવું છે. એનું કારણ એ છે કે આ શોધમાં ભારતની એકથી વધુ સંસ્થાઓ સંકળાયેલી છે.
આ સંશોધનમાં ગાંધીનગરમાં આવેલી ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ પ્લાઝમા રિસર્ચ-પુણેની ઇન્ટર યુનિવર્સિટી સેન્ટર ફોર એસ્ટ્રોનોમી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ તેમ જ ઇન્દોરની રાજા રામન્ના સેન્ટર ફોર એડ્વાન્સ્ડ ટેક્નોલોજી સામેલ હતી. અરે, આ શોધની જાહેરાત અમેરિકાના વોશિંગ્ટન ડીસી અને પુણેની સંસ્થામાં એકસાથે કરવામાં આવી હતી. અમેરિકામાં આવેલી બે LIGO ઓબ્ઝર્વેટરીઓ ઉપરાંત આવનારા સમયમાં આપણા દેશમાં પણ એક ગ્રેવિટેશનલ ઓબ્ઝર્વેશન્સ માટેની ઓબ્ઝર્વેટરી ઊભી થવાની છે. ભારતની સંસ્થાઓ અને અમેરિકા, ઇંગ્લેન્ડ, જર્મની તથા ઓસ્ટ્રેલિયા સાથેની પાર્ટનરશિપમાં INDIGO નામથી ઓબ્ઝર્વેટરી સ્થપાશે.
આપણા ગુજરાતીઓ માટે વધુ એક ગર્વની વાત એ છે કે ગ્રેવિટી-વેવ્સના સંશોધકોની ટીમમાં મૂળ વડોદરાનો નખશિખ ગુજરાતી યુવાન એવો કરણ જાની પણ સામેલ છે. વડોદરામાં જ જન્મેલા, ભણેલા કરણે શહેરની મહારાજા સયાજીરાવ યુનિવર્સિટીમાં પ્રવેશ મેળવ્યો હતો; પરંતુ છ મહિનામાં જ તેને અમેરિકાની પેન્સિલ્વેનિયા યુનિવર્સિટીમાં એડ્મિશન મળી ગયું અને કરણ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ ભણવા માટે ત્યાં ગયો. ત્યાર બાદ માસ્ટર ડિગ્રી માટે કરણને અમેરિકાની જ જ્યોર્જિયા યુનિવર્સિટીમાં એડ્મિશન મળ્યું હતું. હાલમાં તે જ્યોર્જિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલોજીમાંથી બ્લેક હોલના વિષય પર પીએચ.ડી. કરી રહ્યો છે. એટલું જ નહીં, તે ગ્રેવિટી-વેવ્સનાં સંશોધનોમાં સામેલ જ્યોર્જિયા યુનિવર્સિટીના ૧૨ અધ્યાપકો તથા સંશોધકોમાં કરણ પણ એક હતો.