মহাবিশ্ব সম্পর্কে সবচেয়ে রহস্যময় ও বিভ্রান্তিমূলক তথ্যগুলোর মধ্যে একটি অন্যতম বিষয় হলো যে, মহাবিশ্বের সমগ্ৰ পদার্থ ও শক্তির পরিমাণের নিরিখে আমাদের দৈনন্দিন জীবনে পরিচিত সমস্ত কিছু সেখানে যা আছে তা মিলিয়ে মাত্র 5% -এর হিসাব পাওয়া যায়! প্রোটন, নিউট্রন এবং ইলেকট্রন থেকে শুরু করে নিউট্রিনো, আলো, এমনকি ব্ল্যাক হোল পর্যন্ত সবকিছুই এই 5% -এর অন্তর্গত। বাকি 95% -এর মধ্যে থাকে ডার্ক ম্যাটার (27%) এবং ডার্ক এনার্জি (68%)।
ডার্ক ম্যাটার একটি অন্যতম রহস্যময় অস্তিত্ব। অনেক বিজ্ঞানী কার্যত নিশ্চিত যে এটি অবশ্যই রয়েছে, কারণ এই সম্পর্কে স্বাধীন ভাবে বেশ কিছু পরোক্ষ প্রমাণ পাওয়া যায়। আবার অনেক বিজ্ঞানী একইভাবে এর অস্তিত্ব নিয়ে সন্দিহান। কোন কণাটি এই ডার্ক ম্যাটারের জন্য দায়ী হতে পারে সেটা কিন্তু আমরা এখনও সরাসরি সনাক্ত করতে পারিনি। কিন্তু যদি আমাদের মহাবিশ্বে কোনো ডার্ক ম্যাটার না থাকে, তাহলে আমাদের পরিচিত মহাবিশ্ব একটি খুব আলাদা জায়গা হতে পারে।
আপনি আজ থেকে 13.8 বিলিয়ন বছর আগে পিছিয়ে যান। সবেমাত্র বিগ ব্যাং সম্পন্ন হয়েছে। সদ্য জন্মানো সমগ্ৰ মহাবিশ্ব জুড়ে বিকিরণের সমুদ্রের মধ্যে কণা এবং প্রতিকণাগুলি (antiparticle) প্রচুর পরিমাণে তৈরি এবং ধ্বংস হয়ে যেত। এর পর অল্প পরিমাণে প্রোটন, নিউট্রন এবং ইলেকট্রন এবং অন্যান্য কণা গঠিত হলো (কে আগে কে পরে তা এখানে বিবেচ্য নয়)। সেই প্রারম্ভিক মহাবিশ্ব এতই উত্তপ্ত, ঘন এবং শক্তি তে পূর্ণ ছিল যে প্রোটন এবং নিউট্রনগুলি একত্রিত হয়ে প্রথমবারের মতো ভারী উপাদান তৈরি করে। আবার সেই প্রক্রিয়ার বিরুদ্ধে প্রবল শক্তিসম্পন্ন কণা এবং ফোটনগুলি কাজ করে সংযুক্ত ভারী পারমাণবিক নিউক্লিয়াসকে পুনরায় বিস্ফোরিত করে।
পরবর্তী সময়ে মহাবিশ্ব কোন ধরনের উপাদান দিয়ে পূর্ণ হবে তা নির্ধারণ করার জন্য কোনও নক্ষত্র গঠনের আগে একটি ফ্যাক্টর ছিলো। তা হলো সেই সময়ের মহাবিশ্বে প্রতিটি ব্যারিয়নের (প্রোটন এবং নিউট্রন এবং আরো কিছু কণা) জন্য কতগুলি ফোটন (বা আলোর কোয়ান্টা) রয়েছে তার অনুপাত। এটি একটি ফ্যাক্টর যা নির্ধারণ করে কতটা হাইড্রোজেন, হিলিয়াম, লিথিয়াম, ইত্যাদি উত্তপ্ত বিগ ব্যাং থেকে তৈরি হয়।
কিন্তু প্রথম কয়েক মিনিট পর, ডার্ক ম্যাটারের পদার্থের উপস্থিতি বা অনুপস্থিতি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। প্রারম্ভিক মহাবিশ্ব সর্বত্র প্রায় একই গড় ঘনত্ব সহ প্রায় পুরোপুরি অভিন্ন। "প্রায়" বিষয়টি এই জন্যই যে সেই ক্ষুদ্র ভিন্নতা বা imperfections সময়ের সাথে সাথে মহাকর্ষীয়ভাবে বৃদ্ধি পাবে, অবশেষে নক্ষত্র, গ্যালাক্সি, গ্যালাক্সির ক্লাস্টার এবং এমনকি আরও বড় কাঠামোর জন্ম দেবে।
মহাকর্ষ মহাবিশ্বের পদার্থকে চেপে একটি কেন্দ্রিকতায় নিয়ে আসার চেষ্টা করে (collapse করে)। অপরদিকে বিকিরণ এই ঘন কাঠামোর বিরুদ্ধে বহির্মুখী বল প্রয়োগ করে পিছনে ঠেলে দেয়, তাদের আলাদা করতে কাজ করে। মহাবিশ্বে যদি শুধুমাত্র স্বাভাবিক পদার্থ এবং এই বিকিরণ থেকে থাকে, তবে এটি নির্দিষ্ট মাপকাঠিতে প্রচুর পরিমাণে গঠন তৈরি করবে, একই সাথে অন্যান্য স্কেলের সমস্ত কাঠামো নিশ্চিহ্ন করে দেবে। এই প্রভাবটি তখনই সর্বাধিক হবে যদি মহাবিশ্বে কোন ডার্ক ম্যাটার না থাকে।
এই সব ঘটলেও মহাবিশ্ব তখনও প্রসারিত এবং শীতল হবে, যার অর্থ হল ক্ষুদ্রতম মহাজাগতিক স্কেলগুলি বৃহত্তম মহাজাগতিক স্কেলগুলির আগেই এই কোলাপ্স-এবং-পুশব্যাক (collapse-and-pushback) ঘটনাটি অনুভব করবে। মহাবিশ্বের নিস্তড়িৎ বা neutral পরমাণু তৈরি করার জন্য যথেষ্ট পরিমাণে শীতল হওয়ার আগে এই প্রভাবটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই দোলাচলের (oscillations) চরিত্রটিই প্রকাশ পায় বিগ ব্যাং-এর অবশিষ্ট আভাতে, মানে কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড (cosmic microwave background বা CMB) যা আমরা আজও দেখতে পাই। আপনি যে কোনো দুটি অবস্থানের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য পরিমাপ করতে পারেন এবং দেখতে পারেন কিভাবে গড় পার্থক্য সেই দুটি অবস্থানের মধ্যে দূরত্বের উপর নির্ভর করে। ফ্ল্যাকচুয়েশনের এই ছবিতে আপনি দেখতে পাবেন সেই কোলাপ্স-এবং-পুশব্যাকের প্রভাব। বিজ্ঞানীরা একে ব্যারিয়ন অ্যাকোস্টিক অসিলেশন (Baryon acoustic oscillations) বলেন।
একবার তড়িৎ-নিরপেক্ষ পরমাণু (neutral atoms) তৈরি হলে, বিকিরণ থেকে পুশব্যাক অধিকাংশই বন্ধ হয়ে যায় এবং মহাকর্ষ স্বাধীনভাবে তার কাজ করতে শুরু করে। মহাবিশ্বের প্রতিটি ভরকে মহাবিশ্বের প্রতিটি ভরের প্রতি আকর্ষণ করবে। গ্যাসের মেঘ তৈরি হবে, সেগুলো কোলাপ্স করবে এবং মহাবিশ্বের প্রথম তারা তৈরি করবে, ঠিক যেমনটি তারা আমাদের ডার্ক ম্যাটার সমৃদ্ধ মহাবিশ্বে করতে পারে।
কিন্তু ডার্ক ম্যাটারের অতিরিক্ত মহাকর্ষীয় প্রভাব ছাড়া সেই প্রথম নক্ষত্রগুলি একটি বিপর্যয় ঘটাবে। নক্ষত্রগুলি কেবল দৃশ্যমান আলোই নির্গত করে না, তবে প্রচুর পরিমাণে অতিবেগুনী এবং আয়নিত বিকিরণও নির্গত করে। তারা কণার জেট নির্গত করে এবং নাক্ষত্রিক ঝড়ের (stellar winds) মাধ্যমে প্রচুর পরিমাণে দ্রুত গতিশীল পদার্থকে উড়িয়ে দেয়। আজকের নক্ষত্রের চেয়ে অনেক বেশি বিশালাকার প্রথম নক্ষত্রগুলির জন্য এই প্রভাবগুলি আরও গুরুতর।
ডার্ক ম্যাটারের অনুপস্থিতিতে এই নাক্ষত্রিক ঝড় এবং অতিবেগুনী বিকিরণের যৌথ প্রভাব আশেপাশের বস্তুকে এমন একটি শক্তিশালী "কিক" প্রদান করবে যে এটি কেবল আন্তঃনাক্ষত্রিক স্থানের (interstellar space) মধ্যে উড়ে যাবে না, বরঞ্চ সদ্য গঠিত বিশাল নক্ষত্র ক্লাস্টার থেকে সম্পূর্ণরূপে মহাকর্ষীয়ভাবে বন্ধনমুক্ত হয়ে যাবে।
যখন এই নক্ষত্রগুলি আরও বিকশিত হবে এবং মারা যাবে, তার মানে এই প্রাথমিক প্রজন্মের বেশিরভাগ নক্ষত্রের জন্য একটি সুপারনোভা তৈরী হবে। পুনরায় 'ডার্ক ম্যাটারের অনুপস্থিতিতে' এই সুপারনোভাগুলি থেকে নির্গত হওয়া বস্তু এত দ্রুত সরে যাবে যে এগুলি ধ্বসে পড়া নক্ষত্রের অবশিষ্ট উপাদান থেকে প্রথমেই মহাকর্ষীয়ভাবে বন্ধনমুক্ত হয়ে যাবে। আমাদের মহাবিশ্বে যেখানে এক প্রজন্মের নক্ষত্রে মিশ্রিত উপাদান পরবর্তী প্রজন্মের মধ্যে পুনর্ব্যবহৃত হয়, এই প্রথম প্রজন্মের তারাগুলি ডার্ক ম্যাটারের উপস্থিতি ছাড়াই সেগুলো "শেষ প্রজন্ম" হয়ে যেতে পারে।
সুতরাং ছোট মহাজাগতিক মাপকাঠিতে একমাত্র সৌরজগতের মতো গঠন বিদ্যমান থাকবে এবং তা অত্যন্ত সরলীকৃত হবে। যেহেতু এক প্রজন্মের নক্ষত্র থেকে উপাদানগুলিকে পরবর্তী প্রজন্মে পুনর্ব্যবহার করা সম্ভব হচ্ছে না, এর মানে হল যে আপনার সৌরজগতের প্রোটোপ্ল্যানেটারি বলয়ে (protoplanetary disks) পৃথিবী বা মঙ্গলের মতো পাথুরে গ্রহ (rocky planets) গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় ভারী উপাদানগুলি আপনার কাছে থাকবে না। প্রচুর পরিমাণে কার্বন, নাইট্রোজেন, অক্সিজেন এবং এমনকি সিলিকন, ফসফরাস, তামা এবং লোহার মতো ভারী উপাদান না থাকলে কেবল প্রাণের অস্তিত্বই অসম্ভব হবে না, যে গ্রহগুলি তৈরি হবে তা হবে হাইড্রোজেন এবং হিলিয়ামের সমন্বয়ে গঠিত গ্যাসীয় গ্ৰহ। বিজ্ঞানীরা এও মনে করেন এই ভারী উপাদানগুলি ছাড়া যে নক্ষত্রগুলি গঠিত হবে তারা সংখ্যায় অনেক কম কিন্তু ভরের দিক থেকে অনেক বড় হবে।
মিল্কিওয়ের মতো গ্যালাক্সির মাপকাঠিতে দেখলে ডার্ক ম্যাটার বিহীন মহাবিশ্বে নক্ষত্ররাজি দিয়ে ভরা ডিস্ক তৈরী হবে এবং তা গ্যালাক্সির কেন্দ্রের চারপাশে ঘুরতে থাকবে। কিন্তু সেই গ্যালাক্সিগুলি এবং আজ আমরা যে গ্যালাক্সিগুলি দেখি তাদের মধ্যে দুটি প্রধান পার্থক্য দেখা যাবে।
🔹ডার্ক ম্যাটার ব্যতীত গ্যালাক্সিগুলি তাদের গ্যাসীয় পদার্থের একটি বড় অংশকে হারাবে। কোনো গ্যালাক্সিতে প্রথম বড়ো বড়ো তারা-গঠনের ঘটনার পরপরই নতুন তারা তৈরি করতে এই গ্যাসীয় পদার্থের খুব প্রয়োজন। যদিও নক্ষত্রদের একসঙ্গে জুড়ে যাওয়া এবং আশেপাশের আন্তঃছায়াপথ মাধ্যম (intergalactic medium) থেকে কিছু পরিমাণে গ্যাসীয় পদার্থ জড়ো হতে পারে তবে আমাদের আধুনিক ছায়াপথের তুলনায় নতুন তারা তৈরি করতে সক্ষম এমন উপাদান তাদের কাছে অনেক কম থাকবে।
🔹ডার্ক ম্যাটারের অনুপস্থিতিতে সর্পিল ছায়াপথগুলি আমাদের সৌরজগতের মতো ঘুরবে। সেখানে বাইরের বস্তুর তুলনায় ভিতরের বস্তুগুলি কেন্দ্রের চারপাশে অনেক দ্রুত ঘুরবে। অন্য দিকে আমাদের বর্তমান মহাবিশ্বে দেখা যায় বেশিরভাগ ছায়াপথের বাইরের বস্তুগুলি অভ্যন্তরীণগুলির মতো মোটামুটিভাবে একই গতিতে ঘুরতে থাকে।
অন্য দিকে সব থেকে ছোট গ্যালাক্সিগুলোর মতো (যেগুলোতে মাত্র কয়েক হাজার নক্ষত্র রয়েছে) এমন কোনো অস্তিত্ব থাকতে পারবে না। বিজ্ঞানীরা মনে করেন আমাদের মহাবিশ্বে সেগুলি আনুমানিক এক লক্ষ সৌর ভরের স্বাভাবিক পদার্থ ও ডার্ক ম্যাটারের জটলা থেকে উদ্ভুত হয়েছিল। ডার্ক ম্যাটার না থাকলে সেই বামন গ্যালাক্সিতে প্রাথমিক নক্ষত্রগুলো ধ্বংস হওয়ার সময় সমগ্ৰ গ্যালাক্সির মধ্যে থেকেই অধিকাংশ নক্ষত্র গঠনের উপাদানগুলি মহাকাশে নিক্ষিপ্ত হবে। তার ফলে পড়ে থাকবে শুধুমাত্র কয়েকটি স্বতন্ত্র, বিচ্ছিন্ন নক্ষত্র।
ডার্ক ম্যাটার বিহীন মহাবিশ্বে আরও বৃহত্তর মহাজাগতিক স্কেলে সামগ্রিকভাবে খুবই কম গঠনের দেখা মিলবে। শুধুমাত্র স্বাভাবিক পদার্থের শক্তির উপর ভিত্তি করে "মহাজাগতিক ওয়েব" (cosmic web) -এর মতো স্ট্রাকচার তৈরী হবে না। তার মানে সেখানে প্রচুর সংখ্যক গ্যালাক্সি দ্বারা গঠিত অতি দীর্ঘ "ফিলামেন্ট" তৈরী হবে না যা বিশাল বিশাল সুপার ক্লাস্টার উৎপন্ন করে। সেই মহাবিশ্বে মাঝারি আকারের গ্যালাক্সিগুলি বিচ্ছিন্ন দ্বীপের মতো মহাকাশে থেকে যাবে। অবশ্যই কিছু গ্যালাক্সি তখনও একত্রে গোষ্ঠী এবং ক্লাস্টার গঠন করতে সক্ষম হবে তবে তাদের সংখ্যা হবে অনেক কম। মহাবিশ্বের বৃহৎ আকারের কাঠামোর পর্যবেক্ষণ ব্যাপকভাবে আমাদের মহাবিশ্ব থেকে পৃথক হবে।
যদিও ডার্ক ম্যাটারের অস্তিত্বের দিকে ইঙ্গিত করে এমন প্রমাণের আভাস কিন্তু এখনো মেলেনি। বিজ্ঞানীরা যা পর্যবেক্ষণ করেছেন তার সাথে, যদি এতে কোনও ডার্ক ম্যাটার না থাকে, সেই অসঙ্গতি বিবেচনা করা সম্ভবত একটু বেশি আকর্ষণীয় বিষয় হবে। মহাবিশ্ব একই সাথে রয়েছে এবং তার সঙ্গে মহাবিশ্বে প্রাণের অস্তিত্ব রয়েছে, সম্ভবত তার জন্য ডার্ক ম্যাটারের ভূমিকা রয়েছে। যদিও বেশ কিছু বিজ্ঞানী, বিশেষ করে যাঁরা modified Newtonian dynamics theory বা MOND মতবাদ অনুসরণ করছেন তাঁরা এ বিষয়ে ভিন্নমত পোষণ করেন। তাঁরা ডার্ক ম্যাটারের উপস্থিতি ছাড়াই একটি হাইপোথিসিস গঠন করেছেন। ভবিষ্যতে এ বিষয়ে আরও নিশ্চিত অগ্ৰগতির ফলে আমাদের জ্ঞান আরও সঠিকতর হয়ে উঠবে।
লিখাঃ সরোজ নাগ।
চিত্র পরিচিতি - পাঁচটি ভিন্ন মানমন্দিরের তথ্য সহ এখানে দেখানো হয়েছে The Crab Nebula -কে। এই কম্পোজিট ছবিতে কীভাবে একটি সুপারনোভা থেকে উপাদানগুলি নির্গত হয় সেটি পরিস্কারভাবে ফুটে উঠেছে। প্রায় 1,000 বছর আগে সুপারনোভা যাওয়া একটি নক্ষত্র থেকে উদ্ভূত ধ্বংসাবশেষ প্রায় 5 আলোকবর্ষ জুড়ে বিস্তৃত। মহাকাশে বিক্ষিপ্ত হওয়া এই উপাদানগুলি গড়ে 1,500 কিমি/সেকেন্ড গতিতে ছুটে চলছে। সৌজন্যে NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET-University of Buenos Aires) et al.; A. Loll et al.; T. Temim et al.; F. Seward et al.; VLA/NRAO/AUI/NSF; Chandra/CXC; Spitzer/JPL-Caltech; XMM-Newton/ESA; and Hubble/STScI
তথ্য ইন্টারনেট থেকে প্রাপ্ত।