කලු කුහරය(Black Hole)

කළු කුහර

විශ්වයේ තියේන අද්භුතම වස්තු වලින් උඩින්ම පවතින්නෙ කළු කුහර යැයි කිම අතිශයොක්තියක් නොවේ. මෙපමණ කාලයකට සිද්ධාන්ත වලට පමණක් සිමා වු කළු කුහර අැත්තෙන්ම පවතින්නක් බවට තහවුරැ කෙරැනේ පසුගියදා නිකුත් කල ප්‍රථම කළු කුහර ඡායාරූපය නිසාවෙනි.

කළු කුහර ගැන අදහසක් ගැනිමට ප්‍රථමයේන් වියොග ප්‍රවේගය කුමක්දැයි තෙරැම් ගත යුතුයි. සරලව වියොග ප්‍රවේගය යනු වස්තුවක ගුරැත්ව ක්ෂේත්රයෙ බලපැම පරදවා ඒයින් නික්ම අභයවකාශයට යැමට වස්තුවකට ගත හැකි අවම ප්‍රවේගයයි. පෘතුවියේ සිට නිකුත් වෙන රොකට්ටුවක් සැළකුවොත්, ඒයට අභයවකාශයට යැමට අවම තරමින් වියොග ප්‍රවේගය තරම් වේගවත් විය යුතුයි. ඒසේ නොවුනහොත් රොකට්ටුව නැවත පොළවට කඩන් වැටිම සිද්ද වේනවා. පෘතුවියේදි වියොග ප්‍රවේගය තත්පරයට කිලොමිටර් 11.2 පමණ වේනවා. ඉතින් පෘතුවියේන් ඒළියට යන හැම රොකට්ටුවකටම අවම වශයේන් තත්පරයට කිලෝමිටර් 11.2 වේගයකින් යන්නම වේනවා.
සමාන්‍යයෙන් මේ වියොග ප්‍රවේගයට සාධක 2 ක් බලපානවා. වස්තුවේ (ග්‍රහාලොකයේ) ස්කන්ධය හා වස්තුව(රොකට්ටුව) කෙන්ද්‍රයට (ග්‍රහාලොකයේ මද්‍යයට) අැති දුර. නිකමට හිතුවොත් පෘතුවියේ ස්කන්ධය වෙනස් නොකර දැනට තියෙන විශ්කම්භය වගේ භාගයකට හැකුළුවා කියලා. ඒවිට පෘතුවියේ වියොග ප්‍රවේගය 15.8 ක්. ඒ ලෙස පෘතුවිය හකුළුවමින් කුඩා කරන විට පෘතුවියේ වියොග ප්‍රවේගය වැඩි වේනවා. මෙසේ පෘතුවිය මිලි මිටර 9 ක අරයක් වෙනකම් කුඩා ගොලයක් වෙනකම් හැකුළුවොත්, ඒහි වියොග ප්‍රවේගය අාලොකයේ ප්‍රවේගයට සමාන වේනවා. ඒනම් පෘතුවියේන් ඒළියට යන්න අාලොකයේ වේගෙන් යන්න වේනවා. ඉන්පසු පෘතුවිය තව පොඩ්ඩක් හො හැකිළුන විට අාලොකයට පවා පෘතුවියේන් පිට විමට නොහැකියි. අන්න ඒවන් වස්තුන් කළු කුහර ලේස හඳුන්වනවා.

http://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs/space-environment/2-whats-escape-velocity.html
(වියොග ප්‍රවේගය පිළිබඳව තවදුරටත්)

පළමුවරට කළු කුහර නම් වස්තුන් ගැන පෙන්වලා දුන්නේ ස්වාස්චයිල්ඩ් නම් විද්‍යඥයා. අයින්ස්ටයින්ගේ සමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදය ඒයට උදව් විය. වස්තුවක ස්කන්ධය වෙනස් නොකර හැකිළුවොත් ඉහත සඳහන් පරිදි ඒම වස්තුව කළු කුහරයක් බවට පත් වන බව ඔහු පෙන්නුවා. ඔනැම වස්තුවක යම් අරයක් දක්වා ඒය කුඩා කල විට ඒය කළු කුහරයක් බවට පත්වේනවා. පෘතුවිය අරය මිලිමිටර 9 ක් දක්වා හැකුළුවහොත් ඒය කළු කුහරයක් බවට පත් වේනවා. ඒම අරය හඳුන්වන්නෙ වස්තුවක ස්වාස්චයිල්ඩ් අරය ලෙසයි. වර්තමාන සුර්යයාගේ ස්වාස්චයිල්ඩ් අරය වන 3Km පමණ ගොලයක් දක්වා හැකුළුවහොත් සුර්යයා කළු කුහරයක් බවට පත් වේනවා. නමුත් මේ කළු කුහර ඒකල්හි සිද්ධාන්තයක් පමණයි. ස්වාභාවිකව ඒලෙස වස්තුන්ට හැකිළිය හැකි බවට සාධක තිබුනේ නැ. ඒ නිසා මේවා පිළිගැනුනේත් නැ. නමුත් පසුකාලීනව කළු කුහර ස්වාභාවිකවම පැවතිය හැකි බව සොයාගන්නවා.

අපේ විශ්වයේ තාරකා ප්‍රමාණය අති විශාලයි. ඒම තාරකා ඒක ඒක ප්‍රමාණ වලින් පවතිනවා. ඒ අතරින් අපේ සුර්යයා මධ්යම ප්‍රමාණයේ තරැවක් පමණයි. නමුත් ඉතාමත්ම විශාල තාරකා මේ විශ්වයේ ඔනැ තරම්. ඒවැනි අති විශාල තාරකා වල අති විශාල ස්කන්ධයක් පවතිනවා. මේ විශාල ස්කන්ධය තරැවේම ගුරැත්වය නිසා නිරතුරැවම තරැවේ මැදට කඩන් වැටෙන්න බලන් ඉන්නේ. නමුත් තරැවේ සිදුවන න්‍යෂ්ඨික විලයන ප්‍රතික්‍රියාවේන් නිපදවෙන ශක්තිය නිසා අර විශාල ස්කන්ධය කඩන් නොවැටි අල්ලගෙන ඉන්න පුලුවන්. කාලය ගත වෙත්ම තාරකාව මරණයට පත් වෙනවා. ඒනම් ඒහි හයිඩ්රජන් සියල්ල අවසන් වෙනවා. ඒවිට න්‍යෂ්ඨික විලයන ප්‍රතික්‍රියාවත් නවතින නිසා තාරකාවට තම ස්කන්ධය අල්ලගෙන සිටිය නොහැකියි. පුම්බපු බැලුමක අැතුලේ තියෙන වාතය ඒකවරම අයින් වුනොත් බැලුමත් හැකිළුෙනවා වගේ විශාල තාරකාවෙ ස්කන්ධය ඒහි මැදට කඩන් වැටිම සිද්ද වෙන්නෙ විශාල ශක්තියක් පිටකරමින් සිදුවන පිපිරිමක් සමඟ. ඒවන් පිපුරැම් සුපර්නොවා පිපුරැමක් සේ හඳුන්වනවා. ඒවැනි පිපුරැමත් සමඟ සිදුවන හැකිළිම නිසා සමහර අවස්ථාවල කළු කුහරයක් ස්වාභාවිකවම නිර්මාණය වේනවා.

http://astro-interest.com/2014/12/what-is-supernova-explosion
(සුපර්නොවා පිපුරැම් පිළිබඳව)

මේලෙස නිර්මාණය වන කළු කුහරය කාල අවකාශය වැඩිපුර හැකිළිමකට ලක් කරන නිසා කළු කුහරය වටේ අති විශාල ගුරැත්වජ ක්ෂේත්රයක් ක්‍රියාත්මක වෙනවා. මේ හෙතුව නිසා අාලොකය පවා කළු කුහරය දෙසට අැදි ගමන් කරනවා. නමුත් වියොග ප්‍රවේගය වැඩි නිසාම ඒම අැතුල්වන අාලොකයට පවා නැවත පිටවිමක් නැ. කළු කුහරයක ප්‍රධාන වශයෙන් කොටස් දෙකක් තිබේ. (දෙවන පින්තුරය බැලුවොත් වඩාත් පැහැදිලි වේයි) ඒකක් සින්ගියුලරටි ලෙස හඳුන්වනවා. ඒය ඉතා කුඩා ලක්ෂයක්. කළු කුහරයේ ස්කන්ධය සංකේන්ද්‍රණය වි අැත්තෙ මෙහිය. ඒ වටා පවතින කොටස ඉවෙන්ට් හොරයිසන් ලෙස හැඳින්වේ. මේම ඉවෙන්ට් හොරයිසන් ඒක තුළට අැතුලුවන කිසිවක් නැවත පිටවන්නේ නැත. ඒනම් මෙිය නැවත නොපැමිණිමේ සිමාවයි. ඉවෙන්ට් හොරයිසන් ඒක තුල මොනවගේද යන්න කිසිම අදහස් තවම නොමැති අතර අප දන්නා භෞතික විද්‍යා නියම මේ තුල ක්‍රියාත්මක නොවේ. කළු කුහරය අාසන්නයේදි අවකාශ කාලයේ තිවෘ වක්‍ර විම නිසා මේ අසල අාලොකයේ හැසිරීම් අමුතුය. (3 වන පින්තුරයේ පරිදි) ඉවේන්ට් හොරයිසන් සිමාවේ සිට ඒවගේ 2.5 ගුණයක සිමාවට අැතුලු වන අාලොක කිරණ කලුකුහරය වටේ වට භාගයක් (U ටර්න් ගහනවා) ගමන් කර නැවත අා දිශාවටම පිටවේ. ඉවෙන්ට් හොරයිසන් සිමාවේ ඉදන් ඒවගේ 1.5 ගුණයක සිමාව තුලට අැතුලු වන අාලොක කිරණ කලුකුහරය වටා කක්ෂ ගත වෙමින් කලුකුහරය වටා කැරකිමට පටන් ගනි. ඒ සිමාවේ මිනිසෙක් සිටියහොත් ඔහුට ඉදිරියෙන්, ඔහුගේ පිටුපසප දර්ශන වේයි. මේවැනි සිමාවන් "ප්‍රොටොන් ස්පිය" ලෙස හැඳුන්වයි. නමුත් ඉවෙන්ට් හොරයිසන් තුලට අැතුල්වෙන අාලොක කිරණ නැවත නොපැමිණෙමින් කළු කුහරය තුලටම යයි.

කළු කුහරයක් ගැන සළකන විට තවත් මඟ නොහැරිය හැකි කොටසක් පවති. ඒය කළු කුහරය වටා පවතින වළල්ලක් මෙන් තැටියයි. ඒය "Accretion Disc" නම් වේ. මේම තැටිය නිර්මාණය වන්නේ කළු කුහරය අවට අැති තාරකා, දුවිලි වලිනි. කළු කුහරයක් තම අවට වස්තුන් ගිල ගැනිම ඒකවර සිදු නොවේ. අැද ගන්නා ස්කන්ධ ඉවෙන්ට් හොරයිසන් සිට ඒය මෙන් 3 ගුණයක ප්‍රදේශයේ සිට කක්ෂයක කළු කුහරය වටා කැරකිමට පටන් ගනි. ඒම සිමාව පනින ස්කන්ධ ඉතා වේගයේන් කළු කුහරයට අැදගනි. ඒසේ කළු කුහරය වටා කක්ෂ ගත වෙමින් පවතින වස්තුන් වළල්ලක් සේ දිස්වේ. මේම ස්කන්ධයන් ඉතා විශාල වේගයකින්, ත්වරණය වේමින් කක්ෂ ගත වේ. ඒවිට ඒම ස්කන්ධයක් තවත් ස්කන්ධයක ගැටිම නිසා ඒක්ස් කිරණ, අාලොක කිරණ වැනි විද්‍යුත් චුම්බක තරංග පිටකරයි. ඒම තරංග පෘතුවියේ සිට නිරික්‍ෂණය කල හැක. ඒවා අැසුරෙන් මේවා ඡායාරූප ගත කල හැක. ඒසේම අති විශාල වේගවලින් සමහර ස්කන්ධ කළු කුහරයෙන් ඉවතට යයි. ඒවා වස්තුන් කළු කුහරයට අැද ගැනිමෙදි විසිවි ඉවතට යයි. "Relativistic Jet" නම්‍ වේ. මේම ජේට් ඉතා දිගු වන අතර ඉතා දීප්තිමත්ය. ඒම නිසා මේවැනි ජේට් ඉතා පහසුවේන් නිරික්‍ෂණය කල හැක. (2 වන පින්තුරයේ පරිදි)

https://youtu.be/hu6hIhW00Fk
(Accretion Disc ඒකක් නිර්මාණය වන අයුරැ)

දැනට නිරීක්ෂණය කර අැති පරිදි, අප දන්නා කළු කුහර වර්ග 3 කට වර්ග කෙරෙ. පහත දැක්වෙන්නෙ ඒම වර්ග 3 ය.

ස්ටේලර් (Stellar) කළු කුහර - මේවා සාපේක්ෂව කුඩාය. ඉහත සදහන් අකාරයට තාරකා වල පිටත ස්ථර කඩාවැටිමේන් සැදෙන්නෙ මේවන් කළු කුහරයන්ය. අපගේ සුර්යයා මෙන් 3 ගුණයකට වඩා වැඩි ස්කන්ධයක් සහිත විශාල තාරකා වල අවසානයේ මේවැනි කළු කුහර නිර්මාණය වේයි. තාරකා භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ හාවඩ්-ස්මිත්සෝනියන් මධ්‍යස්ථානයට අනුව ක්ෂීරපථයේ  මිලියන සිය ගණනක් මෙවැනි කළු කුහර අඩංගු වේ. ඒසේම ද්විත්ව තාරකා පද්ධතියක (තාරකා දෙකක් ඒකිනෙකා වටේට කැරකෙමින් තිබෙන පද්ධති) ඒක් තාරකාවක් කළු කුහරයක් බවට පත් වු විට ඒම කළු කුහරයේ සහාචර තාරකාව බවට අනේක් තරැව පත්වේ. ඒම කළු කුහරය තම සහාචර තාරකාව ක්‍රමක්‍රමයේන් විනාශ කරමින් ගිල ගනි. ඒවන් තත්වයකට නිදසුනකි "සිග්නස් ඒක්ස් 1" කළු කුහරය. මේසේ තම අවට අැති තාරකා, වස්තුන් හා අවකාශවේ අැති දුහුවිලි අාදිය අැදගනිමින් ප්‍රමාණය වර්ධනය කරගැනිමට මේවාට හැකිය.

සුපර්මැසිව් (Supermassive) කළු කුහර - මේවා සාපේක්ෂව අති විශාලය. සුර්යයාගේ මේන් මිලියන හො බිලියන ගණනක ස්කන්ධයක් පවති. සියලුම මන්දාකිණිවල මද්‍යයේ මේවන් කළු කුහර පවතින බවට විශ්වාස කරන අතර අපගේ ක්ෂීරපථය මද්‍යයයේද මේවැන් කළු කුහරයක් අැති බවට සාධක අැත. ඒම කළු කුහරය "සැජිටේරියස් A" නම් වේ. මේවන් විශාල කළු කුහර නිර්මාණය වන අකාරය ගැන මතවාද පවතින අතර තවමත් තහවුරු කරගත් මතයක් නොමැත. ඒක් මතයකට අනුව කුඩා කළු කුහර දහස් ගණනින් ඒකතු විමේන් මේවා සැදි අැත. තවත් මතයකට අනුව කළු කුහරයක් දිගින් දිගටම අන්තර් අවකාශයේ පවතින (අභයවකාශයේ) විශාල දුලි වලාවන් ගිල ගැනිම නිසා ප්‍රමාණයේන් විශාල වන නිසා මේවන් කළු කුහර නිර්මාණය වි අැත. තවත් මතයකට අනුව තරැ පොකුරැ බිඳ වැටිමෙන් නිර්මාණය වි අැත. අවසන් මතයට අනුව මේවා නිර්මාණය වි අැත්තෙ ඩාක් මැටර් වලිනි.

www.space.com/amp/20930-dark-matter.html
(ඩාක් මැටර් පිළිබඳව. ඩාක් මැටර් යනු මන්දාකිණිවල අැති අැසට නොපෙනෙන/නිරික්‍ෂණය නොවන ස්කන්ධයන්ය. මේවා මන්දාකිණිවල අැති අධික ස්කන්ධය හා තරැවල වේගවත් බව යන ගැටලු මඟහැර ගැනිමට ඉදිරිපත් කරන ලද සංකල්පයකි. මේවා නිශ්චිතවම පවතිද යන්න හා මේවා මොනවා වගේද යන්න කිව නොහැක)

අතරමැදි (Intermediate) කළු කුහර - විද්‍යාඥයින් මුල් කාලයෙ සිතුවේ ඉහත කළු කුහර වර්ග දෙක පමණක් පවතින බවයි. නමුත් නිරික්‍ෂණ වලට අනුව කුඩා හො විශාල කළු කුහර වලට අතරමැදි කළු කුහර පවතින බවට සැක කරයි. මේවා නිර්මාණය වන්නෙ තරැ පොකුරැ වලින් බවට සිතිය හැක. ස්කන්ධය අපගේ සුර්යයාගේ ස්කන්ධය මේන් 36,000 සිට 316,000 ප්‍රමාණ වලින් පවතියි. මේවන් කළු කුහර වාමන මන්දාකිණි වැනි කුඩා මන්දාකිණිවල මැද පවතින බවට සැක කරයි.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Dwarf_galaxy
(වාමන මන්දාකිණි පිළිබඳව. වාමන මන්දාකිණි යනු ප්‍රමාණයේන් කුඩා මන්දාකිණිය. මේවන් මන්දාකිණි විශාල මන්දාකිණි වටා කක්ෂ ගතවේ. අපගේ මන්දාකිණිය වන ක්ෂීරපථය වටාද වාමන මන්දාකිණි කිහිපයක් පවතින අතර සමහරක් වාමන මන්දාකිණි, ක්ෂීරපථය සමඟ ගැටෙයි)

ඉහත කළු කුහර වර්ග 3 ට අමතරව ස්ටිවන් හොකින් මහතා තවත් කළු කුහර වර්ගයක් ගැන පවසා අැත. ඒවායේ ස්කන්ධය අවකාශයේ අැති කුඩා ග්‍රහාකයක් තරම්ය. ඒවා නිර්මාණය වුයේ මිට වසර බිලියන 13.8 පෙර සිදුවු මහා පිපුරැමේ ප්‍රථිපලයකිනි. මේම ප්‍රාථමික කළු කුහර කුහර කාලයත් සමඟ විනාශ වි ගොස් අැත.

කළු කුහරයකට, අන්තර් තාරකා අවකාශයේ අැති දුවිලි හා වායු ඉතා විශාල ප්‍රමාණ වලින් අැදි යයි. මේම දුහුවිලි කළු කුහරයට කඩා වැටෙන ගමන් බලශක්තිය නිපදවයි. ඒය සුර්යයේක් නිපදවනවා මෙන් 100 ගුණයක ශක්තියකි. ඒමනිසා සමහර විද්‍යාඥයින් ෆෙරමි පැරඩොක්ස් වැනි සංකල්ප මඟින්, කළු කුහර අවට නිපදවෙන විශාල බලශක්තිය යොදාගනිමින්, ඒ වටා පිටසක්වළ දියුණු ශිෂ්ටාචාරයන් පවතින බවට සැක කරයි.

අතීතයේ සිට විද්‍යාඥයින් සිතා සිටියේ කළු කුහර විනාශ නොවන නිත්‍ය දේයක් බවයි. නමුත් ඒම සිතුවිල්ල වැරදි කරමින්, සියල්ල අනිත්‍යය යන සත්‍යය කළු කුහර වලටත් අදාළවේ. ඒය හෙළි කලේ ස්ටිවන් හොකින් මහතාය. ඒම කළු කුහර විනාශ විම හෙවත් වාශ්ප විමේ ක්‍රියාවලිය හොකින් රෙඩියෙෂන් ලෙස හඳුන්වයි. මේම විශ්වයේ සැම තැනකම, හැම මොහොතකම ඒකිනෙකට ප්‍රතිවිරැද්ධ අාරෝපණ සහිත පාර්ටිකල් හට ගනි. නිදසුනකට ධන හා රිණ අංශු දෙකක් සේ සිතුවහොත්, විශ්වයේ සැම තැනකම මට්වා හටගනි. හටගත් වහාම මේවල අැති විරුද්ධ අාරෝපණ නිසා ඒකතුව ඒම මොහොතෙම විනාශ වි යයි. මේම පාර්ටිකල් නිරික්‍ෂණය කල නොහැකි නමුත් සමහර අත්හදාබැලිම් වලින් මේවා අැතිවන බව පෙන්විය හැක. ඒවැනි පාර්ටිකල් දෙකක් කළු කුහරයක ඉවටන්ට් හොරයිසන් ඒක අාසන්නයේම අැති වුවහොත් ඒවා ඒකතුවි නැතිවිම හො පාර්ටිකල් දෙකම කළු කුහරය තුලට අැදි යාම විය හැක. ඒසේම ඒසේ හට ගත් පාර්ටිකල් දෙකෙන් ඒකක් කලු කුහරය තුලට අැදි ගොස් අනික කළු කුහරයේන් ඉවතට යා හැක. ධන හා රිණ අාරෝපිත අංශු දෙකක් ඒසේ සැදි රිණ අංශුව කළු කුහරය තුලට අැදි ගියහොත් කළු කුහර ස්කන්ධය විනාශ වේයි. ඉතා විශාල වශයේන් මේය සිදුවන විට කළු කුහර ස්කන්ධය විනාශ වන අතර කළු කුහරයට අැදි නොගොස් අවකාශයට පිටවන අංශුන් කළු කුහරය දෙස පිටින් සිට නිරික්‍ෂණය කරන්නෙක්ට කළු කුහරය දෙසින් යම් විකිරණයක් පිටවනවා සේ පෙනෙයි. ඒම හෙතුව නිසා කළු කුහරයක් සම්පුර්ණයෙන් කළු නොවනවා සේම ක්වොන්ටම් මට්ටමේන් පිටවිමක් පෙන්නුම් කරයි. ඒය හොකින් රෙඩියෙෂන් නම් වේ. නමුත් මේ හොකින් රෙඩියෙෂන් මඟින් කළු කුහර විනාශ විම හෙවත් වාශ්ප විම සිදුවිමට දිර්ඝ කාලයක් ගත වන අතර කලු කුහරයේ ස්කන්ධය වැඩිවන්න වැඩිවන්න, විනාශ විමට වැඩි කලක් ගත වේ. නමුත් මේ හොකින් රෙඩියෙෂන් ක්‍රියාවලිය පෘතුවියේ සිට නිරික්‍ෂණය කිරිම ප්‍රායොගිකව දුෂ්කර ක්‍රියාවලියකි. ඒමනිසා විද්‍යාඥයින් විද්‍යාගාරවල කළු කුහර අාකෘති නිපදවමින් පර්යේෂණ කල අතර මේවන විට මේම හොකින් රෙඩියෙෂන් ක්‍රියාවලිය නිසැකවම සිදුවන බව පෙන්වා දි අැත.

https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/black_holes1.html
(කළු කුහර වල වයුහය පිළිබඳව)

https://www.britannica.com/science/black-hole
(කළු කුහර පිළිබඳව වැඩිදුරටත්)

www.space.com/amp/15421-black-holes-facts-formation-discovery-sdcmp.html
(කළු කුහර වර්ගීකරණය පිළිබඳව)

www.space.com/amp/black-hole-information-paradox-mystery.html
(ඉන්ෆොම්ෂන් පැරඩොක්ස් ඒක පිළිබඳව. කළු කුහරයකට වැටෙන වස්තුන් වල තොරතුරැ වලට සිදු වනදේ)

https://www.universetoday.com/40856/hawking-radiation
(හොකින් රෙඩියෙෂන් පිළිබඳව)

https://amp.livescience.com/65683-sonic-black-hole-spews-hawking-radiation.html
(හොකින් රෙඩියෙෂන් සිද්ධාන්තයේ සත්‍ය බව පෙන්වු පර්යේෂණය පිළිබඳව)

උපුටා ගන්නා ලදී..

(මුල් අයිතිය කතෲ සතුයි)