ইভেন্ট হরাইজন টেলিস্কোপ ২০১৯ সালের ১০ এপ্রিল কৃষ্ণগহ্বরের প্রথম ছবি আর ২০২২ সালের ১২ মে আমাদের ছায়াপথের কৃষ্ণগহ্বরের ছবি প্রকাশ করেছিল, পারমাণবিক ঘড়িতে সমন্বিত আটটি রেডিও মানমন্দির ব্যবহার করে

২০১৯ সালের ১০ এপ্রিল ইভেন্ট হরাইজন টেলিস্কোপ সহযোগিতা প্রকাশ করল কৃষ্ণগহ্বরের প্রথম ছবি: মেসিয়ার ৮৭ ছায়াপথের কেন্দ্রে, অন্ধকার এক কেন্দ্রের চারপাশে রেডিও আলোর একটি বাঁকা বলয়। ESO-র প্রকাশনা অনুযায়ী ওই কৃষ্ণগহ্বর ৫৫ মিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরে, তার ভর সূর্যের ৬.৫ বিলিয়ন গুণ। তিন বছর পর, ২০২২ সালের ১২ মে, একই দল দেখাল আমাদের নিজেদের ছায়াপথের কেন্দ্রের কৃষ্ণগহ্বর, Sagittarius A*, যা প্রায় ২৭,০০০ আলোকবর্ষ দূরে এবং ভরে মোটামুটি চার মিলিয়ন সূর্যের সমান।

কোনো ছবিই দৈনন্দিন অর্থে ফটোগ্রাফ নয়। দুটিই জোড়া লাগানো হয়েছে চিলি থেকে অ্যান্টার্কটিকা পর্যন্ত নানা মানমন্দিরে রেকর্ড করা রেডিও সংকেত থেকে, আর সেই রেকর্ডিং পৌঁছেছে কুরিয়ারে।

প্রথম ছবিতে কী দেখা যায়

The Astrophysical Journal Letters-এ সহযোগিতার প্রথম প্রবন্ধ অনুযায়ী, ২০১৯ সালের ছবির বলয়ের ব্যাস ৪২ মাইক্রোআর্কসেকেন্ড, কমবেশি ৩। এক মাইক্রোআর্কসেকেন্ড হলো এক আর্কসেকেন্ডের দশ লাখ ভাগের এক ভাগ, আর আর্কসেকেন্ড নিজেই এক ডিগ্রির ১/৩,৬০০। বলয়টি ঘিরে আছে একটি গাঢ়তর অংশকে, আর বলয় ও কেন্দ্রের উজ্জ্বলতার অনুপাত প্রায় ১০ থেকে ১।

ESO-র প্রকাশনায় হাইনো ফাল্কে যুক্তিটা বুঝিয়েছিলেন: “আমরা আশা করি কৃষ্ণগহ্বর ছায়ার মতো একটি অন্ধকার অঞ্চল তৈরি করবে।” প্রবন্ধটি বর্ণনা করছে এমন এক গাঢ় ছায়ার কথা, যা তৈরি হয় মহাকর্ষের দ্বারা আলোর বেঁকে যাওয়া এবং ঘটনা দিগন্তে তার ধরা পড়ার কারণে। বলয়ের এক দিক বেশি উজ্জ্বল, প্রবন্ধ যার কারণ বলছে আলোর কাছাকাছি গতিতে ঘূর্ণমান প্লাজমা থেকে আপেক্ষিকতাবাদী বিকিরণ-কেন্দ্রীকরণ।

ভর পাওয়া গেছে বলয়টিকে ঘূর্ণমান কৃষ্ণগহ্বরে গ্যাস পড়ার কম্পিউটার সিমুলেশনের সঙ্গে মিলিয়ে। ফল ৬.৫ বিলিয়ন সূর্য, কমবেশি ০.৭ বিলিয়ন। ছবিটি নিজে ব্যবহার করেছে ২০১৭ সালের ১১ এপ্রিলের তথ্য, পর্যবেক্ষণের চার রাতের একটি। ESO-র প্রকাশনায় শেপার্ড ডোলম্যান বলেছিলেন: “আমরা কৃষ্ণগহ্বরের প্রথম ছবি তুলেছি।”

আটটি ডিশ কীভাবে একটি টেলিস্কোপ হয়ে ওঠে

পৃথিবীর মতো চওড়া একটি ডিশ অসম্ভব, তাই দল তার পরের সেরা কাজটি করেছিল। পদ্ধতিটির নাম অতি-দীর্ঘ ভিত্তিরেখা ইন্টারফেরোমেট্রি। বহু দূরে থাকা টেলিস্কোপগুলো একই মুহূর্তে আকাশের একই টুকরো রেকর্ড করে, আর পরে একটি কম্পিউটার রেকর্ডিংগুলোকে জোড়ায় জোড়ায় মেলায়। যেকোনো দুটি ডিশের মধ্যে সবচেয়ে বড় দূরত্ব ঠিক করে দেয়, এই সম্মিলনে কত সূক্ষ্ম খুঁটিনাটি ধরা যাবে।

২০১৭ সালের এপ্রিলে ছয়টি জায়গায় আটটি স্টেশন নিয়ে অ্যারে গঠিত ছিল: চিলির ALMA ও APEX, মেক্সিকোর লার্জ মিলিমিটার টেলিস্কোপ, স্পেনের IRAM ৩০ মিটার টেলিস্কোপ, অ্যারিজোনার সাবমিলিমিটার টেলিস্কোপ, হাওয়াইয়ের জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল টেলিস্কোপ ও সাবমিলিমিটার অ্যারে, এবং সাউথ পোল টেলিস্কোপ। ভিত্তিরেখা ছিল ১৬০ মিটার থেকে ১০,৭০০ কিলোমিটার পর্যন্ত, আর প্রবন্ধ বলছে এতে তৈরি হয় পৃথিবীর প্রায় পুরো ব্যাস জুড়ে বিস্তৃত একটি ভার্চুয়াল টেলিস্কোপ। NSF-এর প্রকাশনা ১.৩ মিলিমিটার তরঙ্গদৈর্ঘ্যে কৌণিক বিভেদন দিয়েছে ২০ মাইক্রোআর্কসেকেন্ড।

কঠিন অংশ হলো সময় মেলানো। প্রতিটি স্টেশনে একটি করে হাইড্রোজেন মেজার, অর্থাৎ পারমাণবিক ঘড়ি, আছে, আর ESO-র প্রকাশনা বলছে এগুলোর সাহায্যে টেলিস্কোপগুলো তাদের রেকর্ডিং সমন্বিত করতে পারে। প্রবন্ধ জানাচ্ছে, GPS রেকর্ডিংগুলোকে কয়েক দশ ন্যানোসেকেন্ডের মধ্যে মিলিয়েছিল, আর বায়ুমণ্ডলের অবস্থা যে প্রায় ১০ সেকেন্ড সময় দিয়েছিল, মেজারগুলো সেই সময়টুকু সংকেতকে সুসংগত রেখেছে। ২০১৯ সালের দল M87 পর্যবেক্ষণ করেছিল তিন থেকে সাত মিনিটের স্ক্যানে, মাঝে মাঝে ক্রমাঙ্কনের জন্য 3C 279 নামের একটি উজ্জ্বল কোয়েজারের দিকে ঘুরে।

প্রতি টেলিস্কোপে এক পেটাবাইট, কুরিয়ারে উড়িয়ে

প্রথম প্রবন্ধ অনুযায়ী, প্রতিটি স্টেশন দুটি কম্পাঙ্ক ব্যান্ড রেকর্ড করেছিল, মিলিয়ে সেকেন্ডে ৩২ গিগাবিট হারে। MIT News জানিয়েছিল, পুরো অভিযানে প্রতিটি টেলিস্কোপ নিয়েছিল প্রায় এক পেটাবাইট, আর প্রতিটি দফার পর প্রতিটি স্টেশনের গবেষকরা হার্ড ড্রাইভগুলো আকাশপথে পাঠিয়েছিলেন ম্যাসাচুসেটসের MIT হেস্ট্যাক মানমন্দিরে এবং বনের ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর রেডিও অ্যাস্ট্রনমিতে। MIT-র লেখাটি বলছে: “আকাশপথে পরিবহণ ডেটা ইলেকট্রনিক উপায়ে পাঠানোর চেয়ে অনেক দ্রুত ছিল।”

দুটি জায়গায় কোরিলেটর নামের একটি বিশেষ সুপারকম্পিউটার প্রতিটি সম্ভাব্য টেলিস্কোপ-জোড়াকে তুলনা করেছে। TechTarget-এর একটি প্রতিবেদন চূড়ান্ত ছবির পেছনের ডেটা ধরেছে প্রায় ৩.৫ পেটাবাইট, যা MIT-র প্রতি-টেলিস্কোপ হিসাব থেকে ভিন্ন একটি মোট, এবং জানিয়েছে ফেব্রুয়ারি থেকে নভেম্বর পর্যন্ত সাউথ পোল কেন্দ্রে বিমান চলাচল বন্ধ থাকে। ক্রমাঙ্কন-প্রবন্ধে সংকেত পরিষ্কার করার জন্য তিনটি স্বাধীন সফটওয়্যার পাইপলাইনের বর্ণনা আছে। পর্যবেক্ষণের রাতগুলোর দুই বছর পর প্রকাশনা হয়েছে।

মিল্কি ওয়ের পালা

Sagittarius A* M87*-এর চেয়ে অনেক কাছে এবং ছবি তোলা কঠিনতর। ২০২২ সালের ১২ মে-র ESO প্রকাশনা বলছে আকাশে এটি চাঁদের ওপর রাখা একটি ডোনাটের মতো বড় দেখায়। NSF-এর ব্যাখ্যা বলছে দ্রুত চলমান গ্যাস একে ঘিরে আছে, তাই টেলিস্কোপ দেখার সময়েও দৃশ্যটি বদলাতে থাকে। চি-কওয়ান চ্যান একে বলেছিলেন “লেজের পেছনে দ্রুত ছুটতে থাকা একটা কুকুরছানার পরিষ্কার ছবি তোলার চেষ্টার মতোই খানিকটা।”

দলটি ২০১৭ সালের কয়েক রাতের পর্যবেক্ষণ ব্যবহার করেছে, তুলনার জন্য সিমুলেটেড কৃষ্ণগহ্বরের একটি গ্রন্থাগার বানিয়েছে, আর বহু সম্ভাব্য ছবির গড় করে চূড়ান্ত ছবি তৈরি করেছে। সহযোগিতার প্রবন্ধ অনুযায়ী বলয়ের প্রস্থ ৫১.৮ মাইক্রোআর্কসেকেন্ড, কমবেশি ২.৩, আর ভর প্রায় চার মিলিয়ন সূর্য। ESO বলছে কাজটিতে পাঁচ বছর লেগেছে এবং ৮০টি প্রতিষ্ঠানের ৩০০-র বেশি গবেষক জড়িত ছিলেন। জিওফ্রি বাওয়ার বলেছিলেন, আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের ভবিষ্যদ্বাণীর সঙ্গে বলয়ের আকার কতটা মিলে গেছে তা দেখে দল “স্তম্ভিত” হয়ে গিয়েছিল।

দূরত্ব সব জায়গায় একই বলা হয়নি। ESO-র প্রকাশনা বলছে প্রায় ২৭,০০০ আলোকবর্ষ, আর NSF-এর ব্যাখ্যা বলছে প্রায় ২৫,৬৪০। বস্তুটির ভর প্রথম অনুমান করা হয়েছিল এর চারপাশে ঘুরতে থাকা নক্ষত্রদের থেকে, সেই কাজ আছে আমাদের ২০১৬ থেকে ২০২৬ সালের নোবেল পুরস্কার নিয়ে লেখায়, যেখানে ওই অনুসরণের জন্য রাইনহার্ড গেনজেল ও আন্দ্রেয়া গেজ এসেছেন।

কৃতিত্ব-তালিকায় ভারত কোথায়

ESO-র ২০১৯ সালের প্রকাশনা বলছে প্রকল্পে ইস্ট এশিয়ান অবজারভেটরি অংশীদারটি এশিয়ার বহু অঞ্চলের প্রতিনিধিত্ব করে, আর তার তালিকায় ভারত আছে। প্রকাশনা বলেনি ভারতের ভূমিকা কী ছিল।

আমরা প্রথম M87 প্রবন্ধ ও প্রথম Sagittarius A* প্রবন্ধের সম্পূর্ণ সংযুক্ত-প্রতিষ্ঠানের তালিকাও ভারতীয় প্রতিষ্ঠানের জন্য খুঁজেছি। কোনোটি পাইনি। টাটা ইনস্টিটিউট অফ ফান্ডামেন্টাল রিসার্চ, ইন্ডিয়ান ইনস্টিটিউট অফ অ্যাস্ট্রোফিজিক্স, নৈনিতালের ARIES এবং রমন রিসার্চ ইনস্টিটিউট কোনো প্রবন্ধেই নেই। সহযোগিতার নিজস্ব সদস্য-পাতাটি আমরা খুলতে পারিনি, আর পরবর্তী প্রবন্ধগুলো দেখিনি, তাই নতুন কোনো ভারতীয় সংযুক্তি থাকা সম্ভব।

একটি যোগ প্রাতিষ্ঠানিক নয়, ঐতিহাসিক। মার্কিন ন্যাশনাল রেডিও অ্যাস্ট্রনমি অবজারভেটরির ডি টি এমার্সন লিখেছেন, জে সি বসু ১৮৯০-এর দশকে কলকাতায় ৫ মিলিমিটার পর্যন্ত ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে কাজ করেছিলেন। টেলিস্কোপটির ১.৩ মিলিমিটার তার চেয়ে ছোট, আর আমরা যে সূত্রগুলো খুলেছি তার কোনোটিই দাবি করে না যে EHT তাঁর কাজ থেকে কিছু নিয়েছে। ভারতের নিজস্ব কৃষ্ণগহ্বর-যন্ত্র নির্মাণাধীন, আর সেটি একটি মহাকর্ষীয়-তরঙ্গ শনাক্তকারী; তার কথা আছে হিঙ্গোলিতে LIGO-India নিয়ে আমাদের লেখায়। এ ধরনের শনাক্তকারী এ পর্যন্ত কী রেকর্ড করেছে তা আছে আমরা এখন কৃষ্ণগহ্বরের সংঘর্ষ শুনতে পাই লেখায়।

একই কৃষ্ণগহ্বর থেকে তারপর কী দেখা গেছে

২০২১ সালের ২৪ মার্চ দলটি সমবর্তিত আলোয় M87* প্রকাশ করে, যা চৌম্বক ক্ষেত্রের মানচিত্র আঁকে। ESO-র প্রকাশনা বলছে শুধু জোরালোভাবে চুম্বকিত গ্যাসের মডেলই তথ্যের সঙ্গে খাপ খায়। প্রকাশনা এগারোটি সুবিধার নাম করেছে, তার মধ্যে আছে গ্রিনল্যান্ড টেলিস্কোপ, ফ্রান্সের NOEMA ও অ্যারিজোনার কিট পিক।

২০২৪ সালের ১৮ জানুয়ারি সহযোগিতা ২০১৮ সালের তথ্য প্রকাশ করে। বলয়ের আকার ছিল ২০১৭ সালের সমান, যা সাধারণ আপেক্ষিকতা অনুযায়ী প্রত্যাশিত, আর সবচেয়ে উজ্জ্বল অংশটি প্রায় ৩০ ডিগ্রি সরে গিয়েছিল, মোটামুটি ৫টার অবস্থানে, বলছে ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউটের প্রকাশনা। ২০২৪ সালের ২৭ মার্চ তারা সমবর্তিত আলোয় Sagittarius A* প্রকাশ করে, যাতে দেখা যায় সুসংগঠিত, পাকানো চৌম্বক ক্ষেত্র, ESO বলছে যে নকশা M87*-এর অনুরূপ।

২০২৫ সালের ১৬ সেপ্টেম্বর এল এমন একটি ফল যা দল আশা করেনি। ২০১৭, ২০১৮ ও ২০২১ সালের পর্যবেক্ষণ জুড়ে M87*-এর চারপাশের চৌম্বক নকশা দিক উল্টে ফেলেছিল। লেখকরা বলছেন কারণ হতে পারে কৃষ্ণগহ্বরের নিজস্ব চৌম্বক গঠন, কিংবা দৃষ্টিরেখার ওপর থাকা পদার্থ সমবর্তনকে পাকিয়ে দিচ্ছে, কিংবা দুটোই। একই প্রবন্ধ EHT তথ্যে প্রথমবার ক্ষীণ জেট-বিকিরণের কথা জানিয়েছে, আর ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউটের প্রকাশনা বলছে সহযোগিতার সদস্য ৪০০-র বেশি গবেষক।

২০২৬ সালের ২৮ জানুয়ারি NRAO জানায়, ২০২১ সালের তথ্যে M87*-এর কৃষ্ণগহ্বর থেকে প্রায় ০.০৯ আলোকবর্ষ দূরে একটি সংক্ষিপ্ত উৎস পাওয়া গেছে, তার জেটের গোড়ার প্রত্যাশিত অবস্থানে।