सुब्रह्मण्यन चंद्रशेखर ने 1930 में बंबई से चले जहाज़ पर 19 साल की उम्र में श्वेत वामन तारों की द्रव्यमान-सीमा निकाली, 1983 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार साझा किया, और नासा की एक एक्स-रे वेधशाला उनके नाम पर है

सुब्रह्मण्यन चंद्रशेखर 31 जुलाई 1930 को 19 साल की उम्र में भारत सरकार की छात्रवृत्ति पर कैम्ब्रिज में पढ़ने के लिए बंबई से रवाना हुए, और यात्रा के दौरान उन्होंने एक गणना पूरी की जिसने श्वेत वामन तारों के लिए अधिकतम द्रव्यमान तय किया। वह छत अब चंद्रशेखर सीमा है, सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 1.4 गुना। 1983 के भौतिकी के नोबेल पुरस्कार का एक हिस्सा उन्हें मिला, और नासा की प्रमुख एक्स-रे दूरबीन, जो 1999 में छोड़ी गई, उनके सम्मान में चंद्र एक्स-रे ऑब्ज़र्वेटरी कहलाती है।

मद्रास का एक छात्र जिसने सोमरफ़ेल्ड को पढ़ा

1910 में लाहौर में जन्मे, जो तब ब्रिटिश भारत का हिस्सा था, वे दस बच्चों में तीसरे और सबसे बड़े बेटे थे। उनके पिता चंद्रशेखर सुब्रह्मण्य अय्यर भारतीय लेखा और ऑडिट विभाग में काम करते थे, और माँ सीता ने इब्सन के नाटक ए डॉल्स हाउस का तमिल में अनुवाद किया था। परिवार 1918 में मद्रास में बस गया।

1925 से प्रेसिडेंसी कॉलेज में पढ़ते हुए उन्होंने जून 1930 में भौतिकी में ऑनर्स की डिग्री ली। शिकागो विश्वविद्यालय के उनके सहयोगी यूजीन पार्कर नेशनल एकेडमी ऑफ़ साइंसेज़ के स्मृति-लेख में लिखते हैं कि चंद्रशेखर ने भौतिकी उस पिता से समझौते में चुनी जो उन्हें सिविल सेवा में चाहते थे, और कि रामानुजन ने उन्हें प्रेरित किया। इसी बीच उनके चाचा सी. वी. रमन को 1930 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला, उसी साल जब चंद्रशेखर रवाना हुए।

1928 की शरद ऋतु में जब आर्नोल्ड सोमरफ़ेल्ड ने कॉलेज में व्याख्यान दिया, तो छात्र ने उनसे जाना कि नई क्वांटम सांख्यिकी ने पुरानी की जगह ले ली है। इसके बाद कॉम्पटन प्रकीर्णन पर एक शोध-पत्र आया, जो जनवरी 1929 में कैम्ब्रिज के आर. एच. फ़ाउलर को भेजा गया और फ़ाउलर ने उसे रॉयल सोसाइटी तक पहुँचाया। मेघनाद साहा ने इस युवा लेखक को उस पर चर्चा के लिए इलाहाबाद बुलाया, पार्कर बताते हैं। 1930 की शुरुआत में भारत सरकार ने इंग्लैंड में तीन साल की छात्रवृत्ति दी, और चंद्रशेखर ने फ़ाउलर के अधीन काम करने की इच्छा जताई।

जहाज़ पर की गई गणना

पार्कर के अनुसार जहाज़ 31 जुलाई 1930 को बंबई से वेनिस के लिए रवाना हुआ, और चंद्रशेखर रेल से आगे बढ़कर 19 अगस्त को लंदन पहुँचे। फ़्रीमैन डायसन जहाज़ का नाम पिल्सना बताते हैं, लॉयड ट्रिएस्टिनो का एक भाप-जहाज़।

1926 में फ़ाउलर ने नई सांख्यिकी से श्वेत वामन तारों की व्याख्या की थी: सूर्य जैसे तारों के घने, बुझते अवशेष, जिनमें से हर एक में लगभग एक सूर्य का द्रव्यमान पृथ्वी के आकार की गेंद में समाया होता है। भीतर इलेक्ट्रॉन इतने पास-पास दबे होते हैं कि क्वांटम नियम उन्हें और सटकर बैठने नहीं देते, और वही प्रतिरोध तारे को उसके अपने गुरुत्व के विरुद्ध थामे रखता है। फ़ाउलर ने मान लिया था कि इलेक्ट्रॉन धीमे चलते हैं। चंद्रशेखर ने हिसाब फिर किया, इस बार इलेक्ट्रॉनों को आइंस्टीन के विशेष सापेक्षता सिद्धांत का पालन करते हुए, क्योंकि इतने घनत्व पर वे प्रकाश की गति के करीब चलते हैं।

इससे बदल जाता है कि तारे के सिकुड़ने पर दाब कैसे प्रतिक्रिया करता है। पार्कर की व्याख्या में, सापेक्षिक गैस का घातांक 4/3 होता है जहाँ फ़ाउलर की गैस का 5/3 था, और 4/3 के साथ तारे को थामने वाला दाब सिकुड़ने पर गुरुत्व से तेज़ नहीं बढ़ता। एक निश्चित द्रव्यमान से ऊपर पतन को कुछ नहीं रोकता। डायसन लिखते हैं कि छात्र ने गणना इंग्लैंड पहुँचने से पहले पूरी कर ली थी और निष्कर्ष पर उसे कभी संदेह नहीं हुआ।

इसके नतीजे का शोध-पत्र एस्ट्रोफ़िज़िकल जर्नल में, 12 नवंबर 1930 को ट्रिनिटी कॉलेज, कैम्ब्रिज से हस्ताक्षरित है और 1931 में खंड 74 में छपा। उसमें पूर्णतः आयनित पदार्थ के लिए 2.5 का आणविक भार लेकर आदर्श श्वेत वामन का अधिकतम द्रव्यमान सूर्य का 0.91 दिया गया, और उसकी तुलना ई. सी. स्टोनर के पहले के अनुमान से की गई, जो एक समान घनत्व वाला तारा मानकर चला था। नोबेल फ़ाउंडेशन 1931 में मंथली नोटिसेज़ ऑफ़ द रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी में एक दूसरा शोध-पत्र भी गिनाता है, “द हाइली कोलैप्स्ड कॉन्फ़िगरेशन्स ऑफ़ अ स्टेलर मास”। डायसन लिखते हैं कि फ़ाउलर मित्रवत थे पर आश्वस्त नहीं थे, इसलिए चंद्रशेखर ने उनकी मंज़ूरी का इंतज़ार किए बिना संक्षिप्त रूप अमेरिकी पत्रिका को भेज दिया।

कैम्ब्रिज, जनवरी 1935

1933 की गर्मियों में पीएच.डी. मिली, साथ ही उस अक्टूबर से 1937 तक ट्रिनिटी कॉलेज की प्राइज़ फ़ेलोशिप। 1934 में सोवियत संघ में एक महीना बिताने के बाद, जहाँ खगोलविद विक्टर अंबार्त्सूमियन ने उनसे समस्या को ठीक-ठीक हल करने का आग्रह किया, उन्होंने हाथ के कैलकुलेटर पर पूरा संख्यात्मक हल तैयार किया और 1934 के अंत तक उसे पूरा कर लिया, पार्कर के अनुसार।

जनवरी 1935 में लंदन में रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी की बैठक में उन्होंने इसे प्रस्तुत किया। एडिंगटन, जो पूरी शरद ऋतु उनके कमरे में आते-जाते रहे थे, ने सोसाइटी के सचिव से कहा कि इस शोध-पत्र को सामान्य से दुगुना समय दिया जाए, और उसके तुरंत बाद “रिलेटिविस्टिक डीजेनरेसी” शीर्षक से बोलने का प्रबंध किया। पार्कर, चंद्रशेखर पर विलियम मैक्क्रे की श्रद्धांजलि का हवाला देते हुए, बताते हैं कि एडिंगटन ने यह मानकर शुरुआत की कि सापेक्षिक इलेक्ट्रॉन गैस के लिए गणना सही है, फिर तर्क दिया कि तारे ऐसा व्यवहार नहीं करते और नतीजा सिद्धांत के ही ग़लत होने को दिखाता है। मैकट्यूटर उन्हें यह कहते उद्धृत करता है कि “प्रकृति का कोई नियम होना चाहिए जो किसी तारे को इस बेतुके ढंग से व्यवहार करने से रोके।”

पार्कर लिखते हैं कि चंद्रशेखर की पीढ़ी के पाउली, डिराक और दूसरे भौतिकविद एडिंगटन के दावों को बकवास मानते थे। मैकट्यूटर जोड़ता है कि नील्स बोर का दायरा और पाउली चंद्रशेखर के शोध-पत्रों से सहमत थे, पर यह कहकर बहस में शामिल होने से इनकार कर दिया कि वे बहुत व्यस्त हैं। जुलाई 1935 में पेरिस की अंतरराष्ट्रीय खगोलीय संघ की बैठक में एडिंगटन इस विषय पर एक घंटा बोले। चंद्रशेखर ने 1977 के एक साक्षात्कार में याद किया कि उन्होंने अध्यक्ष हेनरी नॉरिस रसेल से जवाब देने का मौक़ा माँगा और उन्हें मना कर दिया गया।

स्वीकृति धीरे-धीरे आई। 1939 में जे. रॉबर्ट ओपेनहाइमर और हार्टलैंड स्नाइडर ने माना कि सीमा से ऊपर के ठंडे तारे की कोई स्थिर अवस्था नहीं होती, और सामान्य सापेक्षता के हिसाब से आगे क्या होता है यह निकाला: तारा बिना अंत के भीतर की ओर गिरता जाता है, जिसे डायसन ब्लैक होल बताते हैं। शिकागो विश्वविद्यालय पुस्तकालय की खोज-सूची के अनुसार, सीमा जिस विरोध से गुज़री, उसके 20 साल से ज़्यादा बाद तक पूरी तरह स्वीकार नहीं हुई। चंद्रशेखर ने 1939 में अपना सिद्धांत एक पाठ्यपुस्तक में रखा और दूसरे विषयों की ओर बढ़ गए। अपने आख़िरी साक्षात्कारों में से एक में, शिकागो यूनिवर्सिटी मैगज़ीन के अनुसार, उन्होंने कहा कि एडिंगटन की प्रशंसा से मिली शुरुआती ख्याति विज्ञान करते रहने की प्रेरणा छीन सकती थी।

शिकागो, और बारी-बारी से सात क्षेत्र

1936 की शुरुआत में हार्वर्ड की एक यात्रा के दौरान ओटो स्ट्रूवे और शिकागो विश्वविद्यालय के अध्यक्ष रॉबर्ट मेनार्ड हचिंस ने उन्हें एक पद की पेशकश की। वे जनवरी 1937 में संकाय में शामिल हुए। सितंबर 1936 में उन्होंने भारत में ललिता दोरईस्वामी से विवाह किया था, जो प्रेसिडेंसी कॉलेज में उनकी सहपाठी थीं। इस दंपति ने 1953 में संयुक्त राज्य अमेरिका की नागरिकता ली।

नोबेल फ़ाउंडेशन की जीवनी में उनके करियर के सात दौर हैं, हर एक एक पुस्तक पर समाप्त होता है: श्वेत वामन सहित तारकीय संरचना (1929 से 1939), तारकीय गतिकी (1938 से 1943), विकिरणीय अंतरण (1943 से 1950), द्रव-गतिकीय और द्रव-चुंबकीय स्थायित्व (1952 से 1961), संतुलन के दीर्घवृत्ताभ आकार (1961 से 1968), सामान्य सापेक्षता (1962 से 1971) और ब्लैक होल का गणितीय सिद्धांत (1974 से 1983)। 1952 से 1971 तक उन्होंने एस्ट्रोफ़िज़िकल जर्नल का संपादन किया, और कम से कम 46 डॉक्टरेट छात्रों का मार्गदर्शन किया।

1938 का एक प्रसंग पार्कर के स्मृति-लेख में आता है। भौतिक विज्ञान के डीन ने परिसर के एक खगोल-पाठ्यक्रम में चंद्रशेखर की भूमिका पर रोक लगा दी, स्पष्ट रूप से त्वचा के रंग के आधार पर। हचिंस ने उन्हें पलट दिया: “ज़रूर, श्री चंद्रशेखर को पढ़ाने दीजिए।“

1983 का नोबेल पुरस्कार

रॉयल स्वीडिश एकेडमी ऑफ़ साइंसेज़ ने 19 अक्टूबर 1983 को भौतिकी का पुरस्कार घोषित किया। आधा चंद्रशेखर को गया, “तारों की संरचना और विकास के लिए महत्वपूर्ण भौतिक प्रक्रियाओं के उनके सैद्धांतिक अध्ययन के लिए”। दूसरा आधा कैलटेक के विलियम ए. फ़ाउलर को मिला, जो चंद्रशेखर के कैम्ब्रिज के मार्गदर्शक आर. एच. फ़ाउलर से अलग भौतिकविद हैं, उन नाभिकीय अभिक्रियाओं पर काम के लिए जिनसे रासायनिक तत्व बनते हैं। उसकी प्रेस विज्ञप्ति श्वेत वामन की संरचना पर उनके अध्ययन को, जो उन्होंने 20 से 29 साल की उम्र के बीच किया, संभवतः उनकी सबसे जानी-मानी उपलब्धि कहती है।

उनका नोबेल व्याख्यान 8 दिसंबर 1983 को हुआ। पार्कर नोट करते हैं कि पुरस्कार पचास साल पहले के काम को मिला था, और कि चंद्रशेखर के बाद के काम, विकिरणीय अंतरण, तारकीय गतिकी, प्लाज़्मा, द्रव स्थायित्व और गुरुत्वाकर्षण पर, मिलकर द्रव्यमान-सीमा से बड़ा योगदान थे।

दूसरे सम्मानों में 1944 में रॉयल सोसाइटी का सदस्य चुना जाना, 1952 का ब्रूस पदक, 1953 का रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी का स्वर्ण पदक और संयुक्त राज्य अमेरिका का नेशनल मेडल ऑफ़ साइंस शामिल हैं। शिकागो विश्वविद्यालय पुस्तकालय की खोज-सूची उनमें भारत का पद्म विभूषण भी गिनती है, और शिकागो यूनिवर्सिटी मैगज़ीन 20 मानद उपाधियाँ और 21 विद्वत् संस्थाओं की सदस्यता गिनती है। उनकी आख़िरी पुस्तक, न्यूटन्स प्रिंसिपिया फ़ॉर द कॉमन रीडर, 1995 में आई। चंद्रशेखर का निधन 21 अगस्त 1995 को शिकागो में हुआ।

आज सीमा क्या समझाती है

नोबेल व्याख्यान में चंद्रशेखर ने नोट किया कि जिन पल्सरों के द्रव्यमान का भरोसेमंद अनुमान है वे लगातार 1.4 सौर द्रव्यमान के आसपास थे। यही संख्या टाइप Ia सुपरनोवा नाम के विस्फोटक तारों में भी आती है, जिन्हें नासा का हीसार्क (HEASARC) सीमा पार धकेले गए श्वेत वामन की मृत्यु बताता है। इससे वे भरोसेमंद मानक मोमबत्तियाँ बन जाते हैं, ज्ञात चमक वाले बल्ब जिनसे दूरी आँकी जाती है।

2011 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार साउल पर्लमटर, ब्रायन श्मिट और ऐडम रीस को मिला, दूर के सुपरनोवा से यह खोजने के लिए कि ब्रह्मांड का विस्तार तेज़ हो रहा है, और नोबेल फ़ाउंडेशन कहता है कि दोनों टीमों ने टाइप Ia सुपरनोवा इस्तेमाल किए। 2014 के एक विश्लेषण ने, जिसका वर्णन लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी ने किया, पाया कि ऐसे अधिकतर श्वेत वामन सीमा के पास या उससे थोड़ा नीचे बैठे हैं, और करीब एक प्रतिशत उससे ऊपर, इसलिए हर एक विस्फोट तक कैसे पहुँचता है, यह अब भी समझा जा रहा है।

ब्लैक होल, जो उनकी 1983 की पुस्तक द मैथमैटिकल थ्योरी ऑफ़ ब्लैक होल्स का विषय हैं, अब पकड़े और उनकी तस्वीरें ली जाती हैं। शिकागो यूनिवर्सिटी मैगज़ीन 2015 में लीगो के गुरुत्व-तरंग अन्वेषण (डिटेक्टर टक्करें कैसे सुनते हैं) और इवेंट होराइज़न टेलीस्कोप की जारी तस्वीरों (पहले ब्लैक होल की तस्वीर) की ओर इशारा करती है।

चंद्रा नाम की दूरबीन

नासा ने 21 दिसंबर 1998 को अपनी एडवांस्ड एक्स-रे एस्ट्रोफ़िज़िकल फ़ैसिलिटी का नाम बदलकर चंद्र एक्स-रे ऑब्ज़र्वेटरी रखा। यह नाम एक सार्वजनिक प्रतियोगिता से आया, जिसमें अमेरिका के 50 राज्यों और 61 देशों से 6,000 से ज़्यादा प्रविष्टियाँ आईं। नासा की विज्ञप्ति कहती है कि दुनिया उन्हें चंद्रा के नाम से जानती थी, और इस शब्द का संस्कृत अर्थ “चंद्रमा” या “दीप्तिमान” देती है। ब्रिटेन के एस्ट्रोनॉमर रॉयल मार्टिन रीस ने कहा कि चंद्रशेखर ने “संभवतः आइंस्टीन के बाद किसी भी व्यक्ति से ज़्यादा लंबे और गहरे ढंग से हमारे ब्रह्मांड के बारे में सोचा था”।

स्पेस शटल कोलंबिया ने 23 जुलाई 1999 को वेधशाला को कक्षा में पहुँचाया। चार एक के भीतर एक रखे दर्पण एक्स-रे को 9.2 मीटर लंबी ऑप्टिकल बेंच के सिरे पर लगे डिटेक्टरों पर केंद्रित करते हैं, और कक्षा उसे पृथ्वी से 139,000 किलोमीटर तक ले जाती है, उस वातावरण के ऊपर जो एक्स-रे को रोकता है। संचालन मैसाचुसेट्स के कैम्ब्रिज में स्मिथसोनियन एस्ट्रोफ़िज़िकल ऑब्ज़र्वेटरी से होता है।

जहाँ स्रोत और इतिहासकार अलग हैं

पहले जन्म की तारीख़: नोबेल फ़ाउंडेशन और शिकागो विश्वविद्यालय पुस्तकालय 19 अक्टूबर 1910 देते हैं, और पार्कर का स्मृति-लेख 13 अक्टूबर कहता है।

तारा किससे बना है, यह सीमा का मान तय करता है। 1931 के शोध-पत्र ने 2.5 के आणविक भार पर 0.91 सौर द्रव्यमान दिया। मैकट्यूटर कहता है कि भार को 2.0 में संशोधित करने के बाद आँकड़ा 1.44 हो गया। डायसन उन तारों के लिए, जिन्होंने अपनी सारी हाइड्रोजन जला दी है, लगभग 1.5 देते हैं, और नोबेल व्याख्यान तथा नासा दोनों लगभग 1.4 इस्तेमाल करते हैं।

इतिहासकार 1935 के बाद की घटनाओं को भी अलग ढंग से पढ़ते हैं। आर्थर मिलर अपनी 2005 की पुस्तक एम्पायर ऑफ़ द स्टार्स में तर्क देते हैं कि चंद्रशेखर उस टकराव से कभी उबर नहीं पाए। कामेश्वर वली ने, जिन्होंने 1991 की जीवनी लिखी, 2006 में फ़िज़िक्स टुडे में जवाब दिया कि मिलर का खोज का वृत्तांत बढ़ा-चढ़ाकर और ग़लत है, और कि चंद्रशेखर को यह मान्यता पाने के लिए लड़ना नहीं पड़ा कि उनकी भौतिकी सही थी। उसी अंक में भारतीय खगोल भौतिकी संस्थान के डी. सी. वी. मल्लिक ने 20 मार्च 1935 का चंद्रशेखर का एक पत्र उद्धृत किया, बैठक के दो महीने बाद, जिसमें लिखा था कि कैम्ब्रिज में उन्हें अपने काम के लिए “सबसे अधिक सहानुभूति और प्रोत्साहन” मिला।

नासा की 1998 की विज्ञप्ति कहती है कि चंद्रशेखर और उनकी पत्नी 1935 में संयुक्त राज्य अमेरिका आकर बस गए। पार्कर और नोबेल फ़ाउंडेशन उनका शिकागो पहुँचना 1936 के अंत या जनवरी 1937 में रखते हैं।