வானம் எனக்கொரு போதிமரம் - அத்தியாயம் (6)

விண்மீன்கள் தரும் ஒளித் தகவல்

விண்மீன்கள் எவ்வளவு தொலைவில் உள்ளது என்பதை நம்மால் அளவிடமுடியும் என்பது வானவியலில் ஒரு மைல் கல் அவ்வளவே. விண்மீனைப் பற்றி அறிந்து கொள்ள இன்னும் எவ்வளவோ உள்ளது என்பதே உண்மை. அடுத்ததாக மனிதனை ஆட்கொண்ட சிந்தனை விண்மீன்கள் எதனால் ஆக்கப் பட்டது? என்பதுதான். நீங்கள் மனதில்  நினைப்பதை நான் யூகித்து விட்டேன். கூறட்டுமா?இன்றைய அறிவியல் யுகத்தில் இது ஒரு பெரிய விஷயமே இல்லை. 

 மாரினர் 02 (Mariner 02)

மாரினர்02, பயோனீர்10 (Pioneer 10), வாயேஜர்(Voyager) போல ஒரு  விண்வெளி நுண்ணாய்வியை (SPACE PROBE) அனுப்பித் தகவல் சேகரிக்க முடியாதா?என்று தானே நினைக்கிறீர்கள். ஆம் என்றால் உங்களின் ஊகம் முற்றிலும் தவறானது. ஏனெனில் முதலில் நமக்கு மிக அருகில் உள்ள விண்மீன் பிராக்ஸிமா செண்டுர்ரையை (PROXIMA CENTAURI) எடுத்துக் கொண்டால் அதுவே 4.2 ஒளி ஆண்டுகள் தூரத்தில் உள்ளது. 

வினாடிக்கு 300,000 கிலோ மீட்டர் வேகத்தில் நாம் பயணித்தால் 4.2 ஆண்டுகள் ஆகும். தற்போது நம்மிடம் உள்ள மிக வேகமான விண்வெளி நுண்ணாய்வி நாசாவால் 05.08.2011 இல் ஏவப்பட்ட  ஜூனோ(JUNO) மணிக்கு 265,000 கிலோமீட்டர் தூரத்தைக்  கடக்க வல்லது. இந்த வேகத்தில், அதாவது 74 கிமீ வினாடிக்கு வேகத்தில் போனால் விண்மீன் பிராக்ஸிமா செண்டுரையை (PROXIMA CENTAURI) அடையச் சுமார்17000 ஆண்டுகள் பிடிக்கும். 

Juno is a NASA space probe orbiting the planet Jupiter after entering orbit on July 5, 2016, 03:53 UTC; the prelude to 20 months of scientific data collection to be followed by a planned De orbit. 

Speed on orbit: 0.17 km/s

Launch date: August 5, 2011

Max speed: 265,000 km/h

Courtesy : Wikipedia  and NASA

படம் : ஜூனோ ( JUNO) விண்வெளி நுண்ணாய்வி

Image courtesy : www.guinnessworldrecords.com



எனவே தற்போது இது சாத்தியமில்லை. அப்படியே இன்னும் சில ஆண்டுகளுக்குப் பின் ஒளியின் வேகத்திலேயே செல்லும் விண்வெளி நுண்ணாய்வி உருவாக்கப் பட்டாலும்,அது விண்மீனை நெருங்கும் போது அசுரத்தனமாகத் தகிக்கும் வெப்பத்தில் நொடிப் பொழுதில் ஆவி ஆகிவிடும். எனவே நீங்கள் நினைப்பது சாத்தியப் படாது என்ற உண்மை எளிதில் விளங்கும்.ஆனால் இயற்கையாக நமக்கு அருகில் உள்ள கதிரவனை வேறு வழிகளில் முதலில் ஆய்வு செய்தாலும் முடிவுகளை மற்ற எல்லா விண்மீன்களுக்கும் பொதுப்படையாகக் கூற முடியாது. ஆனால் விண்மீன்களே தம்மைப் பற்றிய தகவல்களை அவை தரும் ஒளியின் மூலம், சங்கேத முறைத் தகவல்களாகத் (CODED MESSAGES) தருகின்றன. விண்மீன்களிலிருந்து பெறப்படும் ஒளியை அறிவியலாளர்கள் ஆய்வு செய்து விண்மீன்களின் வெப்ப நிலை, அவற்றின் உருவாக்கு பொருட்கள் போன்ற பல அளப்பறிய தகவல்களை வெளிக் கொண்டு வந்தனர். இது எப்படி சாத்தியமானது என்பதை அறிய நிறங்களிலிருந்து ஆரம்பிப்போமா?

முன்னர் குறிப்பிட்டதைப் போல வெறும் கண்ணால் பார்க்கும் போது, விண்மீன்கள் பல்வேறு நிறங்களில் தோற்றமளிப்பதை நாம் அறிவோம். எப்படி விண்மீன்களின் பொலிவை வானவியலாளர்கள் பொலிவு எண் மூலம் குறிப்பிடுகின்றனரோ அது போலவே விண்மீன்களின் நிறத்தை நிறக் குறியீட்டெண் (COLOUR INDEX) மூலம் வேறுபடுத்துகின்றனர்.

 ஒரு விண்மீனின் நிறக் குறியீட்டெண் சுழி (ZERO) என்றால், அது வெள்ளை விண்மீன் என்றழைக்கப்படுகிறது. விண்மீனின் நிறக் குறியீட்டெண் சுழியை விட அதிகம் என்றால், அது நேர்க் குறி (POSITIVE) உடையது. மேலும் அது சிவப்பு நிறத்தின் பக்கத்தில் அமையும். எடுத்துக்காட்டாக, சிரியஸின் (SIRIUS) நிறக் குறியீட்டெண் சுழி. இது வெள்ளை விண்மீனாகும். நமது கதிரவனைக் கருதினால் அதன் நிறக் குறியீட்டெண் +0.61 என்பதால் மஞ்சள் விண்மீனாகும். (Betelgeuse) திருவாதிரை (ARDRA), (ANTARES) ஜ்யேஷ்டா போன்ற விண்மீன்களின் நிறக் குறியீட்டெண் +1.5 விட அதிகம். எனவே இவை சிவப்பு விண்மீன்களாகும். விண்மீனின் நிறக் குறியீட்டெண் அறியப்பட்ட பின் அதனுடைய பரப்பு வெப்ப நிலையை (SURFACE TEMPERATURE) எளிதில் மதிப்பிட முடியும். இரும்புப் பாளத்தை நெருப்பில் காய்ச்சினால் அதன் நிறம் முதலில் மங்கிய சிவப்பிலிருந்து மஞ்சளாகவும் பின்னர் பிரகாசமான வெள்ளையாகவும், வெப்ப நிலை உயரும் போது மாறுவதைக் காணலாம். இதைப் போலவே நிறக் குறியீட்டெண்ணும் மாறுபடும். 
நீல மற்றும் வெள்ளை நிற விண்மீன்களின் பரப்புவெப்பநிலை மிக அதிகமாகவும், சூடாகவும், சிவப்பு மற்றும் மஞ்சள் நிற விண்மீன்களின் பரப்பு வெப்ப நிலை மிகக் குறைவாகவும், குளிர்ந்தும் இருக்கும்.

படம் - நிறமாலைமானி(Spectrometer)

விண்மீன்களின் நிறம் மூலம் பெறப்படும் தகவல்களை அறியப் பயன்படும் மிக முக்கியமான கருவி நிறமாலை மானியாகும்.

சர். ஐசக் நியூட்டன் 1666இல் அவரது வீட்டுக் கதவில் ஒரு சிறிய துளையிட்டு அதன் வழியே கதிரவனின் வெள்ளை ஒளிக் கதிர்களை வர அனுமதித்தார்.

Picture courtesy : sirisaacne.weebly.com

 ஒளிக் கதிரின் பாதையில் முப்பட்டகம் வைக்கப்பட்ட போது பல நிறங்கள் மாலையாகத் தொடுக்கப்பட்டது போல வெள்ளை ஒளி பிரிகையடைந்து, ஊதா, கருநீலம், நீலம், பச்சை, மஞ்சள், ஆரஞ்சு, சிவப்பு (VIBGYOR) ஆகிய நிறங்களை வெளியிட்டு ஒரு அழகிய தோற்றத்தை ஏற்படுத்தியது. இதனை நியூட்டன், நிறமாலை எனப் பெயரிட்டு அழைத்தார். விண்மீன்களின் நிறமாலை மூலமே பல புதிர்களுக்கு விடை கிடைத்தது. ஆனாலும் இதில் வேடிக்கை என்னவென்றால், நியூட்டன் விண்மீன்கள் பற்றிய ஆய்வுக்கு நிறமாலையை ஒரு முறை கூடப் பயன் படுத்தவும் இல்லை. நிறமாலை, விண்மீன்கள் குறித்த ஆய்வுக்கான வலிமையான கருவியாகப் பிற்காலத்தில் பயன்படப் போகிறது என்று நினைத்துக் கூடப் பார்க்கவுமில்லை. நிறமாலை முறை கொண்டு ஆராயப்பட்ட முதல் விண்மீன் நமது கதிரவன் (SUN) ஆகும்.

1814ஆம் ஆண்டில் ஜெர்மனியைச் சேர்ந்த பிரான்ஹோவர் (Fraunhofer) என்பவர் நியூட்டனின் சோதனையைச் சில மாற்றங்களுடன் மீண்டும் செய்தார். அவர் கதிரவனிடமிருந்து வரும் வெள்ளை ஒளியை முப்பட்டகத்தில் விழச் செய்யுமுன், ஒரு மெல்லிய பிளவு வழியே செலுத்தினார். 

படம் :  கதிரவ நிறமாலையில் வானவில் நிறங்களுடன் பல கருமை நிற வரிகளும்.

இப்போது முப்பட்டகத்தின் மறுபுறம் வைக்கப்பட்டிருந்த திரையில் வானவில் நிறங்களுடன் பல கருமை நிற வரிகளும் தோன்றியதைக் கண்டார். கிட்டத்தட்ட 700 வரிகளுக்கு மேல் அவரால் எண்ண முடிந்தாலும் இக் கருமை வரிகள் ஏன் தோன்றுகின்றன? என்று விளக்க முடியவில்லை. இருப்பினும் இப் புதிரான கருமை வரிகள் அவரது நினைவாக பிரான்ஹோவர் வரிகள் என்றழைக்கப்படுகின்றன.

படம் : பிரான்ஹோவர் 1787–1826

கிட்டத்தட்ட நாற்பதாண்டு காலம் கதிரவனின் நிறமாலையில் இக் கருமை வரிகள் தோன்றுவது விளக்கப்படாமலேயே கடந்தது. சில அறிவியலாளர்கள் இவ் வரிகள் தோன்றுவதற்கும் கதிரவனில் உள்ள வேதித் தனிமங்களுக்கும் ஏதோ சம்பந்தம் இருக்க வேண்டும் என்று கருதினர். ஆனால் அதற்கு வலுவூட்ட எந்த விதமான சோதனைச் சான்றுகளும் இல்லாதிருந்தது. தற்செயலாக செய்யப் பட்ட சோதனை ஒன்று தேவையான சான்றாக அமைந்தது.

படம் : ராபர்ட் வில்ஹெல்ம் புன்சன் (1811 - 1899) 

மற்றும் ராபர்ட் கிர்க்காப் (1824 - 1887)

ஜெர்மனியைச் சேர்ந்த ராபர்ட் வில்ஹெல்ம் புன்சன் (1811 - 1899) மற்றும் ராபர்ட் கிர்க்காப் (1824 - 1887) என்ற இரு அறிவியலாளர்களும் 1859 இல் வெவ்வேறு தனிமங்கள், அவற்றின் உப்புகள், புன்சன் விளக்கின் பொலிவற்ற (Non luminous flame) சுடரில் காட்டப்படும் போது ஏற்படும் நிறங்களை நிறமாலைமானி கொண்டு  ஆய்வு செய்து கொண்டிருந்தனர். 

அவ்வமயம் இப் புதிருக்கான விடை கிடைத்தது. புன்சன் சுடர் விளக்கில் சோடிய உப்பு காட்டப்பட்ட போது கிடைத்த நிறமாலையில் இரு மஞ்சள் வரிக்கோடுகள் காணப்பட்டன. சோதனையை பல்வேறு தனிமங்கள் மற்றும் அவற்றின் உப்புக்களுக்குச் செய்த போது ஒவ்வொரு தனிமத்திலிருந்தும் பெறப்பட்ட நிறவரிகள் வெவ்வேறாக இருப்பதைக் கண்டனர்.

 இடமிருந்து வலம்: தாமிரம், லித்தியம், ஸ்டிரான்ஷியம்,சோடியம்,பேரியம் மற்றும் பொட்டாசியம்

Picture Courtesy : https://socratic.org

எப்படி ஒவ்வொரு மனிதனின் கை ரேகையும் மற்றவரிடமிருந்து மாறுபட்டுள்ளதோ அல்லது எந்த இரண்டு மனிதர்களின் கை ரேகையும் ஒத்தமைவதில்லையோ அது போலவே ஒவ்வொரு தனிமத்திலிருந்தும் பெறப்பட்ட நிறவரிகள் வெவ்வேறாக அமைவதால் நிறமாலை வரிகளைத் தனிமங்களின் கை ரேகை என அழைத்தால் அது மிகையாகாது. நாம் தீபாவளியில் பட்டாசு வெடிக்கும் போது பல வேறு நிற ஒளி கிடைப்பதைக் காணலாம். இதற்குக் காரணம் வெடி மருந்துடன் தக்க வேதிப் பொருளைக் கலப்பதாலேயே இது சாத்தியமாகிறது. கால்சியம் உப்பு (Calcium Salt) செங்கல் சிவப்பு நிறத்தையும், பேரியம் (Barium Salt) உப்பு ஆப்பிள் பச்சை நிறத்தையும் ஸ்ரான்ஷியம் உப்பு (Strontium Salt) மத்தாப்பு சிவப்பு நிறத்தையும் தரும். தெருக்களில் நாம் காணும் சோடிய ஆவி விளக்குகள் மஞ்சள் ஒளியைத் தருவதும் இதே காரணத்தால் தான். ஆனால் இவ்விரு அறிவியலாளர்களின் மனதில் ஏன் கதிரவனின் நிறமாலையில் மட்டும் வண்ண வரிக்கோடுகளுக்குப் பதிலாக கருமை வரிகள் தோன்றுகின்றன? என்ற வினா உறுத்திக் கொண்டே இருந்தது. ஆனால் அதற்கும் விடை கிடைத்தது. முன்னர் செய்த சோதனையில் புன்சன் சுடரில் சோடிய உப்பை நேரடியாகக் காட்டுவதற்குப் பதிலாக சுடரொளியை சோடிய உப்புக் கரைசல் கொண்ட சோதனைக்குழாய் வழியே செலுத்திய பின்னர் வெளிவரும் ஒளியின் நிறமாலையில் இரு மஞ்சள் வரிக்கோடுகளுக்குப் பதிலாக இரு கருமை வரிகள் காணப்பட்டன.

இதிலிருந்து தனிமங்கள் பொலிவான ஒளி வரிகளையோ அல்லது இருள் வரிகளையோ, அவற்றின் நிலையைப் பொருத்துத் தருகின்றன என்பது தெளிவாகிறது. எது எப்படியாயினும் கிடைக்கப் பெறும் ஒளி வரிகள் அன்றி இருள் வரிகள் அத் தனிமத்தின் தனிப்பட்ட அடையாளப் பண்பாகும்.


தொடரும்.......