বহির্গ্রহের খোঁজে

শিক্ষানবিস এর ছবি
লিখেছেন শিক্ষানবিস (তারিখ: মঙ্গল, ০৭/০৭/২০০৯ - ৯:২৬অপরাহ্ন)
ক্যাটেগরি:

এটাকে আসলে "আরেকটি পৃথিবী" সিরিজের দ্বিতীয় পর্ব বলা যায়। তবে প্রথম পর্ব না পড়লেও এটা পড়তে কোন সমস্যা হবে না। অনেক দেরি হয়ে গেছে বিধায় একটা স্বাধীন নাম দিলাম। প্রথম পর্বে বহির্গ্রহ আবিষ্কারের কাহিনী বলেছিলাম। এতে থাকছে বহির্গ্রহ আবিষ্কারের পদ্ধতি। সবচেয়ে প্রচলিত পদ্ধতিটার কথা লিখব, এছাড়া আরও অনেক পদ্ধতি আছে।

ছোটবেলায় সাধারণ জ্ঞানের বইয়ে পড়তাম, পৃথিব...এটাকে আসলে "আরেকটি পৃথিবী" সিরিজের দ্বিতীয় পর্ব বলা যায়। তবে প্রথম পর্ব না পড়লেও এটা পড়তে কোন সমস্যা হবে না। অনেক দেরি হয়ে গেছে বিধায় একটা স্বাধীন নাম দিলাম। প্রথম পর্বে বহির্গ্রহ আবিষ্কারের কাহিনী বলেছিলাম। এতে থাকছে বহির্গ্রহ আবিষ্কারের পদ্ধতি। সবচেয়ে প্রচলিত পদ্ধতিটার কথা লিখব, এছাড়া আরও অনেক পদ্ধতি আছে।


ছোটবেলায় সাধারণ জ্ঞানের বইয়ে পড়তাম, পৃথিবীর ভর এত, ব্যাস এত, বয়স এত। ভেবে পেতাম না, এগুলো বের করে কিভাবে। এখনও অনেক কিছু নির্ণয়ের প্রক্রিয়া জানি না। তবে কিছু কিছু প্রক্রিয়া জেনে খুব মজা পেয়েছি। উচ্চ মাধ্যমিক বইয়ের অতি সাধারণ সূত্র দিয়ে কত জটিল জটিল পরিমাপ করা যায়- ভাবলে অবাক হতে হয়! যেমন ইন্টারে পড়েছি ডপলার ক্রিয়া। বহির্গ্রহ সনাক্তকরণ প্রক্রিয়া ঘাটতে গিয়ে এই ডপলার ক্রিয়াই বেরিয়ে এল। ডপলার ক্রিয়া ব্যবহার করে কিভাবে বহির্গ্রহ খুঁজে পাওয়া যায় সেটাই আজ লিখব। তবে বলে রাখা ভাল, বহির্জাগতিক গ্রহ সনাক্ত করার আরও অনেক পদ্ধতি আছে, অন্তত ৬ টি প্রক্রিয়া ব্যবহার করে আশানুরূ ফল পাওয়া গেছে। সেগুলো নিয়ে কিছু না বলে সরাসরি ডপলারে চলে যাচ্ছি।

ডপলার ক্রিয়ার মাধ্যমে বহির্গ্রহ সনাক্তকরণ বুঝতে হলে প্রথমেই দুটি বিষয় বুঝে নিতে হবে: মহাকর্ষের প্রভাবে তারার ঘূর্ণন এবং অরীয় গতি।

মহাকর্ষের প্রভাবে গ্রহ-তারার ঘূর্ণন

সাধারণ্যে প্রচলিত ধারণা হচ্ছে: গ্রহগুলো তারাকে কেন্দ্র করে আবর্তিত হয়। কিন্তু আসল ঘটনা ভিন্ন। মহাকর্ষের সূত্রমতে এমনটা হওয়ার কথা না। আসল ঘটনা হচ্ছে: গ্রহ এবং তারা তাদের সাধারণ ভারকেন্দ্রকে ঘিরে আবর্তিত হয়। লিভারের মাধ্যমে ভারকেন্দ্রের বিষয়টা আরও স্পষ্ট করি:

উপরের ছবিতে দেখা যাচ্ছে, লিভারের এক পাশে বেশী ভরের একটা বল, অন্য পাশে কম ভরের একটা বল। অনুভূমিক দণ্ডকে ভারসাম্যে রাখতে হলে ভারসাম্য দণ্ডটাকে স্থাপন করতে হবে ভারী বলের খুব কাছে। এটাই হবে তাদের ভারকেন্দ্র।
এখন এই বড় বলটাকে তারা এবং ছোট বলটাকে গ্রহ হিসেবে কল্পনা করা যাক। তারা এবং গ্রহ উভয়েই কিন্তু এই সাধারণ ভারকেন্দ্রকে ঘিরে আবর্তিত হয়, কেউ কাউকে ঘিরে নয়। ভারকেন্দ্র তারার অনেক কাছে হওয়ায় তারার আবর্তনটা সহজে চোখে পড়ে না। সূক্ষ্ণ পরিমাপের মাধ্যমেই কেবল এই আবর্তন বোঝা সম্ভব।

একের বদলে অনেকগুলো গ্রহ (ধরুন সৌরজগৎ) কল্পনা করলেও অসুবিধা নেই। কারণ সবগুলো গ্রহের ভর যোগ করলেও তারার তুলনায় সেটা একেবারে নগণ্য হয়ে থাকে। যেমন, সূর্যের ভর সৌরজগতের মোট ভরের ৯৯.৮৬%। এতেই বোঝা যাচ্ছে, ভারকেন্দ্রটা তারার কত কাছে হবে।

তো গ্রহ-তারার এই ঘূর্ণন দেখে আমরা একটা সিদ্ধান্তে আসতে পারি। যেসব তারার আশেপাশে কোন গ্রহ নেই তাদের মধ্যে এ ধরণের কোন ঘূর্ণন দেখা যাবে না। আর যাদের আশেপাশে গ্রহ আছে তাদের মধ্যে এ ধরণের ঘূর্ণন দেখা যাবে। এই গতি সনাক্ত করার মাধ্যমেই তাই বহির্গ্রহ আবিষ্কার করা সম্ভব।

অরীয় বেগ

তারাবিহীন গ্রহ এবং তারাসমৃদ্ধ গ্রহের পার্থক্য বোঝা গেল। কিন্তু তারা কোন ভারকেন্দ্রকে ঘিরে আবর্তিত হচ্ছে কি-না তা বোঝার উপায় কি? উত্তর হচ্ছে, অরীয় গতির মাধ্যমে।

পৃথিবী থেকে আমাদের দৃষ্টিরেখা বরাবর কোন বস্তুর গতিকেই বলা হয় অরীয় গতি। এটা অবশ্যই পৃথিবীবাসী মানুষের সাপেক্ষে চিন্তা করতে হবে। ধরা যাক সূর্যের অরীয় বেগ পর্যবেক্ষণ করছি। তাহলে পৃথিবী থেকে সূর্য পর্যন্ত একটি সরলরেখা টেনে সেটাকে বর্ধিত করে দিতে হবে। আর এই রেখা বরাবর সূর্যের বেগটাই হবে অরীয় বেগ। অর্থাৎ সূর্য আমাদের দিকে আসলে বা আমাদের থেকে দূরে সরে গেলেই কেবল অরীয় বেগ পাওয়া যাবে। সরলরেখার বাইরে যতই নড়াচড়া করুক, কোন লাভ নেই।

পৃথিবী থেকে অনেক দূরের কোন তারার সব গতিকে হিসাবের বাইরে রেখে শুধু অরীয় বেগ নিয়ে চিন্তা করা যাক। যদি তারাটির অরীয় বেগ পাওয়া যায় তাহলেই বুঝতে হবে, সে একটি ভারকেন্দ্রকে ঘিরে আবর্তিত হচ্ছে। আর ভারকেন্দ্র ঘিরে আবর্তন মানেই তার আশেপাশে কোন গ্রহ আছে। গ্রহটা অবশ্যই দুরবিন দিয়ে দেখা সম্ভব না। কিন্তু অরীয় বেগের লেখচিত্র আঁকতে পারলেই ধরে নেয়া হয়, বহির্গ্রহ আবিষ্কৃত হয়েছে। এটা তাত্ত্বিক হলেও খুব নির্ভরযোগ্য। আবিষ্কৃত দুই শতাধিক বহির্গ্রহের অধিকাংশই এই পদ্ধতিতে পাওয়া গেছে। তাদের কোনটিই দুরবিন দিয়ে দেখা যায়নি। কারণ গ্রহ নিজে কোন আলো বিকিরণ করে না এবং খুব বেশী আলো প্রতিফলনও করে না।

সুতরাং আমরা সিদ্ধান্তে আসতে পারি, কোন তারার অরীয় বেগের লেখচিত্র যদি সাইন কার্ভের মত দেখায় তবেই বোঝা যাবে তার আশেপাশে কোন গ্রহে আছে। লেখচিত্র আঁকা এবং তার সাথে সাইন কার্ভের সম্পর্ক বোঝার জন্য ডপলার বর্ণালিবীক্ষণ বোঝা প্রয়োজন।

ডপলার বর্ণালিবীক্ষণ

প্রথমেই আসে ডপলার ক্রিয়ার কথা। বিজ্ঞানী ডপলার বলেছিলেন, চলমান উৎস থেকে আসা তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য উৎসের গতির সাথে সাথে পরিবর্তিত হয়। উৎস যদি দর্শক বা শ্রোতা থেকে দূরে সরে যেতে থাকে তাহলে তার থেকে আসা তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য বেড়ে যাবে, আর যদি কাছে আসতে থাকে তবে তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমে যাবে। তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়া মানে কম্পাঙ্ক কমা আর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমা মানে কম্পাঙ্ক বাড়া। এবার ট্রেনের উদাহরণ দিলেই বিষয়টা পরিষ্কার হয়ে যাবে:
হুইসেল দিতে দিতে ট্রেন যত কাছে আসে তার শব্দ তত তীব্র হয়, অর্থাৎ তার থেকে আসা তরঙ্গের কম্পাঙ্ক বাড়ে, বা তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমে। আর ট্রেন দূরে গেলে কম্পাঙ্ক কমতে থাকে এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়তে থাকে।

সব তরঙ্গের ক্ষেত্রেই এটা প্রযোজ্য। সুতরাং তারা থেকে আসা আলোও এই নিয়ম মেনে চলবে। তারা যদি আমাদের কাছে আসে তবে তা থেকে আসা তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমবে, অর্থাৎ তার আলো নীল রঙের দিকে সরে যাবে। আর তারা যদি দূরে যায় তবে তার থেকে আসা আলো লাল রঙের দিকে সরে যাবে। কারণ, দৃশ্যমান আলোর বর্ণালী বিশ্লেষণ থেকে আমরা জানি- লাল আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশী, এবং নীল-বেগুনীর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে কম। লাল রঙের দিকে সরে যাওয়াকে বিজ্ঞানের ভাষায় বলা হয় "লাল সরণ", আর নীল রঙের দিকে সরে যাওয়াকে বলে "নীল সরণ"।

এই আলোচনা থেকেই অরীয় বেগের তাৎপর্য বোঝা যাচ্ছে। অরীয় বেগ না থাকলে তারা আমাদের কাছেও আসবে না বা দূরেও সরে যাবে না। এমন অনেক গ্রহওয়ালা তারা আছে যাদের কোন অরীয় বেগ নেই। সেই তারার গ্রহগুলো তাই এই পদ্ধতিতে আবিষ্কার করা যাবে না। যেমন কোন তারা জগতের কক্ষপথ যদি এই ছবির মত হয়, তাহলে তার কোন অরীয় বেগ থাকবে না এবং যথারীতি কোন লাল-নীল সরণও থাকবে না:

কিন্তু তারা জগৎ যদি হয় এই ছবির মত তবেই অরীয় বেগ পাওয়া যাবে:

কারণ বোঝাই যাচ্ছে, এই জগতের তারা পৃথিবীর সাপেক্ষে কখনও কাছে আসছে কখনও দূরে সরে যাচ্ছে। শুধু কাছে আসা এবং দূরে সরে যাওয়াটাই আমরা বিবেচনা করব, কারণ এর মাধ্যমেই লাল-নীল সরণ পাওয়া সম্ভব।

এই ছবিটা আরেকটু ভাল করে লক্ষ্য করলেই বোঝা যাবে, তারা থেকে আসা আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সাইন কার্ভ অনুসরণ করবে। বিষয়টা একেবারে সোজা: তারা যখন ভারকেন্দ্র বরাবর থাকবে তখনকার তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে যদি ধ্রুব ধরি, তবে এই তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়তে বাড়তে একসময় সর্বোচ্চ মানে পৌঁছাবে, তারপর আবার কমতে কমতে ধ্রুব মানে আসবে। এরপর আবার কমতে কমতে সর্বনিম্ন মানে পৌঁছাবে, যথারীতি আবারও বাড়তে বাড়ে ধ্রুব মানে এসে পৌঁছাবে।

তবে ডপলার বর্ণালিবীক্ষণের সাহায্যে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লেখ আঁকা হয় না। আঁকা হয় অরীয় বেগের লেখ। কেপলারের গ্রহীয় গতি সূত্র এবং নিউটনের মহাকর্ষ ও গতি সূত্র ব্যবহার করে এটুকু থেকে অনেক তথ্য বের করে আনা যায়। অরীয় বেগের লেখটা হয় এরকম। এটা আদর্শ লেখ। বাস্তবে এর থেকে একটু ব্যত্যয় দেখা যায়। কোন তারার অরীয় বেগের লেখ এমন হলেই বাজিমাত...

সমীকরণের জটিলতায় না গিয়ে বরং ডপলার বর্ণালিবীক্ষণ থেকে কি কি বের করা যায় সেটা জানিয়ে দেই:
- তারার অরীয় বেগ (V-rad)
- তারা থেকে বহির্গ্রহটির দূরত্ব (r)
- তারার ভর (M-star)
- তারার আবর্তন কাল (P-star)
- তারাটির চারদিকে গ্রহের ঘূর্ণন বেগ (V-pl)
- গ্রহের ভর (M-pl)
একাধিক গ্রহের ক্ষেত্রে হিসাবটা আরেকটু জটিল হয়ে যায়, তবে অসম্ভব না।

[চলবে... পরের পর্বে থাকছে বহির্গ্রহ আবিষ্কারের ভবিষ্যৎ]


মন্তব্য

এনকিদু এর ছবি

খুব ভাল লেখা, যথারীতি ।


অনেক দূরে যাব
যেখানে আকাশ লাল, মাটিটা ধূসর নীল ...


অনেক দূরে যাব
যেখানে আকাশ লাল, মাটিটা ধূসর নীল ...

প্রকৃতিপ্রেমিক এর ছবি

চলুক

অতন্দ্র প্রহরী এর ছবি

অল্প কিছু জানা, বেশিরভাগই অজানা।

তোমার লেখা সবসময়ই মুগ্ধতা জাগায়। ভীষণ অবাক হই এই বয়সেই তোমার এত জ্ঞানের পরিধি দেখে, জানার আগ্রহ দেখে আর লেখার পরিপক্কতা দেখে। যথারীতি আরেকটি শিক্ষানবিসীয় লেখা চলুক

অবশ্যই চলুক।

শিক্ষানবিস এর ছবি

লজ্জা পাইছি রনি ভাই।
অনেক ধন্যবাদ, এই সিরিজটা তাড়াতাড়িই শেষ করে ফেলার ইচ্ছা আছে।

সিরাত এর ছবি

কঠিন! হাসি

আহমেদুর রশীদ [অতিথি] এর ছবি

এইসব না বুঝা জিনিস বুঝতে পারি কিছু,ধন্যবাদ শিক্ষানবিস

হিমু এর ছবি

দারুণ! খুব ঝরঝরে, প্রাঞ্জল একটা লেখা। চলুক!



হাঁটুপানির জলদস্যু আলো দিয়ে লিখি

দময়ন্তী এর ছবি

চমত্কার ৷ চলুক
--------------------------------------
"নিভন্ত এই চুল্লিতে মা
একটু আগুন দে
আরেকটু কাল বেঁচেই থাকি
বাঁচার আনন্দে৷'

-----------------------------------------------------
"চিলেকোঠার দরজা ভাঙা, পাল্লা উধাও
রোদ ঢুকেছে চোরের মত, গঞ্জনা দাও'

শিক্ষানবিস এর ছবি

@ এনকিদু, প্রকৃতিপ্রেমিক, সিরাত, আহমেদুর রশীদ, হিমু ভাই:
সবাইকে ধন্যবাদ। চালাবো এবং শেষ করবো, আর বিলম্ব হবে না আশাকরি।

তুলিরেখা এর ছবি

অনেকদিন অপেক্ষার পরে দারুণ লেখা পেলাম শিক্ষানবিস। সিরিজের পরের অংশের অপেক্ষায় রইলাম অধীর আগ্রহে।

সাম্প্রতিক একটা লেখা পড়লাম অপ্রত্যাশিত জায়গায় নানা ধরনের গ্রহ খুঁজে পাবার। যদি কিছু মনে না করেন,আপনার লেখাটির পরিপূরক হিসাবে পরে কিছু লেখা দেবার ইচ্ছে আছে।
----------------------------------------------
কোন দূর নক্ষত্রের চোখের বিস্ময়
তাহার মানুষ-চোখে ছবি দেখে
একা জেগে রয় -

-----------------------------------------------
কোন্‌ দূর নক্ষত্রের চোখের বিস্ময়
তাহার মানুষ-চোখে ছবি দেখে
একা জেগে রয় -

শিক্ষানবিস এর ছবি

@দয়মন্তী: ধন্যবাদ।

@তুলিরেখা:

ধন্যবাদ। পরের অংশ শীঘ্রই লিখে ফেলব।
অবশ্যই লিখবেন। অপ্রত্যাশিত বহির্গ্রহ নিয়ে আপনার লেখার আশায় থাকলাম। আমি পরবর্তী পর্বে মূলত কেপলার মিশন এবং বহির্গ্রহ সংশ্লিষ্ট কিছু ভবিষ্যৎ প্রজেক্ট নিয়ে আলোচনা করবো। শেষে পৃথিবীর সাথে বহির্গ্রহগুলোর কিছু মিল-অমিল তুলে ধরবো।

সাইফ তাহসিন এর ছবি

তুমুল লেখা, কতকিছু জানি না, খুব ভালো লাগে অজানা কিছু যখন কেউ জলবৎ তরলং করে উপস্থাপন করে।

=================================
বাংলাদেশই আমার ভূ-স্বর্গ, জননী জন্মভূমিশ্চ স্বর্গাদপি গরিয়সী

অনিকেত এর ছবি

আহ, কত্তদিন পরে তোমার লেখা----
অনেক অনেক ধন্যবাদ, শিক্ষাগুরু, বিজ্ঞান কে "ফিরিয়ে" আনার জন্যে চোখ টিপি

ভুতুম এর ছবি

ভালো লাগলো পড়ে।

-----------------------------------------------------------------------------
সোনা কাঠির পাশে রুপো কাঠি
পকেটে নিয়ে আমি পথ হাঁটি

লীন এর ছবি

সাড়ে সর্বনাশ। চমৎকার লেখা, আরও লেখার আশায় রইলাম।

______________________________________
বৃষ্টি ভেজা আকাশ

সৈয়দ নজরুল ইসলাম দেলগীর এর ছবি

আমার ক্ষমতা থাকলে এই পোলাটারে একটা বিরাট পুরষ্কার দিতাম।
______________________________________
পথই আমার পথের আড়াল

______________________________________
পথই আমার পথের আড়াল

দ্রোহী এর ছবি

বছর তিনেক আগে একদিন হাগতে বসে ডপলার শিফট নিজের মতো করে আবিষ্কার করেছিলাম।

লেখাটা পড়লেই বোঝা যায় এটা "শিক্ষানবিসের লেখা"।

শিক্ষানবিস এর ছবি

আপনের ক্রিয়েটিভিটি দেইখা দিন দিন মুগ্ধ হইতেছি। হাগতে বইসা আগে কেউ ডপলার ক্রিয়া আবিষ্কার করতে পারছে বলে মনে হয় না। দেঁতো হাসি
মন্তব্যের জন্য যথারীতি ধন্যবাদ।

মামুন হক এর ছবি

আমি বিজ্ঞান ভালোবাসিনা, বিজ্ঞানও আমাকে ভালোবাসেনা দেঁতো হাসি

শিক্ষানবিস এর ছবি

বিজ্ঞানের সাথে ভালোবাসার সম্পর্ক করা বেশ ঝামেলার কাজ।

কীর্তিনাশা এর ছবি

শিক্ষানবিশের জন্য রহিয়াছে অনেক অনেক উত্তম জাঝা!

পরবর্তি পোস্টের অপেক্ষায়...............

-------------------------------
আকালের স্রোতে ভেসে চলি নিশাচর।

-------------------------------
আকালের স্রোতে ভেসে চলি নিশাচর।

পরিবর্তনশীল এর ছবি

ক্যামনে পারস এত খাইটা- কঠিন কঠিন জিনিস নিয়া- এত সাজাইয়া গুছাইয়া লেখতে? ভারকেন্দ্র দেইখা মনে হইলো শব্দটা কই জানি শুনছিলাম। সব ভুইলা বইসা আছি।
ইন্টারে অনেক কিছু শিখছিলাম- ইঞ্জিনিয়ারিং পড়তে আইসা লাভ হইছে- সেসবও ভুইলা গেছি। মন খারাপ
---------------------------------
ছেঁড়া স্যান্ডেল

শিক্ষানবিস এর ছবি

আরে না, এইটা লেখতে বেশি খাটতে হয় নাই। উইকির doppler spectroscopy নিবন্ধ আর হিস্টরি চ্যানেলের alien planet ডক্যুমেন্টারি- এই দুইটাই যথেষ্ট ছিল।
আসলেই, ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের অশুভ থাবায় ইন্টারের অনেক বিশুদ্ধ জিনিসও ভুইলা গেছি।

শিক্ষানবিস এর ছবি

@ সাইফ তাহসিন, অনিকেত, ভুতুম, লীন, নজরুল ভাই, কীর্তিনাশা:

মন্তব্যের জন্য সবাইকে ধন্যবাদ।

নতুন মন্তব্য করুন

এই ঘরটির বিষয়বস্তু গোপন রাখা হবে এবং জনসমক্ষে প্রকাশ করা হবে না।