අන්තරීක්ෂ ක්ෂුද්‍රතරංග පසුබිම් විකිරණ යනු කුමක්ද? මහා පිපිරුමෙන් පසු එය සිදු වූවාද?

ඉන්දියාවේ, කේරළ ප්‍රාන්තයේ, නව හැවිරිදි ශ්‍රීහාරි, ඇසූ මේ ප්‍රශ්නයට පිළිතුරු සපයනු ලබන්නේ පෝට්ස්මවුත් විශ්වවිද්‍යාලයේ Christopher Pattison විසින්ය.

Cosmic Microwave Background (කෙටියෙන් CMB), සිංහලෙන දක්වන්නේ නම් අන්තරීක්ෂ ක්ෂුද්‍රතරංග පසුබිම සැහැල්ලු ය: එය  මුළු විශ්වයේම අපට දැකිය හැකි පැරණිතම සහ දුරස්ථතම ආලෝකය එයයි. එය  විශ්වයේ ආරම්භය ලෙස සැලකෙන මහා පිපිරුම සිදුවෙනවා එක්කම වාගේ හටගත්තක්.

කෙසේ වෙතත්, එය ඔබට හෝ මට පියවි ඇසින් දැකිය හැකි ආලෝකයෙන් සදුලත් එකක නොවෙයි. අපට දැකිය හැකි ආලෝකයේ වර්ගය දෘශ්‍ය ආලෝකය(visible light) ලෙස හැඳින්වේ. එසේනමුත් වෙනත්  ආලෝක වර්ගත් පවතී. මයික්‍රෝවේව් හෙවත් ක්ෂුද්‍රතරංග යනු ආලෝක වර්ගයක් වන අතර, අස්ථි බිඳී ඇත්දැයි පරීක්ෂා කිරීමට අප භාවිතා කරන ඞ-කිරණ සහ මෝටර් රථයක ගමන් කරන විට හෝ නිවසේ සිටින විට  සංගීතයට සවන් දීමට අපට ඉඩ දෙන රේඩියෝ තරංග ද එසේමය. මුලදී, ඡ්ඹ්භ් ඉතා ප්‍රබල් ඞ-රය් ආලෝකය විය. කාලයත් සමඟ එම ශක්තිය අහිමි වී ගොස් අඩු ශක්ති ක්ෂුද්‍රතරංග බවට පත් වී ඇත.

ප්ලාන්ක් දුරේක්ෂයෙන්  ලබාගත් CMB හි රූපයක්.  CMB හි විවිධ ස්ථානවල උෂ්ණත්වය වර්ණ මගින් පෙන්වනු ලබේ. ESA and the Planck Collaboration, CC BY-SA

CMB යනු විශ්වයේ ආරම්භයේ සිට පවතින ආලෝකය වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී විශ්වය ඉතා උණුසුම් හා ඝන වූ අතර ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ ප්‍රෝටෝන නම් අංශු වලින් පිරී තිබුණි. මෙම අංශුවලට විද්‍යුත් ආරෝපණයක් ඇති අතර, ආලෝකය එක් අංශුවකට ළඟා වූ විට, විද්‍යුත් ආරෝපණය ආලෝකය වෙනත් දිශාවකට යවනු ඇත. මෙය ආලෝකය බොහෝ දුර ගමන් කිරීම නතර කළේය.

ක්‍රම ක්‍රමයෙන් සිසිල්වීම

කෙසේ වෙතත්, කාලයත් සමඟම  විශ්වය ප්‍රසාරණය වී සිසිල් විය. අවසානයේදී, විශ්වය ප්‍රමාණවත් තරම් සිසිල් වූ පසු, ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ ප්‍රෝටෝන එකට බැඳී හයිඩ්‍රජන් පරමාණු සෑදීමට පටන් ගත්තේය. මෙම පරමාණුවලට විද්‍යුත් ආරෝපණයක් නොමැත, එබැවින් ඒවා ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ ප්‍රෝටෝන ඒවා විසින්ම කරනු ලබන  ආකාරයට ආලෝකයට බලපාන්නේ නැත. ආලෝකයට ඒවා හරහා ගොස්  සම්පූර්ණයෙන්ම හිස් වූවාක් මෙන් විශ්වය හරහා  ගමන් කළ හැකිවිය.

විශ්වය සිසිල්වීම සෑම තැනකම එකම අනුපාතයකින් සිදු විය. ඒ වගේම, මේ ක්‍රියාදාමය  සෑම තැනකම සිදුවූයේ එකම වෙලාවකමය. ඔන්න සදිසියේම,  ආලෝකයට විශ්වය පුරාවට එකම වෙලාවකම දුර ඈතට එමෙන්ම වේගයෙන් ගමන් කළ හැකිවිය. මේ ආලෝකය අදටත් ගමන් කරමින් තිබෙන අතර දැන්, අන්තරීක්ෂ ක්ෂුද්‍රතරංග පසුබිම ලෙස දැන් පෘථිවිය වෙත එන්නේ එයයි.

CMB ආලෝකය සෑම විටම විශ්වය වටා ඇති නමුත් පළමු පරමාණු සෑදෙන තෙක් දුර ගමන් කිරීමට නොහැකි විය. ඇත්ත වශයෙන්ම, එය නිකුත් වූ බව අපි දනිමු 380,000 මහා පිපිරුමෙන් වසරමෙය මහා පිපිරුම සහ CMB නිකුතුව අතර දිගු කාලයක් මෙන් පෙනේ, නමුත් විශ්වය වසර බිලියන 14 කට ආසන්න බැවින් මෙය සිදු වූයේ විශ්වය ඉතා තරුණ වියේදී ය.

බොහෝ කලකට පෙර විශ්වය කෙබඳුද යන්න පිළිබඳ වැදගත් තොරතුරු රාශියක් CMB අපට කියයි. මහා පිපිරුම් වාදයට අනුව මුල් විශ්වය ඉතා උණුසුම් වූ අතර විකිරණවලින් පිරී තිබුණි. විශ්වය ප්‍රසාරණය වී සිසිල් වන විට, මෙම විකිරණය අවසානයේ මුදා හරිනු ඇත. CMB ලෙස දැන් අපට පෙනෙන්නේ මෙයයි. එහි මහා පිපිරුම් න්‍යාය මගින් පුරෝකථනය කරන ලද උෂ්ණත්වය පවා ඇති අතර, මහා පිපිරුම් න්‍යාය නිවැරදි බවට CMB සාක්ෂියක් යැයි අපට පැවසිය හැක්කේ එබැවිනි.

අහඹු සොයා ගැනීමක්

CMB  සොයා ගැනීම සිදුවූයේ අහම්බෙනි. එක්සත් ජනපද විද්‍යාඥයින් දෙදෙනෙකු වන රොබට් විල්සන් සහ ආර්නෝ පෙන්සියාස් මයික්‍රෝවේව් දුරේක්ෂයක් භාවිතා කරමින් සිටිමින් ඉන්නා අතර ඔවුන් ඇන්ටනාව යොමු කළ සෑම තැනකම එකම අමතර සංඥාව දකිමින් සිටියහ. ඔවුන් සිතුවේ අමතර සංඥාව ඔවුන්ගේ දුරේක්ෂයේ දෝෂයක් නිසාවෙන් ඇති විය හැකි බවයි; එසේත් නැතිනම්  ඔවුන්ගේ ඇන්ටෙනාව මත පරෙවින්ගේ මළපහ වැටීමෙන් සිදුවන්නට අතැයි යන්න පවා ඔවුහු අනුමාන කළහ.

ඊශාන දිග නිව් ජර්සි ජනපදයේ, Holmdel පිහිටි Bell Telephone Laboratories හි මීටර් 15 Holmdel horn ඇන්ටනාව, රේඩියෝ තාරකා විද්‍යාඥයන්(radio astronomers)  වන Robert Wilson සහ Arno Penzias විසින් CMB සොයා ගැනීම සඳහා භාවිතා කරන ලදී.

අවසානයේ දී ඔවුන් ව්ටහා ගත්තේ, මහා පිපිරුම් න්‍යාය මගින් එහි පැවැත්ම ගැන පුරෝකථනය කළ අයුරු CMB එතෙක් මෙතෙක් ප්‍රථමයෙන්ම හඳුනා ගනු ලැබූ  පුද්ගලයින් ඔවුන් බවයි.  ඔවුන්ගේ මේ අද්විතීය සොයා ගැනීම සඳහා ඔවුන් දෙදෙනට නොබෙල් ත්‍යාගය පිරිනැමිණ.  එදා මෙදා තුර CMB ගැන වඩා වඩාත් හොඳ  පින්තූර සොයාගැනීම සඳහා  අපි  දුරේක්ෂ ගණනාවක්ම අභ්‍යවකාශයට  යවා ඇත්තෙමු. විශ්වයේ ඇති පැරණිතම ආලෝකය දෙස බැලීමෙන් අද අප දකින සෑම දෙයක්ම ඇති වූ ආකාරය තේරුම් ගත හැකි බව විශේෂයෙන්ම කිව යුතුය.

Curious Kids(Published: June 23, 2022) හී පළ වූ    what is cosmic microwave background radiation? යන  ලිපිය ඇසුරෙන් සැකසිණ