විශ්වයේ අරුම පුදුම වස්තූන් වන කළු කුහර පිළිබඳව සුප්‍රකට විද්‍යාඥ ස්ටීවන් හෝකින් විසින් වසර 50කට පෙර ඉදිරිපත් කළ වැදගත් න්‍යායක්, නවීන ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග නිරීක්ෂණ තාක්ෂණය භාවිතයෙන් ඉතා ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් සනාථ කිරීමට විද්‍යාඥයින් කණ්ඩායමක් සමත් වී තිබෙනවා. 🌌
හෝකින්ගේ “වර්ගඵල ප්‍රමේයය” යනු කුමක්ද?
1971 දී ස්ටීවන් හෝකින් විසින් කළු කුහර වර්ගඵල ප්‍රමේයය (black hole area theorem) ඉදිරිපත් කළා. සරලවම කිවහොත්, මෙයින් කියවෙන්නේ:

කළු කුහර දෙකක් එකිනෙක ගැටී ඒකාබද්ධ වූ විට, සෑදෙන නව විශාල කළු කුහරයේ සිද්ධි ක්ෂිතිජයේ (event horizon) වර්ගඵලය, මුල් කළු කුහර දෙකේ සිද්ධි ක්ෂිතිජයන්ගේ වර්ගඵලයන්ගේ එකතුවට වඩා කිසිසේත්ම කුඩා විය නොහැකි බවයි.

සිද්ධි ක්ෂිතිජය යනු කළු කුහරයක “ආපසු පැමිණිය නොහැකි සීමාවයි”. ආලෝකයට පවා එයින් ගැලවී යා නොහැකියි. හෝකින්ගේ මෙම ප්‍රමේයය, භෞතික විද්‍යාවේ ඉතා වැදගත් නියමයක් වන තාපගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයට බොහෝ සෙයින් සමාන වෙනවා. එම නියමයෙන් කියවෙන්නේ ඕනෑම පද්ධතියක “අක්‍රමිකතාව” හෙවත් එන්ට්‍රොපිය (entropy) කිසිවිටෙකත් අඩු නොවන බවයි. ඒ ආකාරයටම, කළු කුහරයක සිද්ධි ක්ෂිතිජයේ වර්ගඵලය ද අඩු විය නොහැකියි.
විශ්වයට සවන් දීම: ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග
කළු කුහර දෙකක් වැනි අති විශාල ස්කන්ධ සහිත වස්තූන් එකිනෙක ගැටෙන විට, ඒවා විශ්වයේ කාල-අවකාශය (space-time) නම් කළාලය සොලවා හරිනවා. මෙම සෙලවීම නිසා ඇතිවන ඉතා සියුම් රැළි, ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග ලෙස හැඳින්වෙන අතර ඒවා ආලෝකයේ වේගයෙන් විශ්වය පුරා පැතිරී යනවා.
මෙම තරංග කෙතරම් සියුම්ද යත්, ඒවා අනාවරණය කර ගැනීම ඉතා අපහසු කාර්යයක්. ඒ සඳහා LIGO (ඇමරිකාව), Virgo (ඉතාලිය) සහ KAGRA (ජපානය) වැනි පෘථිවියේ පිහිටි අතිශය සංවේදී නිරීක්ෂණාගාර භාවිතා කෙරෙනවා. මෙම නිරීක්ෂණාගාරවලට පරමාණුවක න්‍යෂ්ටියකට වඩා 10,000 ගුණයක් කුඩා තරංග පවා හඳුනාගැනීමේ හැකියාව තිබෙනවා.
විශේෂිත ගැටුම: GW250114
මෙම නව සොයාගැනීමට පදනම් වූයේ GW250114 ලෙස නම් කරන ලද කළු කුහර ගැටුමකින් නිකුත් වූ ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංගයි. මෙය අපෙන් ආලෝක වර්ෂ බිලියන 1.3 ක් පමණ ඈතින් සිදු වූ අතර, අපේ සූර්යයා මෙන් 30-40 ගුණයක් ස්කන්ධයෙන් යුත් කළු කුහර දෙකක් මෙහිදී ඒකාබද්ධ වුණා.
මෙම සිදුවීම විශේෂ වීමට හේතුව වූයේ 2015 දී ප්‍රථම වරට ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග අනාවරණය කරගත් අවස්ථාවට වඩා LIGO අනාවරක දැන් තුන් ගුණයකින් තීව්‍ර ලෙස සංවේදී වීමයි. මෙම ඉහළ සංවේදීතාව නිසා විද්‍යාඥයින්ට පෙර නොවූ විරූ පැහැදිලි බවකින් එම තරංග ග්‍රහණය කරගැනීමට හැකි වුණා.
කළු කුහර ගැටෙන විට ඇතිවන ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග, සීනුවක් නාද වන විට ඇතිවන “උපරිස්වර” (overtones) වැනි සියුම් තරංග රටා නිකුත් කරනවා. මීට පෙර නිරීක්ෂණ වලදී මෙම උපරිස්වර පැහැදිලිව හඳුනාගැනීමට නොහැකි වූ නමුත්, GW250114 සිදුවීමේදී ඒවා ඉතා පැහැදිලිව ග්‍රහණය කරගැනීමට හැකි වුණා. මෙම දත්ත උපයෝගී කරගෙන ගැටුමට පෙර සහ පසු කළු කුහර වල සිද්ධි ක්ෂිතිජයේ වර්ගඵලය ගණනය කළ විද්‍යාඥයින්ට හෝකින්ගේ ප්‍රමේයය සනාථ කිරීමට හැකි වුණා.
මීට පෙර 2021 දී සිදුකළ අධ්‍යයනයකින් මෙම ප්‍රමේයය 95%ක විශ්වාසනීයත්වයකින් තහවුරු කළ නමුත්, මෙම නව දත්ත මගින් එම විශ්වාසනීයත්වය 99.999% දක්වා ඉහළ නැංවීමට හැකි වී තිබෙනවා. 😮

• හෝකින්ගේ න්‍යාය තහවුරු වීම: දශක ගණනාවකට පෙර, කිසිදු නිරීක්ෂණ හැකියාවක් නොතිබූ යුගයක ඉදිරිපත් කළ න්‍යායක් අද දවසේ තාක්ෂණයෙන් සනාථ වීම, න්‍යායාත්මක භෞතික විද්‍යාවේ විශිෂ්ට ජයග්‍රහණයක්.
• කළු කුහර සරලයි: ගණිතඥ රෝයි කර් (Roy Kerr) 1960 ගණන්වලදී පැවසුවේ කළු කුහරයක් එහි ස්කන්ධය සහ භ්‍රමණය යන සාධක දෙකෙන් පමණක් සම්පූර්ණයෙන්ම විස්තර කළ හැකි බවයි. මෙම නව දත්ත මගින් එම අදහස ද තහවුරු කර තිබෙනවා.
• ක්වොන්ටම් ගුරුත්වාකර්ෂණයට මග: ඇල්බට් අයින්ස්ටයින්ගේ සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදය සහ ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාව එක් කර “ක්වොන්ටම් ගුරුත්වාකර්ෂණ” න්‍යායක් ගොඩනැගීමට විද්‍යාඥයින් උත්සාහ කරනවා. මෙම සොයාගැනීම් ඒ සඳහා වැදගත් මංසලකුණක් වෙනවා.
  අනාගතයේදී LIGO සහ අනෙකුත් නිරීක්ෂණාගාර තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීමත් සමග, මෙවැනි “ඝෝෂාකාරී” සහ පැහැදිලි ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග තවත් ග්‍රහණය කර ගැනීමට හැකිවනු ඇති අතර, එමගින් කළු කුහර සහ විශ්වයේ මූලික නියමයන් පිළිබඳ අපගේ අවබෝධය තව තවත් පුළුල් වනු නොඅනුමානයි. 🔭✨