ગઇ તારીખ ૧૩ નવેમ્બર ૨૦૧૭ના “નેચર એસ્ટ્રોનોમી” (Nature Astronomy) સામાયિકમાં એક લેખ પ્રકાશિત થયો, જેનું વિષય-વસ્તુ બે તારા-વિશ્વ (Galaxy- ગેલેક્ષી)ની અથડામણ ને કારણે તેમના કેન્દ્રમાં રહેલા ભીમકાય બ્લેક-હોલ (Super Massive Black-hole – સુપર માસિવ બ્લેક-હોલ) -ટૂંકમાં SMBH- નું એક-બીજા ફરતે પરિભ્રમણ તથા તેના કારણે ઉત્પન્ન થતાં ગુરુત્વાકર્ષણ- તરંગ (Gravitational Waves – ગ્રેવીટેશનલ વેવ્સ) નું અવલોકન છે. આ લેખની નોંધ વિજ્ઞાન તથા ટેકનોલોજીના સમાચાર પ્રસિધ્ધ કરતી અનેક વેબસાઇટે લીધી, જેમાની એક છે સ્પેસ ડેઇલી (Space Daily) . વેબસાઇટના તારીખ ૧૫ નવેમ્બરના અંકમાં નેચર એસ્ટ્રોનોમી ના લેખના સંદર્ભથી પ્રકાશિત લેખ મુજબ વૈજ્ઞાનિકોને પ્રયોગ કરવા માટે હવે ઈંટ-પથ્થરની બનેલી પ્રયોગશાળા જ નહીં પરંતુ સમગ્ર પૃથ્વી ઉપરાંત સૂર્ય-મંડળ પણ નાનું પડે છે. તેઓ આપણી આખી આકાશગંગાનો ઉપયોગ પ્રયોગશાળા તરીકે કરવા માગે છે.
સન ૨૦૧૫માં અમેરિકાની લીગો (LIGO) પ્રયોગશાળાએ સૌ પ્રથમ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગનું અવલોકન કરીને ઇતિહાસ રચ્યો ત્યારબાદ લીગો તથા યુરોપની વર્ગો (VIRGO) પ્રયોગશાળાને બીજી પાંચેક વખત આ તરંગ જોવા મળ્યા છે. સન ૨૦૧૭નું ભૌતિકશાસ્ત્રનું નોબેલ પારિતોષિક પણ તરંગનું અવલોકન કરનાર વૈજ્ઞાનિક ટૂકડીને મળ્યું.
લીગો તથા વર્ગોના ચારેક કિલોમીટર લાંબા ઉપકરણ ટૂંકા, ૧ સેકન્ડથી ઓછા આવર્તન કાળ (Period –પિરીયડ) વાળા, ઝડપથી બદલાતા સંકેતના અવલોકન માટે બનેલા છે. બીજી રીતે કહેતા આવા તરંગની આવર્તન સંખ્યા (Frequency- ફ્રીક્વન્સી) ૧ આવર્તન પ્રતિ સેકન્ડ અથવા ૧ Hz (આવર્તન સંખ્યાનો એકમ Hertz (હર્ટ્ઝ) છે, તેની સંજ્ઞા Hz છે. ૧ Hz બરાબર ૧ આવર્તન પ્રતિ સેકન્ડ) થી વધુ હોય છે. આવા તરંગ લગભગ એક તારા જેટલા વજન વાળા બે બ્લેક-હોલ અથવા પછી બે ન્યુટ્રોન તારાની અચાનક અથડામણને કારણે ઉત્પન્ન થાય છે.
ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ ઉત્પન્ન થવાના બીજા કારણ પણ હોઇ શકે. લગભગ દરેક મોટા તારા-વિશ્વના (Galaxy – ગેલેક્ષી) કેન્દ્રમાં એક અતિ ભારે, ૧ થી ૧૦ કરોડ સૂર્યના વજન જેટલા વજનનું બ્લેક-હોલ, SMBH હોય છે. આપણી આકાશગંગાના ધન રાશી (Sagittarius – સેજીટેરીયસ) માં દેખાતા કેન્દ્રમાં પણ આવું બ્લેક-હોલ છે. આવા SMBH વાળા બે તારા-વિશ્વ એકબીજા સાથે અથડાય ત્યારે તે અથડામણ લાખો વર્ષ ચાલે છે. આ સમય દરમ્યાન બન્ને તારા-વિશ્વના કેન્દ્રમાં રહેલા SMBH એકમેકની આસપાસ કક્ષામાં ફરતા રહે છે. તેમનો એક વખત ફરવાનો સમય દસ-વીસ વર્ષ, લગભગ ૧૦૯ સેકન્ડ હોઇ શકે, આવર્તન સંખ્યા ૧૦-૯ Hz! આટલી ઓછી આવર્તન સંખ્યા વાળા તરંગ ને નેનો-હર્ટ્ઝ (Nano Hertz) તરંગ કહે છે. આ સામે બે નાના, એક તારા જેટલા વજનના બ્લેક-હોલની અથડામણ ખૂબ ટૂંકા, ઓછી તરંગ લંબાઇ વાળા ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ પેદા કરે છે. નાસાના ડૉ. જોસેફ લેઝીઓ (Joseph Lazio) ના કહેવા મુજબ જેમ નાનું વાદ્ય તીવ્ર સુર પેદા કરે અને મોટું નગારું ઘેરો ધ્વનિ ઉત્પન્ન કરે લગભગ તેમજ! વાદ્ય તથા ધ્વનિ સાથે સરખામણી આગળ વધારતાં જેવી રીતે તીવ્ર સુર સાભળવા માટે નાના, ટ્વીટર સ્પિકર ની જરૂર પડે અને ઘેરા સુર માટે મોટા વુફરની, ઠીક તેવી જ રીતે બે નાના બ્લેક-હોલની અથડામણના સંકેત સાંભળવા માટે ચાર કિલોમીટર વાળી પ્રયોગશાળા, LIGO અથવા VIRGO પર્યાપ્ત છે. પરંતુ બે SMBH વચ્ચે થતાં નૃત્યના સંગીતને સાંભળવા ઘણી મોટી પ્રયોગશાળાની જરૂર છે. પૃથ્વી પર બનેલી કોઇ પ્રયોગશાળા આટલી ઓછી આવર્તન સંખ્યા વાળા તરંગનું અવલોકન કરી શકે તેમ નથી.
હાલમાં યુરોપની અંતરિક્ષ સંસ્થા ESA લીસા (LISA) નામની અંતરિક્ષ-યાનની શ્રેણી વિકસાવી રહી છે. લીસાના ત્રણ યાન પૃથ્વીથી પ કરોડ કિલોમીટરના અંતરે તથા એકબીજાથી ૨૫ લાખ કિલોમીટરના અંતરે રહી સૂર્યની કક્ષામાં ફરતા રહેશે. ત્રણે યાન પર લાગેલા ઉપકરણ યાનનું બીજા બે યાનથી અંતર એટલી ચોકસાઈ થી માપશે કે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગને કારણે આ અંતરમાં થતાં ફેરફારને માપી શકાશે. લીસા જેવી જટિલ પ્રણાલી પણ ૧૦-૬ Hz થી ઓછી આવર્તન સંખ્યાના તરંગનું અવલોકન કરી શકશે નહીં. તેવા તરંગના અવલોકન માટે લીસાથી પણ મોટી પ્રયોગશાળા જોઇએ! નેચર એસ્ટ્રોનોમી નો ૧૩ નવેમ્બરના લેખમાં આવી જ પ્રયોગશાળાની વાત છે.
સન ૧૯૬૭માં ઇંગ્લેન્ડના બે ખગોળશાસ્ત્રીને એવા રેડિયો તરંગ જોવા (અથવા સાંભળવા!) મળ્યા જે બરોબર ૧.૩૩૭ સેકન્ડ ના ગાળા બાદ ફરી-ફરી દેખાતા હતાં, માનો અંતરિક્ષમાં કોઇક દીવાદાંડી મૂકી હોય! ત્યારબાદ તો વૈજ્ઞાનિકોને આવી ઘણી “દીવાદાંડી” જોવા મળી, જેમનું નામ રાખ્યું પલ્સેટીંગ રેડિયો સોર્સ (Pulsating Radio Source), અર્થાત્ ધબકતા રેડિયો સ્રોત; ટૂકમાં Pulsar (પલ્સાર). પલ્સાર પોતાની ધરી પર ખૂબ ઝડપથી ફરતા એવા ન્યુટ્રોન તારા છે જે રેડિયો તરંગ ઉત્પન્ન કરી તેના પૂંજને પોતાના દરેક ભ્રમણમાં એક વખત આપણા તરફ ફેંકે છે. તેમની ની એક ખૂબી એ છે કે તેમના ધબકારા ખૂબ નિયમિત હોય છે, ખાસ કરી ને એવા પલ્સાર જેમના ધબકારાનો સમય એક સેકન્ડથી ખૂબ નાનો હોય. આવા પલ્સારના ધબકારા વર્ષો સુધી સેકન્ડના દસ-લાખમાં ભાગ જેટલા નિયમિત રહે છે. આમ પલ્સાર એક ખૂબ જ ચોકસાઈ વાળી અંતરિક્ષ-ઘડીની છે. માત્ર એટલું જ નહીં, કોઇ ત્રણ, જુદા-જુદા સમય વાળા પલ્સાર આકાશગંગાની GPS પ્રણાલીની ગરજ સારે છે. ત્રણ પલ્સારથી આકાશગંગાના કોઈ પણ પિંડ (Body- બોડી)નું અંતર માપી જે-તે બોડીનું આકાશગંગામાં સ્થાન નિર્ધારિત કરી શકાય. અમેરિકાની અંતરિક્ષ સંસ્થા NASA ના વોયેજર (Voyager) યાનમાં રાખેલી તકતી પણ આ જ સિધ્ધાંત વડે પૃથ્વીનું આકાશગંગામાં સ્થાન દર્શાવે છે.
વૈજ્ઞાનિક હવે પલ્સારનો ઉપયોગ કરી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગનું અવલોકન કરવાનો પ્રયત્ન કરી રહ્યાં છે. આ માટે તેમણે Pulsar Timing Array (પલ્સાર ટાઇમિંગ એરે) અર્થાત્ પલ્સારની શૃંખલા વડે સમય માપવાની પ્રણાલી વિકસાવી, જેને ટૂંકમાં PTA કહે છે. આ પ્રણાલી ઘણા બધાં પલ્સારમાં થી મળતા ધબકારાનો સમય વર્ષો સુધી માપતી રહેશે. બે SMBHના એકમેકની આસપાસ થતાં નૃત્યને કારણે ઉત્પન્ન થતાં ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ પૃથ્વીને થોડીક હલાવી દે, તેના સ્થાનમાં પલ્સારની સાપેક્ષમાં નાનો શો ફેરફાર થાય. આ ફેરફારને પરિણામે પલ્સારના સંકેતને પૃથ્વી સુધી પહોંચતા જે સમય લાગે તેમાં પણ ફેરફાર થાય. અર્થાત્ પલ્સારના ધબકારા થોડો અનિયમિત થાય. PTAને એક સાથે ઘણા બધા પલ્સારમાં થી મળતાં સંકેતનું ઝીણવટ ભર્યું વિશ્લેષણ કરી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગનું અવલોકન કરી શકાય.
વૈજ્ઞાનિકો માત્ર તરંગના અવલોકનની રીતની જ નહીં પરંતુ આવતા દશકમાં આવી જાતના કેટલા અવલોકન સંભવ છે તે વિષે પણ વિચારવા લાગ્યા છે. નેચર એસ્ટ્રોનોમીના લેખ અનુસાર અમેરિકાની ધી નોર્થ અમેરિકન નેનોહર્ટ્ઝ ઓબ્સર્વેટરી ફોર ગ્રેવીટેશનલ વેવ્ઝ ( The North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves – NANOGrav) ના અભ્યાસ અનુસાર આવતો દશકમાં કમ સે કમ એક SMBH યુગ્મ (Binary- બાઇનરી) ના ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ PTA ની મદદ વડે જોઇ શકાશે. જો આમ બની શકે તો માનવ જાત માટે બ્રહ્માંડ પોતે એક પ્રયોગશાળા બની રહેશે.