જુઓ પ્રથમ ઇમેજ. આ તસવીરને તમે ઘણી વખત જોઇ જ હશે. તેને Cosmic Microwave Background(CMB) રેડિએશન કહે છે. આ CMB શું છે? શું આ પૂર્ણ બ્રહ્માંડની તસવીર છે? શું આ તારાઓ અને આકાશગંગાઓની તસવીર છે? વિષય ખુબ લાંબો છે છતાં ચાલો જાણીએ ટૂંકમાં.
-
જ્યારે આપણે એક પારંપરિક દૂરબીન વડે અંતરિક્ષમાં કોઇ તારા અથવા આકાશગંગાની વચ્ચેના સ્થાનને જોઇએ તો તે સંપૂર્ણ ખાલી અને અંધકારમય દેખાશે. તમે ગમે તે દિશામાં જુઓ અંધકાર જ દેખાશે. પરંતુ જ્યારે આપણે એક sensitive રેડિયો ટેલિસ્કોપની સહાયતાથી તે અંધકારમય જગ્યાને જોઇએ તો ત્યાં ધુંધળાપણું અને ચમક દેખાશે(જુઓ ઇમેજ). આ ચમકનો સબંધ ન કોઇ તારા સાથે છે કે ન આકાશગંગા સાથે. સરળ ભાષામાં જ્યારે તમે રેડિયો ટેલિસ્કોપ વડે કોઇપણ દિશામાં જોશો તો ત્યાં માઇક્રોવેવના એક નિયમિત સમૂહનું અવલોકન કરશો. આ સમૂહ એક પેટર્નનું નિર્માણ કરે છે. માઇક્રોવેવ બ્રહ્માંડના હર ખૂણે મૌજૂદ છે. પરંતુ અહીં પ્રશ્ન એ ઉદભવે છે કે આ માઇક્રોવેવનો સોર્સ શું છે? તેઓ ક્યાંથી આવી રહ્યાં છે? આ માટે સૌપ્રથમ એ જાણવું પડે કે માઇક્રોવેવ આખરે છે શું?
-
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિએશનને તેની તરંગલંબાઇ(wavelength) અનુસાર સાત ભાગોમાં વહેંચવામાં આવ્યું છે. રેડિયોવેવ, માઇક્રોવેવ, ઇન્ફ્રારેડ, વિઝિબલ લાઇટ, અલ્ટ્રાવાયોલેટ, એક્ષ-રે અને ગામા-રે(જુઓ ઇમેજ). જેમજેમ આપણે ગામા-રે થી રેડિયોવેવ તરફ જઇએ તેમતેમ તરંગલંબાઇ ફેલાતી જશે. માઇક્રોવેવની તરંગલંબાઇ 1 મીટરથી લઇને 1 મિલીમીટર સુધીની હોય છે. હવે એક સરળ ઉદાહરણ વડે આખી વાત સમજીએ.
-
જ્યારે આપ ટોસ્ટર મશીન(બ્રેડ શેકવાનું મશીન) ને ચાલુ કરો ત્યારે તેમાં મૌજૂદ heating element ગરમ થઇ અને લાલ કલરના દેખાશે. આ ચમક ફક્ત લાઇટ જ નથી હોતી પરંતુ તેમાં બધી તરંગલંબાઇના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વેવ હોય છે. આને એક ગ્રાફ રૂપે આપ જોઇ શકો છો(જુઓ ઇમેજ). આ ગ્રાફની પેટર્ન તે ટોસ્ટરની Thermal Spectrum કહેવાય છે. Thermal Spectrum ને Black body Spectrum પણ કહેવાય છે. હરએક વસ્તુનું એક તાપમાન હોય છે. માટે હરએક વસ્તુનો Thermal Spectrum પણ હોય છે. તેમજ હરએક વસ્તુ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વેવ મુક્ત કરે છે. જ્યારે આપણે એકદમ નીચા તાપમાન તરફ જઇએ ત્યારે ગ્રાફનો curve એકદમ નીચે માઇક્રોવેવ વેવલેન્થ તરફ ઝૂકી જશે જે બિલકુલ કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડના ગ્રાફની સમાન હોય છે.
-
CMB એક ગણિતિયરૂપે સાચું સિધ્ધ થયેલું thermal spectrum છે. પરંતુ સમસ્યા એ છે કે સ્પેસ લગભગ ખાલી છે અને એવી કોઇ વસ્તુ મૌજૂદ નથી જેનું તાપમાન ખુબજ નીચુ હોય. તો પછી CMB આખરે એક thermal spectrum જેવું કેમ છે? આના માટે આપણે સમયમાં પાછળ જવું પડશે. એટલેકે બિગબેંગ થયા પછીના લગભગ ચાર લાખ વર્ષ પછીના સમયમાં. આ સમયે બ્રહ્માંડ ખુબજ ગાઢ(dense) અને ગરમ હતું. ત્યારે સમગ્ર બ્રહ્માંડનો ફક્ત એકજ કલર હતો.....કેસરી(orange). ત્યારે બ્રહ્માંડમાં ખુબજ અધિક તાપમાનના સુપર ચાર્જ પાર્ટિકલ મૌજૂદ હતાં. આ તાપમાન એટલું વધુ હતું કે ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન દ્વારા આપસમાં મળી અણુની રચના કરવું સંભવ ન હતું. આ ionized પાર્ટિકલને પ્લાઝમા(Plasma) કહેવામાં આવે છે.
-
આપણે અગાઉ જોઇ ગયા તેમ હરેક વસ્તુ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વેવ મુક્ત કરે છે. તો આ પ્લાઝમા પણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વેવ મુક્ત કરતા હતાં. પરંતુ તે સમયે ન્યુટ્રલ એટમ એટલેકે ન્યુટ્રોન મૌજૂદ ન હતાં તેમજ બ્રહ્માંડ પણ ખુબજ ઘટ્ટ હતું, માટે પ્લાઝમાના પ્રકાશકણો વધુ દૂરસુધી યાત્રા કરી શકતા ન હતાં. કેમ? કેમકે scattering effect ના કારણે આ પ્રકાશકણો ઇલેક્ટ્રોન્સની વચ્ચે ફસાઇ જતાં હતાં. સમય વિતતા આ પ્લાઝમાનું તાપમાન ઓછું થવા માંડ્યું અને 3000 કેલ્વિનની નીચે આવી ગયું. ત્યારે ન્યુટ્રલ એટમની રચના થઇ અને બ્રહ્માંડ ઘણે અંશે transparent(પારદર્શક) થઇ ચૂક્યું હતું. હવે પ્લાઝમાના કેસરી પ્રકાશકિરણો બ્રહ્માંડમાં ગમે ત્યાં સફર કરી શકતાં હતાં.
-
અહીં મહત્વનો સવાલ એ ઉઠે છે કે જ્યારે બ્રહ્માંડનો કલર કેસરી હતો તો આજે આપણને તે કાળુ કેમ દેખાય છે? જેનો જવાબ છે કે બ્રહ્માંડનો ફેલાવો થઇ રહ્યો છે અને આ ફેલાવો પ્રકાશની તરંગલંબાઇને ફેલાવી દે છે. આ પ્રક્રિયાને કોસ્મોલોજીકલ રેડ શિફ્ટિંગ કહે છે. તેથી સમય વિતતા આ કેસરી પ્રકાશ તરંગો ફેલાતા-ફેલાતા લાલ રંગના અને ત્યારબાદ ઇન્ફ્રારેડમાં રૂપાતંરિત થઇ ગયાં. લગભગ 13.8 અબજ વર્ષના વિસ્તરણ બાદ આજે આ તરંગો ઇન્ફ્રારેડમાંથી માઇક્રોવેવમાં રૂપાંતર પામી ચૂક્યા છે. જેને આપણે નરી આંખો વડે નથી જોઇ શકતાં. અને એટલામાટે આપણને અંતરિક્ષ કાળુ ડિબાંગ દેખાય છે.
-
આજ
માઇક્રોવેવનું અવલોકન કરી આપણે બ્રહ્માંડની એક છબી તૈયાર કરી છે જેને કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ કહે છે. આ કોઇ ગેલેક્ષી કે તારાની તસવીર નથી બલ્કે બિગબેંગની બાદના બ્રહ્માંડની તસવીર છે. આને આપણે બ્રહ્માંડના આધારની તસવીર પણ કહી શકીએ છીએ. આ માઇક્રોવેવ રેડિએશન બ્રહ્માંડમાં હર જગ્યાએ મૌજૂદ છે. તમે આ રેડિએશનનો તમારા દૈનિક જીવનમાં પણ અનુભવ કરી શકો છો. તમારા ટીવીને એવી કોઇ ચેનલ ઉપર ટ્યુન કરો જે સિગ્નલ રીસીવ ન કરતી હોય. ત્યારે તમારી સ્ક્રીન ઉપર નૃત્ય કરતી static lines નજરે ચઢશે(જુઓ ઇમેજ). આનો ઓછામાં ઓછો દસ ટકા જેટલો હિસ્સો કોસ્મિક માઇક્રોવેવ વિકિરણ યુક્ત છે.
