श्याम-विवर होता है
- (a)हवाईजहाज की उड़ान का अभिलेखक
- (b)सूर्य पर एक धब्बा
- (c)अंटार्टिका की एक जगह
- (d)सिमट गया तारा
सही उत्तर — (D) सिमट गया तारा। कोई तारा इसलिए चमकता है क्योंकि उसके क्रोड में नाभिकीय संलयन का बाह्यमुखी दाब उसके स्वयं के गुरुत्वाकर्षण के आंतरिक खिंचाव को संतुलित करता है। जब ईंधन समाप्त हो जाता है तो यह संतुलन बिगड़ जाता है और क्रोड सिमटने (collapse) लगता है। यह क्या बनकर सिमटता है यह उसमें बचे द्रव्यमान पर निर्भर करता है: सूर्य के द्रव्यमान के लगभग 1.44 गुना से कम पर — चंद्रशेखर सीमा — इलेक्ट्रॉन अपकर्षण दाब (electron degeneracy pressure) सिमटन को रोक देता है और एक श्वेत वामन (white dwarf) बच जाता है; उससे अधिक पर, इलेक्ट्रॉन प्रोटॉनों में कुचल दिए जाते हैं और न्यूट्रॉन अपकर्षण दाब एक न्यूट्रॉन तारे को सहारा देता है; और लगभग तीन सौर द्रव्यमानों से अधिक पर कोई भी ज्ञात बल गिरावट को रोक नहीं सकता। पदार्थ उस बिंदु से परे सिकुड़ जाता है जहाँ पलायन-वेग प्रकाश की गति के बराबर हो जाता है, और वह पिंड एक श्याम-विवर (black hole) बन जाता है — एक ऐसा क्षेत्र जिसकी सीमा (घटना क्षितिज, event horizon) की त्रिज्या श्वार्ज़शिल्ड त्रिज्या के बराबर होती है, जिससे प्रकाश तक बाहर नहीं निकल सकता, यही कारण है कि यह 'श्याम' है। भौतिक विज्ञानी जॉन व्हीलर ने 1967 में इस नाम को लोकप्रिय बनाया। यह विषय जब यह प्रश्नपत्र बना था तब जीवंत समसामयिकी थी: 10 अप्रैल 2019 को, परीक्षा से आठ महीने पहले, इवेंट होराइज़न टेलीस्कोप सहयोग ने मानवता की श्याम-विवर की पहली छवि जारी की थी — M87*, आकाशगंगा मेसियर 87 के केंद्र में स्थित लगभग 6.5 अरब सौर द्रव्यमान वाला अतिविशाल श्याम-विवर, जो लगभग 5.5 करोड़ प्रकाश-वर्ष दूर है।
- (a)हवाईजहाज की उड़ान का अभिलेखक — वह है ब्लैक बॉक्स — वास्तव में दो उपकरण, फ्लाइट डेटा रिकॉर्डर व कॉकपिट वॉइस रिकॉर्डर — और अपने उपनाम के बावजूद इसे चमकीले नारंगी रंग में रंगा जाता है ताकि खोजकर्ता इसे मलबे या पानी में ढूँढ सकें। शुद्ध शब्द-साहचर्य का चारा है: 'ब्लैक होल' व 'ब्लैक बॉक्स' केवल एक शब्द साझा करते हैं, और कुछ नहीं।
- (b)सूर्य पर एक धब्बा — वह है सनस्पॉट (सौर धब्बा): सौर प्रकाशमंडल का एक क्षेत्र जहाँ एक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र संवहन को दबा देता है, इसे आसपास के 5,800 K की तुलना में लगभग 3,800 K पर छोड़ देता है, इसलिए यह विरोधाभास के कारण केवल गहरा प्रतीत होता है। सनस्पॉट लगभग ग्यारह-वर्षीय सौर चक्र पर घटते-बढ़ते हैं और यह एक सतही चुंबकीय परिघटना है, गुरुत्वाकर्षणीय सिमटन नहीं।
- (c)अंटार्टिका की एक जगह — ऐसी कोई जगह अस्तित्व में नहीं है। यहाँ जो वाक्यांश आधा-याद किया गया है वह है 'कलकत्ता का ब्लैक होल' — 1756 की घटना, वर्तमान कोलकाता के किले में — जो भारतीय इतिहास है, अंटार्कटिक भूगोल नहीं, और खगोल-भौतिकी से भी इसका कोई संबंध नहीं है।
श्याम-विवर गुरुत्वाकर्षणीय सिमटन की अंतिम अवस्था है। इसकी परिभाषित सीमा घटना क्षितिज है, वह सतह जिस पर पलायन-वेग प्रकाश की गति तक पहुँच जाता है; इसके भीतर, हर पथ भीतर की ओर जाता है, इसलिए कोई भी पदार्थ या विकिरण बाहर नहीं निकल सकता। क्षितिज की त्रिज्या श्वार्ज़शिल्ड त्रिज्या है, जो केवल द्रव्यमान पर निर्भर करती है। श्याम-विवर वर्गों में आते हैं — तारकीय-द्रव्यमान वाले, कुछ से लेकर कुछ दर्जन सौर द्रव्यमानों के, जो सिमटते हुए विशाल तारों से बनते हैं, और अतिविशाल वाले, लाखों-अरबों सौर द्रव्यमानों के, जो हमारी अपनी आकाशगंगा सहित आकाशगंगाओं के केंद्रों में बैठे हैं। इन्हें सीधे नहीं, बल्कि आसपास के तारों व गैस पर इनके गुरुत्वाकर्षणीय प्रभाव से, अत्यधिक गर्म हो चुके गिरते पदार्थ से निकलने वाली X-किरणों से, तथा दो श्याम-विवरों के विलय से उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षणीय तरंगों से पता लगाया जाता है।
यह एक सादा परिभाषा-प्रश्न है, और तीनों गलत विकल्प ऐसे बोलचाल के वाक्यांश हैं जो 'black' शब्द साझा करते हैं। इसलिए तर्क वैज्ञानिक होने से पहले शाब्दिक है: ब्लैक बॉक्स (विमानन), सनस्पॉट (सौर भौतिकी) व कलकत्ता का ब्लैक होल (इतिहास) को खगोल-भौतिकीय श्याम-विवर से अलग करें, और केवल एक ही विकल्प बचता है। यह जानना भी सार्थक है कि श्याम-विवर एक ब्रह्मांडीय वैक्यूम-क्लीनर क्यों नहीं है: एक सुरक्षित दूरी पर इसका गुरुत्वाकर्षण उसी द्रव्यमान वाले किसी भी अन्य पिंड के बराबर है, इसलिए यदि सूर्य को एक सौर-द्रव्यमान वाले श्याम-विवर से बदल दिया जाए, तो पृथ्वी की कक्षा नहीं बदलेगी — यह केवल अंधेरा हो जाएगा।
- श्याम-विवर तब बनता है जब कोई विशाल तारा अपना ईंधन समाप्त कर लेता है और उसका क्रोड उस बिंदु से परे सिमट जाता है जहाँ पलायन-वेग प्रकाश की गति से अधिक हो जाता है; सीमा घटना क्षितिज है और इसकी त्रिज्या श्वार्ज़शिल्ड त्रिज्या है।
- चंद्रशेखर सीमा: लगभग 1.44 सौर द्रव्यमानों से कम का तारकीय अवशेष श्वेत वामन बनकर समाप्त होता है; भारी अवशेष न्यूट्रॉन तारे बनते हैं, और सबसे भारी श्याम-विवरों में सिमट जाते हैं। सुब्रह्मण्यम चंद्रशेखर ने 1983 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार साझा किया, और NASA की चंद्रा X-किरण वेधशाला उन्हीं के नाम पर है।
- 'श्याम-विवर' शब्द को भौतिक विज्ञानी जॉन व्हीलर ने 1967 में लोकप्रिय बनाया था।
- 10 अप्रैल 2019 को इवेंट होराइज़न टेलीस्कोप सहयोग ने श्याम-विवर की पहली छवि जारी की — M87*, लगभग 6.5 अरब सौर द्रव्यमान, आकाशगंगा मेसियर 87 के केंद्र में।
- गुरुत्वाकर्षणीय तरंगों का पहला प्रत्यक्ष पता, फरवरी 2016 में LIGO द्वारा घोषित, दो तारकीय-द्रव्यमान श्याम-विवरों के विलय से आया था; उस कार्य ने 2017 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार जीता।
- श्याम-विवर को विमान के 'ब्लैक बॉक्स' के साथ भ्रमित करना, जो वास्तव में काला नहीं बल्कि चमकीला नारंगी होता है।
- इसे कलकत्ता के ब्लैक होल (1756) के साथ भ्रमित करना — एक ऐतिहासिक घटना जो आधुनिक-इतिहास प्रश्नों में आती रही है और इसका इससे केवल वाक्यांश साझा है।
- यह विश्वास करना कि श्याम-विवर अपने आसपास की हर चीज़ को 'चूस' लेते हैं। दूरी पर इनका गुरुत्वाकर्षण उसी द्रव्यमान वाले किसी भी पिंड के समान ही होता है; पलायन असंभव केवल घटना क्षितिज के भीतर होता है।
UPSC ने भौतिकी की ओर से श्याम-विवर को पूछा है — विकिरण बाहर क्यों नहीं निकल सकता (2000) व 1.44-सौर-द्रव्यमान सीमा किसने स्थापित की (2009) — जबकि UPPSC इस मद को परिभाषा-स्तर पर रखता है। सिमटन-क्रम को चंद्रशेखर सीमा सहित सीख लें, और दोनों शैलियाँ कवर हो जाती हैं।
'श्याम-विवर' अंतरिक्ष में एक ऐसा पिंड है जो किसी भी विकिरण को बाहर नहीं निकलने देता। यह गुण इसकी किस विशेषता के कारण है ?
- (a) अत्यंत छोटा आकार
- (b) अत्यंत बड़ा आकार
- (c) अत्यंत उच्च घनत्व
- (d) अत्यंत निम्न घनत्व
उत्तर(c) अत्यंत उच्च घनत्व
वही पिंड, इसकी पहचान के बजाय इसके तंत्र के लिए पूछा गया — सिमटन तारे के द्रव्यमान को एक अत्यंत छोटे आयतन में संपीड़ित कर देता है, और वही अत्यधिक घनत्व पलायन-वेग को प्रकाश की गति से आगे धकेल देता है।
निम्नलिखित वैज्ञानिकों में से किसने सिद्ध किया कि सूर्य के द्रव्यमान से 1.44 गुना कम द्रव्यमान वाले तारे अपनी मृत्यु पर श्वेत वामन बन जाते हैं ?
- (a) एडविन हबल
- (b) एस. चंद्रशेखर
- (c) स्टीफन हॉकिंग
- (d) स्टीवन वाइनबर्ग
उत्तर(b) एस. चंद्रशेखर
उसी सिमटन-क्रम का दूसरा छोर — चंद्रशेखर सीमा ठीक वह देहलीज़ है जो तय करती है कि किसी मरते तारे का अंत श्वेत वामन पर होता है या वह श्याम-विवर की ओर गिरता ही रहता है।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 1.44 गुना ऊपरी सीमा-मान, जिससे परे कोई तारकीय अवशेष श्वेत वामन नहीं बना रह सकता, किसके नाम पर रखा गया है ?
- (a)मेघनाद साहा
- (b)सुब्रह्मण्यम चंद्रशेखर
- (c)सी. वी. रमन
- (d)होमी जहाँगीर भाभा
उत्तर(b) सुब्रह्मण्यम चंद्रशेखर — उन्होंने एक युवा शोधकर्ता के रूप में यह सीमा निकाली, बाद में 1983 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार साझा किया, और NASA की चंद्रा X-किरण वेधशाला उन्हीं के सम्मान में नामित है।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
अप्रैल 2019 में जारी श्याम-विवर की पहली-ही छवि किसके द्वारा तैयार की गई थी ?
- (a)हबल अंतरिक्ष टेलीस्कोप
- (b)इवेंट होराइज़न टेलीस्कोप
- (c)चंद्रा X-किरण वेधशाला
- (d)AstroSat
उत्तर(b) इवेंट होराइज़न टेलीस्कोप — अति-दीर्घ-आधार-रेखा व्यतिकरणमिति द्वारा एक पृथ्वी-आकार के आभासी टेलीस्कोप में जुड़े वैश्विक रेडियो वेधशालाओं का एक नेटवर्क, जिसने M87* की छवि बनाई और इसे 10 अप्रैल 2019 को प्रकाशित किया।