মহাবিশ্বে তাপের মৃত্যু ও মহাবিশ্বের প্রসারণশীলতা

 

মহাবিশ্বে তাপের মৃত্যু ও মহাবিশ্বের প্রসারণশীলতা

সম্প্রসারণশীল মহাবিশ্বের ভবিষ্যত পর্যবেক্ষণগুলি দেখায় যে আমাদের মহাবিশ্ব প্রসারিত হতে চলেছে এবং ভবিষ্যতে প্রসারিত হতে থাকবে। কসমোলজির তত্ত্ব অনুসারে, মহাবিশ্ব প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে এর তাপমাত্রা হ্রাস পেয়েছে এবং জীবনের জন্য বাসযোগ্য হয়ে উঠেছে। এই সম্প্রসারণের চূড়ান্ত ফলাফল মহাবিশ্বের তাপ মৃত্যু হিসাবে পরিচিত। যদি ভরবেগ, যা মহাজাগতিক ধ্রুবক দ্বারা উপস্থাপিত একটি অপরিবর্তনীয় শক্তি ঘনত্ব, মহাবিশ্বের সমস্ত স্থানকে অভিন্নভাবে পূরণ করে, বা স্কেলার ফিল্ডগুলি, যেমন "কুইন্টেসেন্স" বা "মডুলি", যার শক্তির ঘনত্ব সময় এবং স্থানের সাথে পরিবর্তিত হয় - এর প্রসারণকে ত্বরান্বিত করে মহাবিশ্ব. ফলস্বরূপ, গ্যালাক্সিগুলি ক্রমবর্ধমান হারে একে অপরের থেকে দূরে সরে যাচ্ছে। রেডশিফ্টের কারণে, পুরানো ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য দীর্ঘ হচ্ছে এবং শক্তির ঘনত্ব কমছে। তারার প্রত্যাশিত বয়স সাধারণত 1012 থেকে 1014 বছর। কিন্তু নক্ষত্রের বেঁচে থাকার জন্য প্রয়োজনীয় গ্যাসের উৎস একদিন ফুরিয়ে যাবে এবং আমাদের মহাবিশ্ব ধীরে ধীরে অন্ধকার হয়ে যাবে।

 প্রোটন ক্ষয় তত্ত্ব অনুসারে, তারার অবশিষ্টাংশগুলি ধ্বংস হয়ে যাবে এবং শুধুমাত্র ব্ল্যাক হোলের অবশিষ্টাংশ হিসাবে থাকবে। তারা শেষ পর্যন্ত হকিং বিকিরণ দ্বারা ধ্বংস হবে। শেষ পর্যন্ত মহাবিশ্বের সর্বত্র তাপমাত্রা একই থাকবে, আর কোনো কাজ করা যাবে না, এবং মহাবিশ্ব তাপে মারা যাবে। এই মহাবিশ্বের স্থানিক বক্রতা তিন প্রকার- মুক্ত (ঋণাত্মক স্থানিক বক্রতা), সমতল এবং বন্ধ (ধনাত্মক স্থানিক বক্রতা)। স্থানিক বক্রতা বন্ধ থাকলে, মহাকর্ষীয় শক্তিকে প্রতিরোধ করার জন্য যথেষ্ট টর্ক থাকে। কিন্তু তমোশক্তির অনুপস্থিতিতেও সমতল ও মুক্ত মহাবিশ্ব চিরকালের জন্য প্রসারিত হতে থাকবে। উইলকিনসন মাইক্রোওয়েভ অ্যানিসোট্রপি প্রোব এবং প্ল্যাঙ্ক মিশন দ্বারা মহাজাগতিক মাইক্রোওয়েভ পটভূমি বিকিরণ পর্যবেক্ষণগুলি পরামর্শ দেয় যে মহাবিশ্বের স্থানিক বক্রতা সমতল এবং পর্যাপ্ত তাপ শক্তি উপস্থিত রয়েছে। এই পরিস্থিতিতে মহাবিশ্ব একটি ত্বরিত হারে প্রসারিত হতে থাকবে। দূরবর্তী সুপারনোভার পর্যবেক্ষণগুলি ক্রমবর্ধমান হারে প্রসারিত মহাবিশ্বের ঘটনাকেও সমর্থন করে।

মহাবিশ্ব কিভাবে সৃষ্টি হলো এর আয়তন কত?

 ভৌত কসমোলজির ল্যাম্বডা-কোল্ড-ডার্ক ম্যাটার মডেল অনুসারে, মহাবিশ্ব ধ্রুবক A আকারে, এই সম্প্রসারণ হবে জ্যামিতিক হারে, এবং মহাবিশ্বের আকার অপরিবর্তনীয় হারে দ্বিগুণ হবে। যদি মুদ্রাস্ফীতি তত্ত্বটি সত্য হয়, তবে বিগ ব্যাং মডেলের প্রাথমিক অবস্থায়, মহাবিশ্ব বিভিন্ন মহাজাগতিক শক্তি দ্বারা পরিচালিত একটি যুগের মধ্য দিয়ে গেছে। কিন্তু মুদ্রাস্ফীতির পর্যায় শেষ, এবং এটি শক্তির একটি জটিল রাষ্ট্র সমীকরণ নির্দেশ করে। ভবিষ্যৎ ইতিহাস 1970-এর দশকে, জ্যোতির্পদার্থবিদ জামাল ইসলাম এবং ফ্রিম্যান ডাইসন একটি সম্প্রসারণশীল মহাবিশ্বের ভবিষ্যত নিয়ে আলোচনা করেছিলেন। অনুশীলন করেছিলেন তাদের 1999 সালে মহাবিশ্বের পাঁচ যুগের বইতে, জ্যোতির্পদার্থবিদ ফ্রেড অ্যাডামস এবং গ্রেগরি লাফলিন সম্প্রসারণশীল মহাবিশ্বের অতীত এবং ভবিষ্যতকে পাঁচটি যুগে ভাগ করেছেন।

 . প্রথমটি হল আদিম যুগ, বিগ ব্যাং-এর ঠিক পরে, যখন নক্ষত্রগুলিও তৈরি হয়নি। দ্বিতীয়টি হল স্টেলিফারাস যুগ, যার মধ্যে বর্তমান বয়স এবং আমরা যে সমস্ত তারা এবং ছায়াপথ দেখতে পাচ্ছি তা অন্তর্ভুক্ত করে। এই সময়ে, সংকুচিত বাতাসের মেঘ থেকে তারা তৈরি হয়। এটি পরবর্তী অধঃপতন যুগে, নক্ষত্রটি সম্পূর্ণরূপে পুড়ে যাবে এবং তারার অবশিষ্টাংশ - সাদা বামন, নিউট্রন তারা এবং ব্ল্যাক হোল - থাকবে। এর পরে, ব্ল্যাক হোল যুগে, শ্বেত বামন, নিউট্রন তারা এবং অন্যান্য তুলনামূলকভাবে ছোট মহাজাগতিক বস্তুগুলি প্রোটনের ক্ষয় দ্বারা ধ্বংস হয়ে যাবে, শুধুমাত্র ব্ল্যাক হোল থাকবে। অবশেষে, অন্ধকার যুগ আছে, যখন কালো গহ্বর অদৃশ্য হয়ে যাবে, একটি পাতলা বায়বীয় রেখেপ্রোটন এবং লেপটনের মিশ্রণ। এই ভবিষ্যৎ কল্পনা করা হয় যখন ইতিহাস লেখা হয় মহাবিশ্ব ক্রমাগত প্রসারিত হয়। যদি কোনো কারণে মহাবিশ্ব ক্রমাগত সংকুচিত হতে থাকে, তাহলে টাইমলাইনে পরবর্তী ঘটনা ঘটতে পারে না, কারণ মহাবিশ্ব একটি উত্তপ্ত, ঘন, বিগ ব্যাং-পরবর্তী বিগ ব্যাং-এর মতো অবস্থায় পুনরায় সংকুচিত হতে পারে, যা বিগ ব্যাং নামে পরিচিত।

যে ভাবে মাপা হলো আলোর গতি

 গামা রশ্মি ফোটন এবং লেপটনে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। সব নিউক্লিয়ন ক্ষয় হবে 1040 (10 duodecillion) বছর ধরে নেওয়া যাক যে মহাবিশ্বের বয়স যখন 1040 বছর, প্রোটন, নিউক্লিয়ন (প্রোটন এবং ক্যাপচারড নিউট্রন) তাদের 1,000 অর্ধেকের মধ্যে রয়েছে। এটি পেরিয়ে গেছে। এটিকে পরিপ্রেক্ষিতে রাখার জন্য, বর্তমানে মহাবিশ্বে প্রায় 1080টি প্রোটন রয়েছে। যখন মহাবিশ্বের বয়স 1040 বছর হবে, তখন নিউক্লিয়নের সংখ্যা বর্তমান সংখ্যার (1/2) 1000 গুণ হবে। তাই মোটামুটিভাবে 10(-301) নিউক্লিয়নের বর্তমান সংখ্যা থাকবে; অর্থাৎ অধঃপতন বয়সের শেষে শূন্যই থাকবে। কার্যকরভাবে সমস্ত ব্যারিওনিক পদার্থ ফোটন এবং লেপটনে রূপান্তরিত হবে। কিছু নকশা অনুসারে, স্থায়ী পজিট্রোনিয়াম গঠিত হবে এবং মহাবিশ্বের ব্যাসটিতে পর্যবেক্ষণযোগ্য হবে এটি 1085 বছরে তার বর্তমান ব্যাস ছাড়িয়ে যাবে এবং এটি 10141 বছরে গামা বিকিরণে ক্ষয়প্রাপ্ত হবে। উচ্চ ক্রম পারমাণবিক প্রক্রিয়া দ্বারা প্রোটনের ক্ষয় হলে সম্ভাবনা: 10100 থেকে 10200 বছর GUT তত্ত্ব অনুসারে, প্রোটনের ক্ষয় না হলে, ক্ষয়প্রাপ্ত যুগটি দীর্ঘ সময়ের জন্য বিদ্যমান থাকবে এবং ব্ল্যাক হোল যুগ শেষ হবে বা অতিক্রম করবে।

 যাইহোক, ক্ষয়প্রাপ্ত নাক্ষত্রিক অবশিষ্টাংশ প্রোটন ক্ষয়ের মধ্য দিয়ে যাবে, উদাহরণস্বরূপ Virtua.L ব্ল্যাক হোল সিস্টেমে, বা 10,200 বছরের নিচে অর্ধ-জীবন সহ উচ্চ ডিগ্রি সুপারসিমেট্রি। ব্ল্যাক হোল যুগ 1040 (10 duodecillion) বছর থেকে 10100 (1 googol) বছর 1040 বছর পর ব্ল্যাক হোল মহাবিশ্বে আধিপত্য বিস্তার করবে। তারা হকিং বিকিরণের মাধ্যমে ধীরে ধীরে বাষ্পীভূত হবে। 1 M☉ এর কাছাকাছি ভর সহ একটি ব্ল্যাক হোল প্রায় 2×1066 বছরে অদৃশ্য হয়ে যাবে। যেহেতু ব্ল্যাক হোলের জীবনকাল ভরের ঘনকের সমানুপাতিক, তাই ভারী ব্ল্যাক হোল ক্ষয় হতে বেশি সময় নেয়। একটি অসীম একটি ব্ল্যাক হোল ভর 1011 (100 বিলিয়ন) M☉ প্রায় 2×1099 বছরে বাষ্পীভূত হবে। হকিং বিকিরণের একটি তাপীয় বর্ণালী রয়েছে। বেশিরভাগ ব্ল্যাক হোলের জীবদ্দশায়, বিকিরণ তাপমাত্রা খুব কম থাকে এবং প্রধানত ভরহীন কণা যেমন আলোক কণা এবং অভিক্ষিপ্ত মহাকর্ষের আকারে থাকে। ব্ল্যাক হোলের ভর কমার সাথে সাথে এর তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় এবং ব্ল্যাক হোলের ভর 1019 কেজি কমে গেলে সূর্য সূর্যের সাথে তুলনীয় হয়। গহ্বরটি তখন ব্ল্যাক হোল যুগের সাধারণ অন্ধকারে একটি অস্থায়ী আলোর উত্স সরবরাহ করবে।

 বাষ্পীভবনের শেষ পর্যায়ে, একটি ব্ল্যাক হোল শুধুমাত্র ভরহীন কণাই নির্গত করবে না, বরং ইলেকট্রন, পজিট্রন, প্রোটন এবং অ্যান্টিপ্রোটনের মতো ভারী কণাও নির্গত করবে। অন্ধকার যুগ এবং আলোর কণার যুগ 10100 বছর (10 ট্রিজিনট্রিলিয়ন বছর) সমস্ত ব্ল্যাক হোল বাষ্পীভূত হওয়ার পরে (এবং প্রোটন দিয়ে তৈরি সমস্ত সাধারণ পদার্থ, যদি প্রোটন ক্ষণস্থায়ী হয় তবে ক্ষয় হয়ে গেছে), মহাবিশ্ব প্রায় শূন্য। প্রোটন, নিউট্রন, ইলেকট্রন এবং পজিট্রন চারপাশে উড়বে, খুব কমই মিথস্ক্রিয়া করবে। মহাকর্ষীয়ভাবে, ডার্ক ম্যাটার, ইলেকট্রন এবং পজিট্রন (প্রোটন নয়) মহাবিশ্বে আধিপত্য বিস্তার করবে। এই যুগে, যখন শুধুমাত্র বিচ্ছুরিত পদার্থ অবশিষ্ট থাকে, মহাবিশ্বের কার্যকলাপ নাটকীয়ভাবে খুব কম শক্তি স্তরে এবং বড় সময় স্কেলে (আগের যুগের তুলনায়) হ্রাস পাবে। ইলেকট্রন এবং পজিট্রন প্রবাহিত হওয়ার সময় সংঘর্ষ হয় এবং খুব কমই পজিট্রনিয়াম পরমাণু গঠন করে। যাইহোক, এই গঠন অস্থায়ী, এবং উপাদানের কণা শেষ পর্যন্ত বিeধ্বংস. যদিও খুব ধীর, আরেকটি দ্বি-স্তর ধ্বংস ঘটবে। এখন মহাবিশ্ব বিশাল, এটি একটি নিম্ন শক্তি স্তরে ডুবে যাবে। তার পরেও 102500 বছর পেরিয়ে অসীম ভবিষ্যৎ এর পরে যা হবে তা তো দূরের কথা। 

বড় ছেদ এবং বড় ক্লট এই ধরনের ঘটনা দূর ভবিষ্যতে ঘটতে পারে। পূর্বের সিঙ্গুলারিটি ঘটে যখন স্কেল ফ্যাক্টরটি সসীম হয়, পরবর্তীটি ঘটে যখন স্কেল ফ্যাক্টর ব্যাসার্ধে অসীমভাবে বড় হয়। মহাবিশ্ব একটি দ্বিতীয় মুদ্রাস্ফীতি সময়ের মধ্যেও প্রবেশ করতে পারে বা, ধরে নিই যে শূন্যতার বর্তমান অবস্থা একটি মিথ্যা ভ্যাকুয়াম, শূন্যস্থানগুলি শক্তির স্তরকে হ্রাস করতে পারে। সম্ভবত, অতিরিক্ত নিম্ন শক্তির মাত্রা পরোক্ষভাবে নির্দেশ করে যে স্থানীয় কোয়ান্টাম ঘটনাগুলি তুচ্ছ আণুবীক্ষণিক ঘটনার পরিবর্তে ম্যাক্রোস্কোপিক হয়ে উঠবে, কারণ ক্ষুদ্রতম বিক্ষিপ্ততা যুগে একটি বড় পার্থক্য তৈরি করবে এবং স্থান ও সময়ে কোনো উল্লেখযোগ্য ঘটনা ঘটতে পারে না। এটা অনুভূত হয় যে "ম্যাক্রো-ফিজিক্স" এর নীতিগুলি ভেঙ্গে যাবে এবং "কোয়ান্টাম-ফিজিক্স" এর নীতিগুলি প্রাধান্য পাবে। মহাবিশ্ব একটি এলোমেলো কোয়ান্টাম টানেলএকটি নতুন বিগ ব্যাং তৈরির সম্ভাবনা মোটামুটি 10−101056 হলে কোয়ান্টাম ওঠানামা এবং কোয়ান্টাম ওঠানামার মাধ্যমে সম্ভাব্য চিরন্তন তাপের মৃত্যু এড়ানো যেতে পারে। এনট্রপি অসীম সময়ের সাথে Poincare পুনরাবৃত্তি বা তাপীয় ওঠানামার দ্বারা স্বতঃস্ফূর্তভাবে হ্রাস পেতে পারে। 

প্রোটনের ক্ষয়বিহীন ভবিষ্যৎ যদি প্রোটনের ক্ষয় না হয়, তাহলে নাক্ষত্রিক-ভর্তি উপাদান তুলনামূলকভাবে ধীরে ধীরে ব্ল্যাক হোলে ভেঙে পড়বে। নিম্নলিখিত সময় সারণী অনুমান করে যে প্রোটন ক্ষয় ঘটে না। পদার্থের সম্ভাব্য আয়নকরণ আজ থেকে 1023 বছর পরে একটি সম্প্রসারণশীল মহাবিশ্বে, যেখানে ঘনত্ব হ্রাস পাচ্ছে এবং নন-জিরো স্কেলের ফ্যাক্টর উপস্থিত রয়েছে, পদার্থের ঘনত্ব শূন্যে নেমে যাবে, যার ফলে নাক্ষত্রিক-ভর সমষ্টি এবং গ্রহগুলি সহ সমস্ত পদার্থের ক্ষতি হবে। তাপীয় ভারসাম্যে আয়নিত এবং দ্রুত ক্ষয়প্রাপ্ত হবে। পদার্থটি লোহায় ক্ষয়প্রাপ্ত হয় আজ থেকে 101500 বছর পর 101500 বছরে, শীতল কোর ফিউশন উপাদানের হালকা নিউক্লিয়াস কোর ফিউশনের মধ্য দিয়ে আয়রন-56 নিউক্লিয়াসে পরিণত হবে। নিউক্লিয়ার ফিশন এবং আলফা কণা নির্গমনের মিডিয়া ভারী নিউক্লিয়াসও লোহাতে পরিবর্তিত হবে। 

সমস্ত নাক্ষত্রিক-ভর্তি উপাদান লোহার একটি ঠাণ্ডা বলের মধ্যে ভেঙে পড়বে যা একটি লোহা তারকা হিসাবে পরিচিত। ব্ল্যাক হোলে লোহার তারার বিলুপ্তি 'এখন থেকে 10 (1026) এবং 10 (1076) বছরের মধ্যে কোয়ান্টাম টানেলিং বিশাল বস্তুকে ব্ল্যাক হোলে পরিণত করে। যে অনুমানগুলিকে সত্য বলে ধরে নেওয়া হয় তার উপর নির্ভর করে, সময় গণনা করা হয় 10 (1026) থেকে 10 (1076) বছর। কোয়ান্টাম টানেলিং 10 (1076) বছর সময় নেয় একটি লোহা তারকাকে ক্ষয় করে নিউট্রন তারকায় পরিণত হতে। মহাবিশ্বের মৃত্যু মহাবিশ্বের সম্ভাব্য শেষ মহাবিশ্বের তাপ মৃত্যু একটি অনুমান যা মহাবিশ্বের শেষকে বোঝায়। মহাবিশ্ব মুক্ত থার্মোডাইনামিক শক্তির একটি অবস্থা অর্জন করে। যখন শক্তি সর্বত্র সমান হয়, বা মহাবিশ্ব জুড়ে 'তাপীয় ভারসাম্য' ঘটে তখন সেই অবস্থাকে মহাবিশ্বের তাপ মৃত্যু বলা হয়। মহাবিশ্বের জন্য শক্তি প্রয়োজন এবং কোন কাজ করা যায় না বা মহাবিশ্বে কোন ধরনের জীবন থাকতে পারে। এই অনুমান অনুসারে, মহাবিশ্বের 'করতে পাওয়ার' বিশৃঙ্খলা থেকে শৃঙ্খলা পর্যন্ত সহজেই হারিয়ে যায়।

 এটি তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের উপর ভিত্তি করে। 1850 খ্রিস্টাব্দে উইলিয়াম থমসন (লর্ড কেলভিন) মহাবিশ্বের তাপ মৃত্যুর কথা প্রথম উল্লেখ করেছিলেন। ইতিহাস এই অনুমানটি 19 শতকের বিজ্ঞানীদের দ্বারা প্রদত্ত তাপগতিবিদ্যার প্রথম এবং দ্বিতীয় সূত্র থেকে উদ্ভূত হয়েছে। এ ক্ষেত্রে উইলিয়াম থমসনের নাম উল্লেখযোগ্য। নানা পরীক্ষা-নিরীক্ষার পর বলা হলো: ‘তাপ নয়একটি পদার্থ, কিন্তু যান্ত্রিক কর্মের একটি গতিশীল রূপ। আমি স্বীকার করি যে যান্ত্রিক ক্রিয়া এবং তাপের মধ্যে কারণ এবং প্রভাবে একটি সমতা রয়েছে।" পরবর্তীতে হারম্যান ভন হেলমহোল্টজ এবং উইলিয়াম র‍্যাঙ্কাইন তাপ মৃত্যুর তত্ত্ব তৈরি করেন। তাপ মৃত্যুর সময়সীমা সম্পাদনা যেহেতু তাপ মৃত্যুই একমাত্র সম্ভাব্য ফলাফল, এবং সেখানে কোন কিছু নেই। 

এর জন্য শাস্ত্রীয় প্রমাণ, নীচে উল্লিখিত সময়টি এই মতবাদে প্রচলিত স্কিমকে নির্দেশ করে। পতনের বয়স: 1014 থেকে 1040 নক্ষত্র এবং তারা উৎপাদন বন্ধ করে: 1014 গ্রহের কক্ষপথ থেকে শুরু: 1015 বছর তারার গোলক থেকে শুরু: 1016 বছর একটি সম্ভব পার্থক্য