ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ಹಿಂದಿನ ರಹಸ್ಯವನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ತಾರಾಗಣ ಜಲಜನಕದ ಬೃಹತ್ ಮೋಡಗಳು

ಹೆಸರಿಗೆ ತಕ್ಕಂತೆ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಅಮೋಘವಾದ ಕಿರಣಗಳು. ದೂರದ ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದಲ್ಲಿನ ವಿಪರೀತ ಘಟನೆಗಳಿಂದ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗುವ ಈ ಕಿರಣಗಳು ಭೂಮಿಯನ್ನು ತಲುಪುವ ಮುನ್ನ ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದ ಸಮೀಪದ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದೊಳಗೆ ಬಹಳ ದೂರ ಸಂಚರಿಸುತ್ತವೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಭೂಮಿಯ ವಾಯುಮಂಡಲ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇನ್ನು ಹಲವು ಕಿರಣಗಳು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಪದರದವರೆಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳೊಳಗೆ ಏನಿದೆ, ಯಾವ ಖಗೋಳ ಘಟನೆಗಳಿಂದ ಇವು ಹುಟ್ಟುತ್ತವೆ, ಇವನ್ನೇಕೆ ನಾವು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲೆ ಗಮನಿಸುತ್ತೇವೆ - ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಆವಿಷ್ಕಾರಗೊಂಡ 1912 ನೇ ಇಸವಿಯಿಂದ ಖಗೋಳ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳನ್ನು ಚಕಿತಗೊಳಿಸಿವೆ. ಬೃಹತ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ನಕ್ಷತ್ರಗಳ ಕೊನೆಗಾಲದಲ್ಲಿ ಉಂಟಾಗುವ ‘ಸೂಪರ್ನೋವಾ’ ಸ್ಫೋಟಗಳಲ್ಲಿ ಈ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಹುಟ್ಟುತ್ತವೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಹಲವು ವರ್ಷಗಳಿಂದ ಒಮ್ಮತದ ಅಭಿಪ್ರಾಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ. ಘಂಟೆಗೆ 100 ಕಿಲೋಮೀಟರ್ ಚಲಿಸುವ ಕ್ರಿಕೆಟ್ ಚೆಂಡಿನಲ್ಲಿರುವಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಏಕೈಕ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣದ ಕಣವು ಹೊಂದಿರಬಹುದೆಂದೂ ಸಹ ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದ್ದಾರೆ. ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಮೂಲತಃ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯುಕ್ತ ಕಣಗಳು. ಪ್ರಮುಖವಾಗಿ ಜಲಜನಕ ಮತ್ತು ಹೀಲಿಯಂ, ಜೊತೆಗೆ ಲಿಥಿಯಂ, ಬೆರಿಲಿಯಂ, ಬೋರಾನ್, ಮ್ಯಾಗ್ನೀಶಿಯಂ, ಸಿಲಿಕಾನ್, ಇಂಗಾಲ ಹಾಗೂ ಕಬ್ಬಿಣದ ಬೀಜಾಣುಗಳನ್ನೂ ಸಹ ಈ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ. ಇವೆಲ್ಲದರ ಜೊತೆಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಹಾಗೂ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ (ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯುಳ್ಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್) ಗಳೂ ಕೂಡ ಸೇರಿಕೊಂಡಿರುತ್ತವೆ.

ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ಶಕ್ತಿಯನುಸಾರ ಅವುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಬದಲಾಗುವ ಪರಿಯನ್ನು ಖಗೋಳ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣ ವರ್ಣಪಟಲ (ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಂ) ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ವಿಶೇಷವಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಂಡಿರುವ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ಶೋಧಕಗಳ (detector) ಮೂಲಕ ಖಗೋಳ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತಮ್ಮ ವೀಕ್ಷಣೆಯನ್ನು ನಡೆಸುತ್ತಾರೆ. ಪ್ರತಿ 90 ನಿಮಿಷಗಳಿಗೊಮ್ಮೆ ಭೂಮಿಯ ಸುತ್ತ ಒಂದು ಸುತ್ತು ಹಾಕುವ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನಿಲ್ದಾಣದಲ್ಲಿ (International Space Station) ಇಂಥ ಒಂದು ಶೋಧಕ ಸ್ಥಾಪಿತವಾಗಿದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯುಳ್ಳ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಹಲವು ವರ್ಷಗಳಿಂದ 10 ಗಿಗಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯಿರುವ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿಯನ್ನು ಖಗೋಳ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಗಮನಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಅಂದಾಜಿಗೆ ಹೇಳುವುದಾದರೆ ಈ ಶಕ್ತಿ ಎಷ್ಟೆಂದರೆ 10,000,000,000 ವೋಲ್ಟ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧಿತಗೊಂಡ ಒಂದು ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯುಳ್ಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ನಷ್ಟು! 300 ಗಿಗಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯಿರುವ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಖಗೋಳ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ನಿರೀಕ್ಷಿಸುವುದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿದೆ. ಖಗೋಳ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ‘ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಹೆಚ್ಚುವರಿ’ ವಿದ್ಯಮಾನ ಎಂದು ಕರೆಯುವ, 10 ಹಾಗೂ 300 ಗಿಗಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್ ಶಕ್ತಿಯ ನಡುವಿನ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಗಳ ಈ ವರ್ತನೆಯು ರಹಸ್ಯವಾಗೇ ಉಳಿದಿದೆ. ಈ ಅಸಮಂಜಸತೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಯತ್ನಿಸುವ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳು – ‘ಪಲ್ಸರ್’ ಗಳು ಅಥವಾ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ವೇಗ ಗತಿಯಲ್ಲಿ ತಿರುಗುವ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಗಳನ್ನೊಳಗೊಂಡಿರುವ ನಕ್ಷತ್ರಗಳು ಅಥವಾ ಅಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿರುವ ’ಡಾರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಟರ್’ - ಇವುಗಳ ಮೊರೆ ಹೋಗಿವೆ. ಆದರೆ ಈ ಯಾವ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳೂ ಸಹ ಖಗೋಳ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ನೇರ ವೀಕ್ಷಣೆಗೆ ದೊರೆತಿಲ್ಲ.

ಬೆಂಗಳೂರಿನ ರಾಮನ್ ಸಂಶೋಧನಾ ಸಂಸ್ಥೆಯ (RRI) ಸಂಶೋಧಕರು ಉಚ್ಛ ಶಕ್ತಿ ಖಗೋಳ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯತಕಾಲಿಕೆಯಲ್ಲಿ (Journal of High Energy Astrophysics) ಪ್ರಕಟಿಸಿದ ಹೊಸ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಈ ರಹಸ್ಯವನ್ನು ಬಗೆಹರಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಭಾರತ ಸರ್ಕಾರದ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಇಲಾಖೆಯು ಈ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಧನ ಸಹಾಯ ನೀಡಿತ್ತು. ಅವರ ಪ್ರಸ್ತಾಪ ಸರಳವಾದದ್ದು - ಆಕಾಶಗಂಗೆ ತಾರಾಗಣದ ಮೂಲಕ ಸಂಚರಿಸುವ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಭೌತವಸ್ತುಗಳೊಡನೆ ಸಂವಹಿಸಿ ಇತರ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ, ಪ್ರಮುಖವಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳು ಹಾಗೂ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಗಳು. ‘ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಹೆಚ್ಚುವರಿ’ ವಿದ್ಯಮಾನಕ್ಕೆ ಈ ಹೊಸ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳೇ ಮೂಲ ಕಾರಣ ಎಂದು ಲೇಖಕರು ವಾದಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಆಕಾಶಗಂಗೆ ತಾರಾಗಣವು ಆಣ್ವಿಕ ಜಲಜನಕದ ಬೃಹತ್ ಮೋಡಗಳನ್ನೊಳಗೊಂಡಿದೆ. ನಮ್ಮ ಸೂರ್ಯನಿಗಿಂತ 10 ದಶಲಕ್ಷ ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಹೊಂದಿರಬಹುದಾದ ಹೊಸ ನಕ್ಷತ್ರಗಳ ರಚನೆಯ ಕೇಂದ್ರವಾಗಿವೆ ಈ ಮೋಡಗಳು. ಇವುಗಳ ವಿಸ್ತಾರ ಸುಮಾರು 600 ಜ್ಯೋತಿರ್ವರ್ಷಗಳಿರಬಹುದು, ಅಂದರೆ ಬೆಳಕು 600 ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವಷ್ಟು ದೂರ. ಸೂಪರ್ನೋವಾ ಸ್ಫೋಟಗಳಲ್ಲಿ ಹುಟ್ಟುವ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಭೂಮಿಯನ್ನು ತಲುಪುವ ಮುನ್ನ ಈ ಮೋಡಗಳ ಮೂಲಕ ಸಂಚರಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಚಲನೆಯ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಆಣ್ವಿಕ ಜಲಜನಕದೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹಿಸಿ ಹೊಸ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಹೀಗೆ ಚಲಿಸುವಾಗ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ತಮ್ಮ ಮೂಲ ರೂಪದಿಂದ ಸವೆದು, ತಮ್ಮಲ್ಲೇ ಪರಸ್ಪರ ಬೆರೆತು, ಮೋಡಗಳನ್ನು ಶಕ್ತಿಯುತಗೊಳಿಸುತ್ತಾ ತಮ್ಮ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಂಡು, ಪುನಃ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹಿಂದೆ ಪಡೆಯುತ್ತಿರಲೂಬಹುದು. ಸಾರ್ವಜನಿಕವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಸಂಕೇತವನ್ನು ಬಳಸಿ ಹೊಂದಿಸಿದ ಗಣಕ ಸಂಕೇತದ ಮೂಲಕ ರಾಮನ್ ಸಂಶೋಧನಾ ಸಂಸ್ಥೆಯ ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ಎಲ್ಲಾ ಖಗೋಳ ಭೌತ ಶಾಸ್ತ್ರದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವರ್ಣಪಟಲದ (electromagnetic spectrum) ವಿಸ್ತಾರದಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ಇತರ ಖಗೋಳ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಗಮನಿಸಿದ ಆಕಾಶಗಂಗೆಯಲ್ಲಿನ 1638 ಆಣ್ವಿಕ ಜಲಜನಕ ಮೋಡಗಳನ್ನು ಈ ಸಂಕೇತವು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತದೆ.

“ಒಂದು ಸಮಗ್ರವಾದ ಗ್ರಂಥಪಟ್ಟಿಯನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ ಮೂರು ವಿಭಿನ್ನವಾದ ಗ್ರಂಥಪಟ್ಟಿಗಳನ್ನು ನಾವು ಪರಿಶೀಲಿಸಿದ್ದೇವೆ,” ಎಂದು ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಲೇಖಕರಲ್ಲಿ ಒಬ್ಬರಾದ ರಾಮನ್ ಸಂಶೋಧನಾ ಸಂಸ್ಥೆಯ ಅಗ್ನಿಭಾ ಡಿ ಸರ್ಕಾರ್ ವಿವರಿಸುತ್ತಾರೆ.

ನಮ್ಮ ಸೂರ್ಯನ ನಿಕಟ ನೆರೆಹೊರೆಯ ಹತ್ತು ಆಣ್ವಿಕ ಮೋಡಗಳನ್ನು ಈ  ಸಮಗ್ರ ಗ್ರಂಥಪಟ್ಟಿ ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಈ ತಾರಾಗಣ ಮೋಡಗಳು ಖಗೋಳ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಒಂದು ಮಹತ್ವವಾದ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ. ಅದೇನೆಂದರೆ ಗಿಗಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ. ಭೂಮಿಯನ್ನು ತಲುಪುವ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ ಈ ಮಾಹಿತಿ ನೆರವು ನೀಡಿದೆ. ಸಮೀಪದಲ್ಲಿರುವ ತಾರಾಗಣ ಆಣ್ವಿಕ ಮೋಡಗಳ ನಿಖರ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸಂಶೋಧಕರು ಬಳಸಿದ ಗಣಕ ಸಂಕೇತ ಗಮನಿಸಿದ ಗಿಗಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್ ಶಕ್ತಿಯ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸುವಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಯಿತು.

“ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ವಿದ್ಯಮಾನಕ್ಕೆ ಸಮೀಪದ ಆಣ್ವಿಕ ಮೋಡಗಳು ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯ ಕೊಡುಗೆದಾರರಾಗಿರಬಹುದೆಂದು ನಿರೂಪಿಸಲು ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಆಣ್ವಿಕ ಮೋಡಗಳೊಡಣೆ ಸಂವಹಿಸುವಂತಹ ಎಲ್ಲಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನೂ ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತೇವೆ,” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಅಗ್ನಿಭಾ.

ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಷ್ಟೇ ಅಲ್ಲದೆ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರೋಟಾನ್, ಬೋರಾನ್, ಇಂಗಾಲ ಮುಂತಾದ ಎಲ್ಲಾ ಭಾಗಗಳ ವರ್ಣಪಟಲಗಳನ್ನು ಈ ಗಣಕ ಸಂಕೇತ ನಿಖರವಾಗಿ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಸ್ತುತ ಲಭ್ಯವಿರುವ, ವಿರೋಧಾಭಾಸಕ್ಕೊಳಗಾಗಿರುವ, ಪಲ್ಸರ್-ಸಂಬಂಧಿತ ವಿವರಣೆಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸುತ್ತಾ, “ನಮ್ಮ ವಿಧಾನವು ಗಮನಿಸಿದ ಎಲ್ಲಾ ಅಂಕಿ-ಅಂಶಗಳನ್ನು ಯಾವುದೇ ವಿರೋಧಾಭಾಸವಿಲ್ಲದೆ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ,” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಅಗ್ನಿಭಾ.

ಆದಾಗ್ಯೂ ಸಂಶೋಧಕರು ಆಣ್ವಿಕ ಮೋಡಗಳ ಸರಳ ಜಾಮಿತೀಯ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿದರು. ಆದರೆ ಈ ಆಣ್ವಿಕ ಮೋಡಗಳು ಕ್ಲಿಷ್ಟ ಜಾಮಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಸಂಶೋಧಕರು ತಮ್ಮ ಮುಂದಿನ ಸಂಶೋಧನಾ ಕಾರ್ಯದಲ್ಲಿ ಈ ನ್ಯೂನತೆಗಳನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸುವ ಯೋಜನೆಯನ್ನು ಹಮ್ಮಿಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ.

“ನಮ್ಮ ವಿಚಾರವನ್ನು ಸಂದೇಹ ಮೀರಿ ಸ್ಥಾಪಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ  ಆಣ್ವಿಕ ಮೋಡಗಳ ಒಳಗಿರುವ ವಾಸ್ತವಿಕ ಪರಿಸರದ ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿವರಣೆಯ ಜೊತೆಗೆ ಇತರ ಉಪಗ್ರಹಗಳಿಂದ ಪಡೆದ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಸೇರಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಯೋಜನೆ ನಡೆಸಿದ್ದೇವೆ,” ಎನ್ನುತ್ತಾ ಅಗ್ನಿಭಾ ತಮ್ಮ ಮಾತನ್ನು ಮುಗಿಸುತ್ತಾರೆ.