डॉ. चंद्रशेखर सुब्रमण्यम - साक्षात ‘ताऱ्यांची’च कुंडली मांडणारा शास्त्रज्ञ!

आज, १९ ऑक्टोबर. डॉ. चंद्रशेखर सुब्रमण्यम यांची १०९वी जयंती. त्यानिमित्तानं हा विशेष लेख…

............................................................................................................................................................

एखाद्या रात्री शहरापासून थोड्या दूरवर, कमी वस्तीच्या किंवा निर्जन ठिकाणी गेलो आणि आकाशाकडे बघितलं की, असंख्य तारे दिसायला लागतात. नॅशनल जिओग्राफिक वगैरेवर आपण पाहतो, तसा आकाशगंगेचा धूसर पट्टा आणि त्यातले असंख्य लुकलूकणारे तारे बघून डोळ्यांचं पारणं फिटतं. एवढे असंख्य तारे येतात तरी कुठून? किंवा तयार होतात तरी कसे?

विश्वात वेगवेगळ्या ठिकाणी वायूंचे आणि धुळीकणांचे आपल्या सूर्यमालेहून हजार पट मोठ्या आकाराचे मेघ फिरत असतात. त्यामध्ये हायड्रोजन रेणूंचं प्रमाण ९९ टक्के असतं. त्यांना ‘नेब्युला’ किंवा मराठीत ‘आभ्रिका’ असं म्हणतात. अशा एखाद्या प्रचंड आकाराच्या मेघाच्या केंद्रभागी रेणूंची घनता खूप जास्त झाली की, त्याची ताऱ्यामध्ये रूपांतर होण्याची प्रक्रिया सुरू होते. घनता जास्त झाल्यानं गुरुत्वाकर्षण बल वाढत जातं आणि त्याचबरोबर त्याच्या बरोबर उलट केंद्रभागी तापमान वाढल्यामुळे कणांमधली ऊर्जा वाढून धूलिकण व वायूंचं प्रसरण व्हायला लागतं. अशा परस्पर विरोधी प्रक्रिया एकाच वेळी सुरू होतात. पण जेव्हा केंद्राचं वस्तुमान खूप जास्त होतं, तेव्हा गुरुत्वीय ऊर्जा वाढून वायू व धूलिकण आणखीनच आकुंचन पावायला लागतात. आणि हळूहळू तारा जन्म घेतो.

केंद्राचं तापमान प्रचंड वाढून शेवटी हायड्रोजनच्या ज्वलनाला सुरुवात होते आणि हायड्रोजनचं हेलियममध्ये रूपांतर व्हायला लागतं. अणू संमिलन (nuclear fusion) या प्रक्रियेद्वारे हेलियमची निर्मिती होताना प्रचंड प्रमाणात ऊर्जा बाहेर पडते. हायड्रोजन बॉम्बच्या निर्मितीतही हेच तत्त्व वापरलं जातं. तोपर्यंत ताऱ्याच्या गाभ्याची घनता १०X16 ग्रॅम/ घनसेंटिमीटर आणि तापमान सुमारे ४.५ कोटी अंश सेल्सिअसपर्यंत पोहचलेलं असतं. या सर्व प्रक्रियेत ‘फक्त’ १० लाख वर्षांचा कालावधी लोटतो. ‘फक्त’ म्हणण्याचं कारण असं की, ताऱ्यांचा जीवनकालच सुमारे १० अब्ज वर्षांचा असतो. अंतू बर्व्यांचा भाषेत सांगायचं झालं तर इथं ‘ब्रह्मदेवाचा रिष्ट वाचातला काटा सेकंदान सरकत नाही, लाख वर्ष ओलांडल्याशिवाय!’ हळूहळू हे शिशु तारे स्थिरावत एखाद्या मोठ्या ताऱ्याच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाखाली त्याच्याभोवती पिंगा घालायला लागतात किंवा clustersचा स्वरूपात घोळका करून राहायला लागतात.

आता जन्म आहे, म्हणजे मृत्यूही असणारच! अब्जावधी वर्षानंतर ताऱ्यातलं हायड्रोजनचं इंधन हळूहळू संपत जातं. ज्या ताऱ्याचं वस्तुमान सूर्याच्या वस्तुमानाच्या  १.४ पटीपेक्षा कमी असतं, असे तारे स्वतःच्या गुरुत्वाकर्षण बलामुळे आकुंचित पावायला लागतात आणि शेवटी या ताऱ्यांचं रूपांतर व्हाईट द्वार्फ किंवा श्वेत बटू ताऱ्यामध्ये होतं. या वेळीही आकुंचन पावत असताना अणूंमधील दोन इलेक्ट्रॉन समस्थितीत राहू न शकल्यानं ते एकमेकांना विरोध करायला लागतात. या विरोधामुळे निर्माण होणाऱ्या दाबाला त्या वस्तूचं ‘डिजनरेटिव्ही प्रेशर’ असं म्हणतात. आकुंचनाची एक विशिष्ट मर्यादा गाठल्यावर हाच दाब गुरुत्वाकर्षणाला तोलून धरतो आणि श्वेत बटू तारा स्थिरावते.

ज्या ताऱ्यांचं वस्तुमान सूर्याच्या वस्तुमानाच्या १.४ पट ते ३ पट जास्त असतं, त्या ताऱ्याचा शेवट एका न्यूट्रॉन ताऱ्यात होतो. प्रत्येक अणू प्रोटोन हे धनभारीत कण इलेक्ट्रॉन हे ऋण भारीत कण आणि न्यूट्रॉन हे कोणताही भार नसलेले न्यूट्रल कण यांच्यापासून बनलेला असतो. न्यूट्रॉन ताऱ्यात अतिप्रचंड गुरुत्वाकर्षणामुळे आकुंचन पावून ऋणभारीत इलेक्ट्रॉन अणुकेंद्रकात फेकले जातात. त्यांचा धनभारीत प्रोटॉन कणाबरोबर संयोग होतो आणि ते एकमेकांना कॅन्सल करून टाकतात. उरतात ते फक्त न्यूट्रॉन्स. न्यूट्रॉन ताऱ्यांची घनता श्वेतबटू ताऱ्यांपेक्षा १०० पट जास्त असते. ज्या ताऱ्यांचं वस्तुमान खूपच जास्त म्हणजे सूर्याच्या वस्तूमानाच्या १.४ पटीहूनही खूपच जास्त असतं, त्या ताऱ्याचं गुरुत्वीय बलही खूपच जास्त असतं. अशा अतिविशाल ताऱ्यांचा शेवटी महाविस्फोट होतो. त्याला ‘सुपर नोव्हा’ म्हणतात.

दुसऱ्या प्रकारात अतिप्रचंड गुरुत्वाकर्षणामुळे हा तारा आईन्स्टाईनच्या सापेक्षतावादाच्या सिद्धान्तानुसार प्रचंड प्रमाणात आकुंचन पावायला लागतो. गुरुत्वीय बल इतकं वाढतं की, त्या ताऱ्यामधून निघणारे प्रकाशकिरणही या गुरुत्वाकर्षणामुळे बाहेर पडू शकत नाहीत. आणि ताऱ्याचं रूपांतर कृष्णविवर किंवा ब्लॅक होलमध्ये होतं.

ज्यांनी सूर्याचा वस्तूमानाच्या १.४ पट हा स्थिरांक आधुनिक गणिताचा मदतीनं शोधून काढला आणि साक्षात ताऱ्यांचीच कुंडली मांडली, ते म्हणजे नोबेल पारितोषिक विजेते शास्त्रज्ञ डॉ. चंद्रशेखर सुब्रमण्यम. ज्या वेळी त्यांनी भारत-इंग्लंडच्या प्रवासात ‘चंद्रशेखर लिमिट’ची गणितीय मांडणी केली, त्यावेळी त्यांचं वय होतं फक्त १९ वर्षं.

आईन्स्टाईनचा सापेक्षता सिद्धान्त (theory of relativity) आणि पुंजभौतिकीतील (quantum physics) पाऊली एक्सक्लुजन प्रिन्सिपल वापरून शोधून काढलेला ‘चंद्रशेखर लिमिट’चा स्थिरांक हा खगोलविज्ञानातील एक अतिशय महत्त्वाचा शोध होता. खगोलविज्ञान आणि पुंजभौतिकीची ही घातलेली सांगड त्या काळातील प्रचलित वैज्ञानिकांना फार काही रुचत नव्हती. स्वतः आईन्स्टाईनचाही ब्लॅक होल संकल्पनेवर फार विश्वास नव्हता. पण पुढं चंद्रशेखर याचंच म्हणणं खर ठरलं!

खरं तर चंद्रशेखर यांना गणित शिकायचं होतं. त्या वेळी त्यांच्या वडिलांनी ‘तू भौतिकशास्त्र हा विषय घे. त्याला पुढे खूप स्कोप आहे’ असं सांगितलं आणि त्यांनी त्याचा अभ्यास करायला सुरुवात केली. ‘रामन इफेक्ट’ या शोधाबद्दल नोबेल मिळवणाऱ्या डॉ. सी. व्ही. रामन या त्यांचा सख्या काकांचाही त्यांच्यावर प्रभाव होता. १९१०साली लाहोरमध्ये जन्मलेल्या चंद्रशेखर सुब्रमण्यम यांच्या घरातलं वातावरण बुद्धिवादी होतं. त्यांचे वडील रेल्वे खात्यात ऑडिटर जनरल पदावर होते, तर आईनं पश्चिमी साहित्यांची तामिळमध्ये भाषांतरं केलेली होती. वयाचा १२व्या वर्षापर्यंत आई-वडिलांनी त्यांना घरीच शिकवलं. १९१८ साली मद्रासला स्थायिक झाल्यावर ते तिथल्या हिंदू हायस्कूलमध्ये जायला लागले. पुढे प्रेसिडेन्सी कॉलेजात भौतिकशास्त्र शिकत असताना आपल्या भारत सरकारची शिष्यवृत्ती मिळवून ते वयाच्या १९व्या वर्षी विज्ञानाचं माहेरघर म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या लंडनमधल्या केंब्रिज येथील ट्रिनिटी कॉलेजमध्ये पुढील शिक्षणासाठी निघाले. जाता जाता बोटीवर त्यांनी कोणतंही गणकयंत्र अस्तित्वात यायच्या आधी ‘चंद्रशेखर लिमिट’साठी लागणारं प्राथमिक गणित मांडलं.

पुढे ट्रिनिटी कॉलेजमध्ये प्रोफेसर आर. एच. फॉउलर यांच्या मार्गदर्शनाखाली त्यांचं संशोधन सुरू झालं. इंग्लंडमध्ये संशोधन करत असताना त्यांना युरोपात गोटिंगन इथल्या मॅक्स बोर्न इन्स्टिट्यूट, तसंच निल्स बोहर याच्या कोपनहेगन इथल्या संस्थांमध्ये अनेक प्रसिद्ध वैज्ञानिकांबरोबर काम करण्याची संधी मिळाली. ट्रिनिटी कॉलेजची फेलोशिप मिळवलेले चंद्रशेखर हे श्रीनिवास रामानुजन यांच्यानंतरचे दुसरेच भारतीय. पुढे मात्र त्यांना लंडनमध्ये बराच मनस्ताप सहन करावा लागला.

त्याचं झालं असं की, रॉयल अॅस्ट्रोनॉमिकल सोसायटीच्या सभेत भाषणासाठी त्यांना निमंत्रण आलं. एवढ्या मोठ्या व्यासपीठावर बोलण्यासाठी चंद्रशेखर अगदी तयारीनिशी गेले, त्यांचं भाषणही चांगलं झालं. त्यानंतर मात्र प्रसिद्ध खगोलवैज्ञानिक सर आर्थर एडिंगटन यांनी चंद्रशेखर यांची आणि त्यांच्या संशोधनाची खिल्ली उडवली. या प्रसंगामुळे चंद्रशेखर दुखावले गेले. खरं तर निल्स बोहर, पॉल डीरॅक यांना एडिंगटन यांच्या विचारातला फोलपणा माहीत होता. एडिंगटन एक मोठे वैज्ञानिक असल्यामुळे त्यांच्याबरोबर वाद घालायला कोणी उठलं नाही. स्वतः चंद्रशेखर यांना एडिंगटन यांच्याबद्दल आदरच होता. पुढेही त्यांचा पत्रव्यवहार सुरू राहिला, पण शेवटपर्यंत एडिंगटन यांनी चंद्रशेखर यांचं संशोधन मान्य केलं नाही. आपल्या गुलाम देशातला माणूस इतका मोठा शोध लावतो?, अशीही त्यामागची काहीशी भावना असावी!

याच काळात अमेरिकेतल्या वेगवेगळ्या विद्यापीठांतून त्यांना आमंत्रणं येत होती. ते हॉवर्ड विद्यापीठात काही काळ शिकवायलाही गेले. नंतर शिकागो विद्यापीठाच्या यरकीज वेधशाळेत असिस्टंट प्रोफेसर ऑफ थेरोटिकल फिजिक्स या पदावर स्थिरावले. त्यांच्या पत्नी ललिता याही त्यांच्याबरोबर राहायला आल्या. दुसऱ्या महायुद्धाच्या वेळेस त्यांना प्रसिद्ध अशा मॅनहॅटन प्रोजेक्टवरही निवडलं गेलं होतं. पण काही कारणास्तव अमेरिकी सुरक्षा यंत्रणांनी त्यांना परवानगी नाकारली.

पुढं चंद्रशेखर यांनी भौतिकशास्त्रातल्या वेगवेगळ्या विषयांवर बरंच संशोधन केलं. Stellar structure, stellar dynamics, white dwarfs, Brownian motion, mathematical theory of black holes, gravitational waves इत्यादी अनेक विषयांत त्यांनी मुक्त मुशाफिरी केली. कोणतंही संशोधन पूर्ण झालं की, त्यावर ते अगदी सुंदर भाषेत ग्रंथ लिहून काढत. शेवटी उशिरा का होईना पण १९८३ साली त्यांना त्यांच्या ताऱ्यांच्या जीवनाबद्दल केलेल्या संशोधनाबद्दल नोबेल पुरस्कार मिळाला. नासानंही आपल्या १९९९ साली सोडलेल्या अंतरळदुर्बिणीला ‘Chandra X-ray Observatory’ असं नाव दिलं.

भौतिकशास्त्र आणि खगोलशास्त्र यांची सांगड घालणारे चंद्रशेखर हे पहिल्या काही वैज्ञानिकांपैकी एक. त्यातूनच पुढे ‘theory of everything’ची सुरुवात झाली. कृष्णविवरांच्या संशोधनाचा पायाही त्यांनी मांडलेल्या गणितावरच घातला गेला. इतकं असूनही भारतात त्यांचं नाव फारसं प्रचलित नसावं ही खेदाची बाब वाटते.

आजच्या आधुनिक युगात आपल्याकडे पुराणात काय काय होतं हे सांगत बसण्यापेक्षा आपल्या वैज्ञानिकांनी आधुनिक विज्ञानात किती महत्त्वाचे शोध लावले याबद्दल आपण जास्त बोलायला हवं. तरचं आपल्याकडे मूलभूत विज्ञानात संशोधन करायला संशोधक तयार होतील. 

............................................................................................................................................................

अधिक माहितीसाठी संदर्भ -

S Chandrasekhar: the student who took on the world's top astrophysicist

https://www.theguardian.com/education/2005/mar/31/research.highereducation

............................................................................................................................................................

Copyright www.aksharnama.com 2017. सदर लेख अथवा लेखातील कुठल्याही भागाचे छापील, इलेक्ट्रॉनिक माध्यमात परवानगीशिवाय पुनर्मुद्रण करण्यास सक्त मनाई आहे. याचे उल्लंघन करणाऱ्यांवर कायदेशीर कारवाई करण्यात येईल.

.............................................................................................................................................

‘अक्षरनामा’ला आर्थिक मदत करण्यासाठी क्लिक करा -

.............................................................................................................................................