মহাবিশ্বের শুরুতে

মহাবিশ্বের জন্ম কীভাবে হয়েছে, সে সম্পর্কে বর্তমানে আমরা মোটামুটি নিশ্চিত। হ্যাঁ, আজ থেকে প্রায় ১ হাজার ৪০০ কোটি বছর আগে বিগ ব্যাং নামের বিশাল বিস্ফোরণের মাধ্যমে। তবে শুরুর মহাবিশ্ব আজকের মতো এমন ছিল না। প্রতিনিয়ত ভাঙাগড়ার খেলা চলছে বর্তমান মহাবিশ্বে। জন্ম হচ্ছে নতুন নতুন নক্ষত্রের। মারা যাচ্ছে পুরোনো নক্ষত্রগুলো। সংঘর্ষ হচ্ছে ছায়াপথ, কৃষ্ণগহ্বরদের মধ্যে। কিন্তু বর্তমান মহাবিশ্বে বড় কোনো পরিবর্তন ঘটতে অনেক বেশি সময় লেগে যায়। যেমন সূর্যের মতো নক্ষত্ররা প্রায় ১০ বিলিয়ন বছর বাঁচে। আরও বড় নক্ষত্ররা বাঁচে আরও কম সময়। নক্ষত্রের আয়ুর পরিসর হতে পারে ১০ লাখ থেকে ১০ ট্রিলিয়ন (১০ লাখ কোটি) বছর পর্যন্ত। একইভাবে ছায়াপথ বা কৃষ্ণগহ্বরের সংঘর্ষ বা মৃত্যু ঘটতেও লেগে যায় অনেক সময়।

তবে আদি মহাবিশ্বের কথা আলাদা। সে সময় এক সেকেন্ডের অতি ক্ষুদ্র ভগ্নাংশ সময়ের মধ্যে ঘটে যত আমূল পরিবর্তন। মহাবিশ্বের স্ফীতির কথাই ধরুন না। বিগ ব্যাংয়ের ১০^-৩৬ সেকেন্ড থেকে ১০^-৩২ সেকেন্ডের মধ্যে (মানে মাত্র ৯.৯৯x১০^-৩৩ সেকেন্ড) মহাবিশ্বের সাইজ বেড়ে গিয়েছিল ১০^২৬ গুণ! শুরুর মহাবিশ্বের অতি সামান্য সময়ও ছিল অনেক বেশি ঘটনাবহুল। না হলে কি আর স্টিভেন উইনবার্গ দ্য ফার্স্ট থ্রি মিনিটস নামে বই লেখেন! এমন কিছু ঘটনাই একনজরে দেখে নেওয়া যাক।

মহাবিশ্বের একেবারে শুরুর সময়কালটিকে বলা হয় প্ল্যাঙ্ক এপক বা প্ল্যাঙ্ক যুগ। বিগ ব্যাংয়ের ঠিক পর থেকে এর ব্যাপ্তি মাত্র ১০^-৪৩ সেকেন্ড। শূন্যের পর দশমিক দিয়ে ৪৩টি শূন্য দেওয়ার পর ১ লিখলে যে সংখ্যা পাওয়া যায়, সংখ্যাটি তার সমান। বর্তমান বিজ্ঞান এ সময়ের মহাবিশ্বের খবর ভালো করে বলতে পারে না। আইনস্টাইনের সার্বিক আপেক্ষিকতা বলছে, এ সময়ের আগে একটি মহাকর্ষীয় সিঙ্গুলারিটির অস্তিত্ব ছিল। কিন্তু এ ধরনের পরিস্থিতিতে সূত্রটি নিজেই অচল। মনে করা হয়, এ সময়ে প্রকৃতির চারটি মৌলিক বল—মহাকর্ষ, তড়িৎ–চুম্বকত্ব এবং সবল ও দুর্বল নিউক্লীয় বল একীভূত ছিল। এমনকি এদের শক্তিও ছিল একই মাত্রার। যদিও বর্তমানে মহাকর্ষ অন্যদের তুলনায় মাত্রাতিরিক্ত রকম দুর্বল। এটি সবল বলের চেয়ে ১০^৩৮ গুণ ও তড়িৎ–চুম্বকীয় বলের চেয়ে ১০^৩৬ গুণ দুর্বল। প্ল্যাঙ্ক যুগে মহাবিশ্ব বিস্তৃত ছিল মাত্র ১০^-৩৫ মিটার অঞ্চলজুড়ে। এই সংখ্যাটিকে বলা হয় প্ল্যাঙ্ক দৈর্ঘ্য। তবে সাইজ ছোট থাকলে এ সময় তাপমাত্রা ছিল বিশাল। ১০৩২ ডিগ্রি সেলসিয়াস। আগের এককের মতোই এরও নাম প্ল্যাঙ্ক তাপমাত্রা। আর হ্যাঁ, এ সময়কালটির নামও প্ল্যাঙ্ক সময়।

পরের যুগের নাম মহা একীভবন যুগ । ব্যাপ্তি বিগ ব্যাংয়ের পরের ১০^-৪৩ থেকে ১০^-৩৬ সেকেন্ড। এ সময় মহাকর্ষ অন্য তিনটি মৌলিক বল থেকে আলাদা হয়ে যায়। এ জন্যই এ বল তিনটির একীভূত তত্ত্বকে মহা একীভবন তত্ত্ব বলা হয়। এর পরপরই শুরু স্ফীতি যুগের। এ যুগেই সামান্য পরিমাণ সময়ের মধ্যে মহাবিশ্ব ১০^২৬ গুণ বড় হয়ে যায়। ১ ন্যানোমিটার দৈর্ঘ্যের কোনো বস্তুকে এত বড় করলে সেটা ১০ দশমিক ৬ আলোকবর্ষ পরিমাণ লম্বা হবে। এ হিসাবটি অবশ্য পাওয়া যায় রৈখিক মাপকাঠিতে হিসাব করলে। আয়তনের দিক থেকে হিসাব করলে সাইজ বেড়েছিল ১০^৭৮ গুণ। শুনে মনে হতে পারে, তাহলে এ সময় মহাবিশ্ব নিশ্চয় অনেক বড় হয়ে গিয়েছিল। না, তা নয়। এ সময় মহাবিশ্বের আকার বেড়ে হয়েছিল মাত্র ১০ সেমি। কিন্তু এত বড় ঘটনা ঘটার যুগটিও ছিল ক্ষণস্থায়ী। বিগ ব্যাংয়ের ১০-৩২ সেকেন্ড পরই এ যুগের পরিসমাপ্তি ঘটে। তবে বর্তমানে আমরা যে সুষম মহাবিশ্ব (বড় স্কেলে মহাবিশ্ব সব দিকে একই রকম) দেখছি, সেটা এই যুগের তীব্র বেগে ঘটে যাওয়া স্ফীতিরই ফল।

স্ফীতি যুগের সঙ্গে সঙ্গেই শুরু তড়িৎ দুর্বল যুগের। তবে এটি শেষ হয়েছিল তার অনেক পরে। ১০^-১২ সেকেন্ড পর্যন্ত। এবার সবল বলও আলাদা হয়ে গেল। একত্রে থাকল শুধু দুর্বল নিউক্লীয় বল এবং তড়িৎ-চুম্বকীয় বল। ডব্লিউ, জেড ও হিগস বোসনদের মতো ব্যতিক্রমী কণিকাদের জন্ম এ সময়েই। ১০^-১২ সেকেন্ডের পর শুরু কোয়ার্ক যুগ। এ সময়কালে বিপুল পরিমাণ কোয়ার্ক, ইলেকট্রন ও নিউট্রিনো তৈরি হয়। কোয়ার্ক হলো প্রোটন ও নিউট্রনের গাঠনিক কণা। মহাবিশ্ব আরেকটু ঠান্ডা হলো। নামল ১০ কোয়াড্রিলিয়ন ডিগ্রির (১-এর পর ১৬টি শূন্য বসিয়ে যে সংখ্যা পাবেন) নিচে। তবে সবচেয়ে উল্লেযোগ্য ঘটনা হলো, চারটি মৌলিক বল সম্পূর্ণ আলাদা হয়ে গেল। ঠিক বর্তমানে যেভাবে আছে। কোয়ার্কের সঙ্গে সঙ্গে এদের প্রতিকণা অ্যান্টিকোয়ার্ক বা প্রতিকোয়ার্কও তৈরি হচ্ছিল। তবে কণা ও প্রতিকণার দুটোরই সাক্ষাৎ ডেকে আনে মৃত্যু। কিন্তু আবার কোয়ার্ক বেঁচে না থাকলে তো পদার্থ তৈরি সম্ভব নয়। সম্ভব নয় গ্রহ, নক্ষত্রের সৃষ্টি। ফলে মানুষসহ কোনো প্রাণীও জন্ম নিত না মহাবিশ্বে। তাহলে হয়েছিল কীভাবে? ব্যারিওজেনেসিস নামে একটি প্রক্রিয়া এ সময় খুব গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। প্রতি বিলিয়ন জোড়া কোয়ার্ক-প্রতিকোয়ার্ক থেকে একটি করে কোয়ার্ক বেঁচে যায়। আর এ বেঁচে যাওয়া কোয়ার্করাই পরবর্তী মহাবিশ্বের পদার্থ তৈরির ক্রীড়নক। এ যুগটি ছিল ১০^-৬ সেকেন্ড পর্যন্ত।

এরপর শুরু হওয়া হ্যাড্রোন যুগ স্থায়ী হয় ১ সেকেন্ড থেকে ৩ মিনিট পর্যন্ত। কোয়ার্ক দিয়ে গঠিত যৌগিক কণিকার নাম হ্যাড্রোন। হ্যাড্রোন কণিকাদের মধ্যে আমাদের সবচেয়ে পরিচিত হলো প্রোটন ও নিউট্রন। এ যুগে মহাবিশ্বের তাপমাত্রা আরেকটু কমে এক লাখ কোটি ডিগ্রি হলো। ফলে কোয়ার্করা যুক্ত হয়ে হ্যাড্রোন গঠিত হওয়ার উপযুক্ত পরিবেশ পেল। পাশাপাশি ইলেকট্রন ও প্রোটনের সংঘর্ষে তৈরি হয় নিউট্রন ও নিউট্রিনো। এই নিউট্রিনো কণারা আজ পর্যন্ত মহাবিশ্বজুড়ে ছুটে চলেছে আলোর কাছাকাছি বেগে। কিছু কিছু নিউট্রন-নিউট্রিনো আবার পুনরায় যুক্ত হয়ে প্রোটন-ইলেকট্রন জোড়া তৈরি করে। এ সময়টিতে মহাবিশ্বে একটিই নিয়ম ছিল। মহাবিশ্বের সামগ্রিক শক্তি ও চার্জ থাকবে সংরক্ষিত।

এরপর শুরু হয় লেপটন যুগ। বিগ ব্যাংয়ের ১ সেকেন্ড থেকে ৩ সেকেন্ড। এর আগের যুগে অল্প কিছু ছাড়া প্রায় সব হ্যাড্রোন ও প্রতি–হ্যাড্রোন নিঃশেষ হয়ে যায়। ফলে মহাবিশ্বে চলছে লেপটন (যেমন ইলেকট্রন) ও প্রতি–লেপটনদের (যেমন ইলেকট্রনের প্রতিকণা প্রতি–ইলেকট্রন) রাজত্ব। এ দুই বিপরীত চার্জধারী কণার মিলনে অবমুক্ত হয় শক্তি। এ শক্তির বহিঃপ্রকাশ ঘটে ফোটনের (আলোর কণিকা) মাধ্যমে। উল্টোভাবে ফোটনরাও আবার মিলিত হয়ে ইলেকট্রন-পজিট্রন জোড় তৈরি করতে থাকে।

প্রথম ৩ মিনিট এখানেই সমাপ্ত। এরপর থেকে সময়ের হিসাব করতে হবে বড় মাপকাঠিতে। পরের ১৭ মিনিটে (মানে ৩ মিনিটের পর থেকে ২০ মিনিট নাগাদ) হয় আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ কাজ। নিউক্লীয় সংশ্লেষণ। এটি হলো নতুন পরমাণুর নিউক্লিয়াস (কেন্দ্র) তৈরির প্রক্রিয়ার নাম। প্রোটন ও নিউট্রন ফিউশন বিক্রিয়ার মাধ্যমে মিলিত হয়ে তৈরি করে এ নতুন পরমাণু। এভাবেই গড়ে ওঠে হাইড্রোজেন, হিলিয়াম ও লিথিয়ামের মতো পর্যায় সারণির প্রথম দিকের মৌলগুলো। এ অবস্থায় মহাবিশ্বের তাপমাত্রা প্রায় ১০০ কোটি ডিগ্রি। কিন্তু এ সময়ের পরই তাপমাত্রা ও ঘনত্ব এত বেশি কমে গেল যে নিউক্লীয় ফিউশন বন্ধ হয়ে গেল। হ্যাঁ, এই ফিউশন পরবর্তী সময়ে আবার শুরু হয়। তবে সেটা সমগ্র মহাবিশ্বে নয়, নক্ষত্রের কেন্দ্রে।

আগেই বলেছি, এখন থেকে সময়ের হিসাব করতে হবে বড় মাপকাঠিতে। এবারের যুগের নাম ফোটন এপক। এখন মহাবিশ্বে চলছে বিকিরণের আধিপত্য। পরমাণুর নিউক্লিয়াস ও ইলেকট্রনের উত্তপ্ত স্যুপে গড়া প্লাজমা দিয়ে মহাবিশ্ব এখন ভর্তি। বিকিরণের আধিপত্য থাকার কারণ হলো লেপটন আমলের শেষেই অধিকাংশ লেপটন ও প্রতি–লেপটন নিঃশেষ হয়ে গিয়েছিল। ফলে মহাবিশ্বজুড়ে ফোটনের ছড়াছড়ি এখন। আর ফোটন মানেই বিকিরণ। মনে রাখতে হবে আমাদের দৃশ্যমান আলোও কিন্তু একধরনের বিকিরণ। এ যুগের ফোটনরাও আগের যুগে বেঁচে যাওয়া প্রোটন, ইলেকট্রন ও পরমাণুকেন্দ্রের সঙ্গে মিথস্ক্রিয়া করতে থাকে। এ যুগের স্থায়িত্ব ৩ মিনিট থেকে ২ লাখ ৪০ হাজার বছর।

এবার আসি রিকম্বিনেশন বা পুনর্গঠন যুগে। এবার হঠাৎ তাপমাত্রা হয়ে গেল ৩০০০ ডিগ্রি। সূর্যের পৃষ্ঠ তাপমাত্রাও এর কাছাকাছি। আয়নিত হাইড্রোজেন ও হিলিয়াম নিউক্লিয়াস ইলেকট্রনের সঙ্গে সন্ধি করে ফেলল। ফলে কেন্দ্রে প্রোটন ও কক্ষপথে ইলেকট্রন নিয়ে সম্পূর্ণ পরমাণু এবার তৈরি হলো। এ প্রক্রিয়ারই নাম রিকম্বিনেশন। এর ফলে চার্জ প্রশমিত হলো। এ যুগের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হলো আমরা সর্বোচ্চ এ যুগ পর্যন্ত মহাবিশ্বকে দেখতে পারব। এর আগে মহাবিশ্ব ছিল অস্বচ্ছ। মানে ফোটনরা মুক্তভাবে চলতে পারত না। এ যুগের পরিসমাপ্তি ঘটে বিগ ব্যাংয়ের ৩ লাখ বছর পর। মহাবিশ্বের প্রায় ৭৫ শতাংশ হাইড্রোজেন ও ২৫ শতাংশ হিলিয়াম—এই অনুপাতটি এ কালের শেষের দিকেই তৈরি হয়।

এ যুগের পর থেকে ১৫ কোটি বছর পর্যন্ত সময়কে বলে ডার্ক এরা বা অন্ধকার যুগ। যুগটি হলো পরমাণু তৈরির পরের ও নক্ষত্রের জন্মের আগের সময়কাল। ফোটনরা থাকলেও নক্ষত্রের জন্ম না হওয়ায় এক অর্থে মহাবিশ্ব অন্ধকারই বটে। রহস্যময় ডার্ক ম্যাটারই এ সময় মহাবিশ্বে রাজত্ব করত বলে ধারণা করা হয়। এরপর শুরু হলো পুনঃ আয়নীকরণ। মহাকর্ষের আকর্ষণে প্রথম কোয়াসার তৈরি হলো। অন্যদিকে মহাবিশ্ব আবার প্রশম অবস্থা থেকে আয়নিত অবস্থায় চলে গেল। এ যুগটির ব্যাপ্তি বিগ ব্যাং-পরবর্তী ১৫ থেকে ১০০ কোটি বছর।

পরের ৩০ থেকে ৫০ কোটি বছর ধরে চলল নক্ষত্র ও গ্যালাক্সির জন্মপ্রক্রিয়া, যা পরে চলতেই থাকল। মহাবিশ্ব প্রসারিত হতে থাকলেও মহাকর্ষের প্রভাবে বিভিন্ন অঞ্চলের গ্যাস ঘনীভূত হতে হতে জন্ম হয় এসব নক্ষত্র। প্রথম দিকে জন্ম নেওয়া নক্ষত্ররা ছিল বিশাল বড় বড়। সূর্যের প্রায় এক শ গুণ ভারী। এদের আয়ু অবশ্য কম হতো। সুপারনোভা বিস্ফোরণের মাধ্যমে ঘটত এদের মৃত্যু। একটি কেন্দ্রীয় অংশ ছোট হয়ে অবশিষ্ট থাকত। বাকি পদার্থ বিস্ফোরণের ধাক্কায় ছিটকে যেত বাইরে। এই পদার্থ আবার দিত নতুন নক্ষত্র তৈরির উপাদান। নক্ষত্র তৈরির এ চক্রটি কিন্তু আজও চলমান। আজ থেকে প্রায় ৫০০ কোটি বছর আগে আমাদের সূর্যও এমন আরেকটি নক্ষত্রের ছুড়ে দেওয়া পদার্থ থেকে জন্ম নিয়েছিল।

এরপরের ঘটনা খুবই সংক্ষিপ্ত। সূর্যসহ আমাদের সৌরজগতের জন্ম হয় বিগ ব্যাংয়ের ৮৫০ থেকে ৯০০ কোটি বছর পর। মানে প্রায় ৫০০ কোটি বছর আগে। পৃথিবীর জন্ম প্রায় ৪৫০ কোটি বছর আগে। আজ মহাবিশ্বের বয়স প্রায় ১ হাজার ৩৭০ কোটি। আরও সহজ করে প্রায় ১ হাজার ৪০০ কোটিও বলতে পারেন। তীব্র বেগে প্রসারণ ও চক্রাকারে নক্ষত্রের জন্ম-মৃত্যুর মধ্য দিয়ে মহাবিশ্ব এগিয়ে চলেছে সামনের দিকে, মহাকালের দিকে। সেই কালের শেষে ঠিক কী আছে, তা ঠিক করে জানা নেই কারও।

লেখক: শিক্ষার্থী, পরিসংখ্যান বিভাগ, ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়

সূত্র: ফিজিকস অব দ্য ইউনিভার্স ডট কম