রাতের আকাশের দিকে তাকালে আমাদের চোখে ভেসে ওঠে অসংখ্য তারা, গ্রহ, গ্যালাক্সি। এই বিশাল মহাবিশ্বের দিকে তাকিয়ে মানুষের মনে স্বাভাবিকভাবেই একটাই প্রশ্ন জাগে—এত বিশাল বস্তুগুলোর ভর আসলে কত? পৃথিবীর ভর কত, সূর্যের কিংবা চাঁদের ভর কত, আমাদের পুরো ছায়াপথ বা এমনকি পুরো মহাবিশ্বের ভরই বা কীভাবে জানা গেল?
আমরা তো কখনো পৃথিবীকে দাঁড়িপাল্লায় তুলিনি, সূর্যকে কোনো যন্ত্রে বসিয়ে ওজন মাপিনি। তবুও বিজ্ঞান আজ আত্মবিশ্বাসের সঙ্গে বলে দিতে পারে—পৃথিবীর ভর প্রায় ৫.৯৭ × ১০²⁴ কিলোগ্রাম, সূর্যের ভর প্রায় ২ × ১০³⁰ কিলোগ্রাম, আর মিল্কি ওয়ে গ্যালাক্সির ভর সূর্যের ভরের প্রায় দেড় ট্রিলিয়ন গুণ। এই লেখায় ধাপে ধাপে, সহজ ভাষায় বোঝানো হবে পৃথিবী থেকে শুরু করে পুরো মহাবিশ্বের ভর মানুষ কীভাবে মেপেছে, কোন বৈজ্ঞানিক ধারণা ও পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে এই অসম্ভব মনে হওয়া কাজটি সম্ভব হয়েছে।
পৃথিবীর ভর কীভাবে নির্ণয় করা হলো
পৃথিবীর ভর নির্ণয়ের গল্প শুরু হয় মাধ্যাকর্ষণ বা গ্রাভিটির ধারণা থেকে। নিউটন প্রথম দেখান যে মহাবিশ্বের যেকোনো দুটি বস্তু একে অপরকে আকর্ষণ করে। এই আকর্ষণের শক্তি নির্ভর করে দুটি বস্তুর ভর এবং তাদের মধ্যকার দূরত্বের ওপর। কিন্তু নিউটনের সূত্রে একটি সমস্যা ছিল—এতে একটি ধ্রুবক ছিল, যাকে আমরা আজ গ্রাভিটেশনাল কনস্ট্যান্ট বা G নামে চিনি। এই G-এর মান না জানলে পৃথিবীর ভর নির্ণয় করা সম্ভব নয়।
১৮ শতকের শেষ দিকে বিজ্ঞানী হেনরি ক্যাভেন্ডিশ একটি অত্যন্ত সূক্ষ্ম পরীক্ষা করেন। এই পরীক্ষাকে অনেক সময় বলা হয় পৃথিবীকে ওজন করার পরীক্ষা। তিনি একটি টর্শন ব্যালেন্স ব্যবহার করেন, যেখানে দুটি ছোট সিসার বল এবং দুটি বড় সিসার বল রাখা হয়েছিল। বড় বলগুলো ছোট বলগুলোকে খুব সামান্য আকর্ষণ করছিল, আর সেই সামান্য ঘূর্ণন থেকেই ক্যাভেন্ডিশ মাধ্যাকর্ষণ বলের মান নির্ণয় করেন। এখান থেকেই প্রথমবারের মতো G-এর মান নির্ধারণ করা সম্ভব হয়।
একবার G-এর মান জানা গেলে বাকি কাজটা সহজ হয়ে যায়। আমরা জানি, পৃথিবীর পৃষ্ঠে দাঁড়িয়ে আমরা যে অভিকর্ষজ ত্বরণ অনুভব করি, তার মান প্রায় ৯.৮ মিটার/সেকেন্ড²। এই মান, পৃথিবীর ব্যাসার্ধ এবং G ব্যবহার করে নিউটনের সূত্র প্রয়োগ করলেই পৃথিবীর ভর হিসাব করা যায়। এভাবেই বিজ্ঞানীরা পৃথিবীর ভর নির্ণয় করেন, যা আজ অত্যন্ত নির্ভুলভাবে জানা।
সূর্যের ভর কীভাবে মাপা হলো
পৃথিবীর ভর নির্ণয়ের পদ্ধতিটি যেখানে পরীক্ষাগারের ভেতরে করা সম্ভব ছিল, সূর্যের ক্ষেত্রে বিষয়টি একেবারেই ভিন্ন। সূর্যের ভর মাপতে গিয়ে বিজ্ঞানীরা সরাসরি সূর্যের দিকে যাননি। বরং তারা পর্যবেক্ষণ করেছেন—সূর্যের চারপাশে পৃথিবীসহ অন্যান্য গ্রহ কীভাবে ঘুরছে।
এখানে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে কেপলারের তৃতীয় সূত্র। এই সূত্র বলে, কোনো গ্রহ সূর্যের চারপাশে যত দূরে থাকে, তার কক্ষপথে ঘুরতে তত বেশি সময় লাগে, এবং এই সময় ও দূরত্বের সম্পর্ক সূর্যের ভরের ওপর নির্ভরশীল। পৃথিবীর সূর্যকে একবার প্রদক্ষিণ করতে এক বছর সময় লাগে এবং পৃথিবী সূর্য থেকে গড়ে কত দূরে থাকে, তা খুব নির্ভুলভাবে জানা আছে।
এই তথ্যগুলো নিউটনের মহাকর্ষ সূত্রের সঙ্গে যুক্ত করলে সূর্যের ভর বের করা যায়। এই হিসাব থেকেই জানা যায়, সূর্যের ভর প্রায় ১.৯৯ × ১০³⁰ কিলোগ্রাম। সুবিধার জন্য জ্যোতির্বিজ্ঞানে সূর্যের ভরকে একটি মানদণ্ড হিসেবে ধরা হয়, যাকে বলা হয় সোলার মাস। অন্য তারকা বা গ্যালাক্সির ভর অনেক সময় সূর্যের ভরের তুলনায় প্রকাশ করা হয়।
পুরো সৌরজগতের ভর কীভাবে নির্ধারণ করা হয়
সৌরজগতের ভর বলতে মূলত সূর্য, গ্রহ, উপগ্রহ, গ্রহাণু, ধূমকেতু সবকিছুর সম্মিলিত ভরকে বোঝানো হয়। তবে বাস্তবে সৌরজগতের মোট ভরের প্রায় ৯৯.৮৬ শতাংশই সূর্যের মধ্যে কেন্দ্রীভূত। বাকি অংশ গ্রহ ও অন্যান্য বস্তুর।
গ্রহগুলোর ভর নির্ণয় করা হয় তাদের উপগ্রহগুলোর গতি দেখে। যেমন, চাঁদের কক্ষপথ পর্যবেক্ষণ করে পৃথিবীর ভর আরও নির্ভুলভাবে জানা যায়। একইভাবে বৃহস্পতির উপগ্রহগুলো কীভাবে তাকে প্রদক্ষিণ করছে, তা দেখে বৃহস্পতির ভর নির্ধারণ করা হয়েছে। এই সব তথ্য যোগ করেই সৌরজগতের মোট ভর সম্পর্কে ধারণা পাওয়া যায়।
এখানে একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো সৌরজগতের ভর আলাদা করে হিসাব করলেও, সূর্যের ভরের তুলনায় অন্য সব বস্তুর অবদান খুবই সামান্য। তাই অনেক ক্ষেত্রে সৌরজগতের ভর বলতে কার্যত সূর্যের ভরকেই বোঝানো হয়।
মিল্কিওয়ে গ্যালাক্সির ভর কীভাবে মাপা হলো
এখন বিষয়টি আরও জটিল হয়ে যায়। আমরা যখন একটি পুরো গ্যালাক্সির ভর নির্ণয়ের কথা বলি, তখন শুধু তারকা বা গ্রহ নয়, এর মধ্যে থাকা অদৃশ্য বস্তুগুলোকেও ধরতে হয়। মিল্কিওয়ে গ্যালাক্সিতে শত শত বিলিয়ন তারকা রয়েছে, রয়েছে গ্যাস ও ধূলিকণা, এবং সবচেয়ে রহস্যময়ভাবে রয়েছে ডার্ক ম্যাটার।
মিল্কি ওয়ের ভর নির্ণয়ের জন্য বিজ্ঞানীরা দেখেন গ্যালাক্সির কেন্দ্রের চারপাশে তারকারা কী গতিতে ঘুরছে। নিউটনের সূত্র অনুযায়ী, কোনো কিছুকে কক্ষপথে ধরে রাখতে হলে কেন্দ্রে পর্যাপ্ত ভর থাকতে হয়। কিন্তু দেখা গেল, দৃশ্যমান তারকা ও গ্যাসের ভর দিয়ে এই গতিকে ব্যাখ্যা করা যায় না। এখান থেকেই ডার্ক ম্যাটারের ধারণা আসে।
গ্যালাক্সির বাইরের দিকে থাকা তারকা ও গ্লোবুলার ক্লাস্টারগুলোর গতি, এমনকি নিকটবর্তী উপগ্রহ গ্যালাক্সিগুলোর চলাচল বিশ্লেষণ করে বিজ্ঞানীরা মিল্কিওয়ের মোট ভর অনুমান করেন। আধুনিক পর্যবেক্ষণ, বিশেষ করে গাইয়া ও হাবল টেলিস্কোপের তথ্য ব্যবহার করে দেখা গেছে মিল্কিওয়ে গ্যালাক্সির মোট ভর সূর্যের ভরের প্রায় ১ থেকে ১.৫ ট্রিলিয়ন গুণ।
পুরো মহাবিশ্বের ভর কীভাবে জানা যায়
পুরো মহাবিশ্বের ভর নির্ণয় করা সবচেয়ে কঠিন কাজ। কারণ আমরা পুরো মহাবিশ্ব দেখতে পাই না, কেবল পর্যবেক্ষণযোগ্য মহাবিশ্ব পর্যন্তই আমাদের সীমা। তাছাড়া এখানে শুধু ভর নয়, শক্তিও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে, কারণ আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতাবাদ অনুযায়ী ভর ও শক্তি একে অপরের সঙ্গে সম্পর্কিত।
মহাবিশ্বের ভর নির্ণয়ে প্রধান ভূমিকা রাখে কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড বিকিরণ। এটি মহাবিশ্বের জন্মের পরপরই তৈরি হওয়া এক ধরনের আলো, যা আজও সবদিকে ছড়িয়ে আছে। এই বিকিরণের সূক্ষ্ম পরিবর্তন বিশ্লেষণ করে বিজ্ঞানীরা জানতে পারেন মহাবিশ্বে মোট কতটা পদার্থ ও শক্তি আছে।
এছাড়া গ্যালাক্সিগুলোর পারস্পরিক দূরে সরে যাওয়ার হার, মহাকর্ষীয় লেন্সিং এবং বৃহৎ কাঠামোর গঠন বিশ্লেষণ করেও মহাবিশ্বের গড় ঘনত্ব নির্ণয় করা হয়। এই ঘনত্বকে পর্যবেক্ষণযোগ্য মহাবিশ্বের আয়তনের সঙ্গে গুণ করলে মোট ভরের একটি আনুমানিক মান পাওয়া যায়।
বর্তমান ধারণা অনুযায়ী, মহাবিশ্বের মোট শক্তি-ভরের একটি খুব ছোট অংশ সাধারণ পদার্থ। এর বড় অংশ ডার্ক ম্যাটার ও ডার্ক এনার্জি, যেগুলো আমরা সরাসরি দেখতে বা স্পর্শ করতে পারি না, কিন্তু তাদের প্রভাব স্পষ্টভাবে অনুভব করি।
এই পরিমাপগুলো নিয়ে বিতর্ক ও অনিশ্চয়তা
এত বিশাল স্কেলে পরিমাপ করার কারণে এখানে অনিশ্চয়তা থাকাই স্বাভাবিক। পৃথিবী ও সূর্যের ভর আমরা তুলনামূলকভাবে খুব নির্ভুলভাবে জানি। কিন্তু গ্যালাক্সি ও মহাবিশ্বের ক্ষেত্রে হিসাব অনেকটাই মডেলনির্ভর। ডার্ক ম্যাটার কী, ডার্ক এনার্জি আসলে কীভাবে কাজ করে এই প্রশ্নগুলোর চূড়ান্ত উত্তর এখনো জানা নেই। তাই ভবিষ্যতে আরও উন্নত পর্যবেক্ষণ ও তত্ত্বের মাধ্যমে এই মানগুলো পরিবর্তিত হতে পারে।
পৃথিবীর ভর নির্ণয় থেকে শুরু করে পুরো মহাবিশ্বের ভর সম্পর্কে ধারণা পাওয়ার এই যাত্রা মানব ইতিহাসের অন্যতম বিস্ময়কর বুদ্ধিবৃত্তিক সাফল্য। এখানে কোথাও দাঁড়িপাল্লা নেই, নেই সরাসরি ওজন মাপার যন্ত্র। আছে কেবল পর্যবেক্ষণ, গণিত আর প্রকৃতির নিয়মের গভীর বোঝাপড়া। মাধ্যাকর্ষণের একটি সূত্র থেকে শুরু করে আধুনিক টেলিস্কোপ ও কসমোলজিক্যাল মডেল পর্যন্ত সব মিলিয়ে মানুষ প্রমাণ করেছে, সঠিক প্রশ্ন আর ধৈর্যশীল অনুসন্ধান থাকলে মহাবিশ্বের সবচেয়ে বিশাল রহস্যগুলোকেও বোঝা সম্ভব। এই পরিমাপগুলো শুধু সংখ্যাই নয়, এগুলো আমাদের অবস্থান মনে করিয়ে দেয় একটি ক্ষুদ্র গ্রহে দাঁড়িয়ে আমরা পুরো মহাবিশ্বকে বুঝতে চেষ্টা করছি, আর সেটাই বিজ্ঞানের সবচেয়ে সুন্দর দিক।
চাঁদের ভর কীভাবে নির্ণয় করা হয়েছে
চাঁদের ভর নির্ণয়ের পদ্ধতিটি পৃথিবী ও সূর্যের ভর নির্ণয়ের ধারণার সঙ্গেই ঘনিষ্ঠভাবে যুক্ত, তবে এখানে পরীক্ষাগারের কোনো যন্ত্র নয়, মূল ভরসা ছিল কক্ষপথের গতি ও মাধ্যাকর্ষণ।
চাঁদের ভর জানার সবচেয়ে সরাসরি উপায় হলো চাঁদের চারপাশে ঘুরতে থাকা বস্তুর গতি বিশ্লেষণ করা। পৃথিবীর ক্ষেত্রে আমরা যেমন চাঁদের কক্ষপথ দেখে পৃথিবীর ভর নির্ণয় করি, ঠিক তেমনই চাঁদের ভর নির্ণয় করা হয় তার চারপাশে ঘুরতে থাকা কৃত্রিম উপগ্রহগুলোর মাধ্যমে।
বিশেষ করে অ্যাপোলো মিশনের পর চাঁদের কক্ষপথে বহু কৃত্রিম উপগ্রহ পাঠানো হয়। এই উপগ্রহগুলো চাঁদের চারদিকে কী গতিতে ঘুরছে, তাদের কক্ষপথে সামান্য বিচ্যুতি কেন হচ্ছে এই সবকিছু খুব সূক্ষ্মভাবে পরিমাপ করা হয়। নিউটনের মহাকর্ষ সূত্র অনুযায়ী, কোনো উপগ্রহ যত দ্রুত ঘুরছে এবং যে দূরত্বে ঘুরছে, তা সরাসরি নির্ভর করে কেন্দ্রীয় বস্তুর ভরের ওপর। এই তথ্য থেকেই চাঁদের ভর নির্ণয় করা সম্ভব হয়।
চাঁদের ভর নির্ণয়ের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ উৎস হলো পৃথিবী–চাঁদ যুগল ব্যবস্থা। পৃথিবী ও চাঁদ আসলে একে অপরকে ঘিরে একটি যৌথ ভরকেন্দ্র বা ব্যারিসেন্টারের চারপাশে ঘোরে। এই ব্যারিসেন্টারের অবস্থান পৃথিবীর কেন্দ্রের খুব কাছাকাছি হলেও পুরোপুরি কেন্দ্রে নয়। এই সূক্ষ্ম দোলন বিশ্লেষণ করে পৃথিবী ও চাঁদের ভরের অনুপাত নির্ধারণ করা যায়। পৃথিবীর ভর যেহেতু আগে থেকেই জানা ছিল, তাই সেই অনুপাত ব্যবহার করেই চাঁদের ভর নির্ভুলভাবে বের করা সম্ভব হয়েছে।
এই সব পর্যবেক্ষণ ও গণনার ফলাফল অনুযায়ী, চাঁদের ভর প্রায় ৭.৩৪ × ১০²² কিলোগ্রাম। তুলনা করলে দেখা যায়, চাঁদের ভর পৃথিবীর ভরের প্রায় ১/৮১ অংশ। এই ভর পার্থক্যের কারণেই পৃথিবীর মাধ্যাকর্ষণ চাঁদের ওপর অনেক বেশি প্রভাব ফেলে, আবার একই সঙ্গে চাঁদের উপস্থিতিই পৃথিবীতে জোয়ার–ভাটার মতো গুরুত্বপূর্ণ প্রাকৃতিক ঘটনাগুলোর জন্ম দেয়।
চাঁদের ভর জানা শুধু একটি সংখ্যা জানা নয়। এর মাধ্যমে আমরা পৃথিবী–চাঁদ ব্যবস্থার গতিবিদ্যা বুঝতে পারি, চাঁদের অভ্যন্তরীণ গঠন সম্পর্কে ধারণা পাই এবং ভবিষ্যতে চাঁদে স্থায়ী ঘাঁটি বা মিশন পরিকল্পনার জন্য প্রয়োজনীয় হিসাব করতে পারি। আধুনিক লেজার রেঞ্জিং পরীক্ষার মাধ্যমে, যেখানে পৃথিবী থেকে চাঁদে পাঠানো লেজার রশ্মি প্রতিফলিত হয়ে ফিরে আসে, পৃথিবী–চাঁদের দূরত্ব ও গতিবিধি অত্যন্ত নির্ভুলভাবে মাপা হচ্ছে। এই তথ্যগুলো চাঁদের ভর নির্ণয়কে আরও শক্ত ভিত্তি দিয়েছে।
