હબલનો અચળાંક (Hubble constant) : બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની ઝડપ સાથે સંકળાયેલો અચળાંક. 1929માં હબલે, ‘હબલના નિયમ’ (Hubble law) તરીકે પ્રસિદ્ધ થયેલ તેનો નિયમ તારવ્યો. જે અનુસાર બાહ્ય તારાવિશ્વો (external galaxies) આપણા તારાવિશ્વ ‘આકાશગંગા’ સંદર્ભે તેમના અંતરના સમપ્રમાણમાં જણાતા વેગથી દૂર જઈ રહ્યાં છે. બ્રહ્માંડમાં આકાશગંગાનું સ્થાન કંઈ વિશિષ્ટ નથી, એટલે ઉપર્યુક્ત વિધાન કોઈ પણ તારાવિશ્વ પરથી કરાતા અવલોકન માટે પણ સાચું હોવું જોઈએ. આ આધારે કહી શકાય કે બ્રહ્માંડમાં અવકાશ (જેમાં ઠેર ઠેર છૂટાંછવાયાં તારાવિશ્વો આવેલ છે.) તે સમય સાથે વિસ્તરતું હોવું જોઈએ. બ્રહ્માંડમાં અવકાશનું આ વિસ્તરણ, રબરના ફુગ્ગાને ફુલાવતાં જેમ તેની (દ્વિપારિમાણિક) સપાટી વિસ્તરતી જાય તે પ્રકારનું ત્રિપારિમાણિક અવકાશનું વિસ્તરણ છે અને રબરના ફુગ્ગાની સપાટી પરનાં ટપકાં જેમ એકમેકથી તેમનાં અંતરના પ્રમાણમાં જણાતા વેગથી દૂર જતાં જણાય છે તે જ રીતે ત્રિપારિમાણિક અવકાશમાં તારાવિશ્વો એકમેકથી દૂર જઈ રહ્યાં છે. આમ બ્રહ્માંડને યથાર્થ રીતે સમજવા માટે આ વિસ્તરણની ઝડપ ચોકસાઈપૂર્વક જાણવી જરૂરી છે. આ વિસ્તરણની ઝડપ તે ‘હબલનો અચળાંક’ કહેવાય છે. સૂત્ર દ્વારા દર્શાવીએ V = HD થાય.
આ સૂત્રમાં V એ D અંતરે આવેલ કોઈ બે તારાવિશ્વો માટે એકમેકથી દૂર જવાનો વેગ છે અને સૂત્રમાંનો અચળાંક ‘H’ તે થયો ‘હબલ અચળાંક’ (Hubble Constant). ખાસ ધ્યાનમાં લેવાનું કે આ સૂત્રમાંનો અચળાંક ‘H’ તેનું હાલનું મૂલ્ય દર્શાવે છે અને સમય સાથે તેના મૂલ્યમાં ફેરફાર થઈ શકે છે.
બ્રહ્માંડ અંગેના વિજ્ઞાન(cosmology)માં અત્યંત દૂરનાં તારાવિશ્વો આવરી લેવાતાં હોઈ, તેમનાં અંતરો સામાન્ય રીતે મૅગાપાર્સેક (megaparsec) (Mpc) એકમમાં દર્શાવાય છે. Megaparsec એટલે દસ લાખ પાર્સેક, જ્યાં એક પાર્સેક 3.26 પ્રકાશવર્ષ થાય.
આમ Mpc = 32.6 લાખ પ્રકાશવર્ષ !
હબલનો અચળાંક એકમમાં દર્શાવાય; આમ જો આ અચળાંકનું મૂલ્ય 1 હોય તો, તેનો અર્થ એમ થયો કે આપણાથી 32.6 લાખ પ્રકાશવર્ષ દૂર આવેલ તારાવિશ્વ એકમેકથી 1 વેગથી દૂર જાય છે ! હબલે તેનાં પ્રારંભિક અવલોકનોમાં હબલ અચળાંકનું મૂલ્ય જેવું તારવ્યું હતું. આટલું મોટું મૂલ્ય એક પ્રશ્ન ઉપસ્થિત કરતું હતું. જો હબલનો અચળાંક સમય સાથે બદલાતો ન હોય તો માત્ર જેવા સમયમાં બ્રહ્માંડનું કદ બિંદુવત્ થઈ જાય. (આ સમય ‘હબલ સમય’ કહેવાય છે.) આમ લેતાં ‘હબલ સમય’ (Hubble time) માત્ર 2 અબજ વર્ષ જેવો આવે, જ્યારે આપણા સૂર્યની ઉંમર જ 4.5 અબજ વર્ષ જેવી જણાય છે !
1942માં બેડે (Baade) નામના વૈજ્ઞાનિકે દર્શાવ્યું કે આકાશગંગાના તારાઓ બે બૃહદ્ વર્ગોમાં વહેંચી શકાય છે : વર્ગ I (Population I) અને વર્ગ II (Population II) અને આ બે વર્ગોના વૃષપર્વા પ્રકારના તેજવિકારી તારાઓ (cepheid variables) માટે તેજ (luminosity) અને આવર્તકાળ (period) વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવતા આલેખ અલગ હોય છે. તારાવિશ્વોનાં અંતરો તો આ પ્રકારના તારાઓનાં અવલોકનો પરથી તારવાયેલાં હતાં એટલે આ ‘અંકન-ભૂલ’ સુધારતાં તારાવિશ્વોનાં વાસ્તવિક અંતરો વધી ગયેલ જણાયાં. આ ભૂલ, તેમજ વધુ ચોકસાઈપૂર્વકનાં અવલોકનોએ દર્શાવ્યું કે વાસ્તવિક ‘હબલ-અચળાંક’ અને વચ્ચે હોઈ શકે. છેલ્લાં 10 વર્ષમાં લેવાયેલ અત્યાધુનિક અવલોકનોએ હવે આ અચળાંકનું મૂલ્ય જેવું પુરવાર કરેલ છે.
બ્રહ્માંડ ક્યારે સર્જાયું અને તેની ઉત્ક્રાંતિ કેવી રીતે થઈ રહી છે તે જાણવા માટે હબલ અચળાંકનું હાલનું મૂલ્ય ઉપરાંત સમય સાથે તેમાં થતો ફેરફાર પણ જાણવો જરૂરી છે. [અહીં સ્પષ્ટતા એ કરવાની કે વૈજ્ઞાનિકોની બહુમતી બિંદુવત્ બ્રહ્માંડમાંથી થયેલ બ્રહ્માંડના સર્જનના વાદ મહા વિસ્ફોટ(Big Bang Model)માં માને છે. એટલે સ્થાયી બ્રહ્માંડવાદ(theory of steady state of universe)ના સંદર્ભમાં વાત અત્રે કરવામાં આવી નથી.] સામાન્ય તર્કથી કહી શકાય કે બ્રહ્માંડમાં પ્રવર્તતા દળના ગુરુત્વાકર્ષણબળને કારણે સમય સાથે વિસ્તરણનો વેગ ઘટવો જોઈએ. આ ઘટાડાનું પ્રમાણ દર્શાવતો અંક ‘પ્રતિપ્રવેગ અંક’ (decceleration parameter) તરીકે ઓળખાય છે. આ અંકનું મૂલ્ય તારવવાનું તો અત્યંત મુશ્કેલ છે, કારણ કે દૂરના ભૂતકાળમાં વિસ્તરણનો વેગ કેટલો હતો એ તો અબજો પ્રકાશવર્ષ દૂર આવેલ તારાવિશ્વો માટે વિસ્તરણ વેગ માપીને જ નક્કી થઈ શકે. આવાં તારાવિશ્વોની આપણી દૃષ્ટિરેખાની દિશાની ગતિ તો તેના વર્ણપટની રેખાઓના ડૉપ્લરચલન પરથી તારવાતી હોઈને આ માપ તો ચોકસાઈપૂર્વકનું મળે; પરંતુ અંતર તારવવાં ઘણાં મુશ્કેલ છે. આ માટે તાજેતરનાં વર્ષોમાં સુપરનૉવા પ્રકાર ‘I’નાં અવલોકનો ઘણાં ઉપયોગી નીવડ્યાં છે. આવી ઘટના દરમિયાન સુપરનૉવા તરીકે વિસ્ફોટ પામતો તારો સામાન્ય તારા કરતાં અબજો ગણો તેજસ્વી બનતો હોવાથી, આવી ઘટના અબજો પ્રકાશવર્ષ દૂરનાં તારાવિશ્વોમાં સર્જાય તોપણ નોંધી શકાય છે. 1990 બાદ હાથ ધરાયેલ આ પ્રકારના સંયોજિત અભ્યાસે એક આશ્ચર્યજનક પરિણામ દર્શાવ્યું કે સમય સાથે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની ગતિ ઘટતી નહિ, પરંતુ વધતી જણાય છે ! છેલ્લા ત્રણથી ચાર દાયકાના અભ્યાસમાં ખગોળવિજ્ઞાનીઓએ તારવ્યું છે કે બ્રહ્માંડમાં રહેલા આપણા પરિચિત પદાર્થો (તારાઓ, ગ્રહો, બ્લૅક હોલ ઇત્યાદિ) દ્વારા ઉદભવતા દળની ઉપરાંત તેના કરતાં સારા એવા વધુ પ્રમાણમાં કોઈ અજ્ઞાત પ્રકારનું દળ પ્રવર્તે છે જેને ખગોળવિજ્ઞાનીઓ Non Baryonic matter માને છે – તે કોઈ વિશિષ્ટ પ્રકારના કણો (જેવા કે WIMPS, magnetic monopoles) હોઈ શકે (પરંતુ નોંધાયા નથી); પરંતુ આ સમગ્ર દ્રવ્યને કારણે વિસ્તરણની સામે કામ કરતું જે ગુરુત્વાકર્ષણબળ ઉદભવે એનો સામનો કરતું સમગ્ર અવકાશમાં કોઈ પ્રકારનું ‘ઋણ દબાણ’ (negative pressure) પ્રવર્તતું જણાય છે, જેને કારણે વિસ્તરણવેગ વધતો જણાય છે.
અત્રે એક ઐતિહાસિક નોંધ લેવા જેવી છે : 1917માં આઇન્સ્ટાઇને જ્યારે તેનો વિસ્તૃત સાપેક્ષવાદ(general relativity)નો સિદ્ધાંત રજૂ કર્યો અને તે આધારે બ્રહ્માંડની રચના તારવવાનો યત્ન કર્યો ત્યારે તેને જણાયું કે આ રીતે ‘સ્થાયી બ્રહ્માંડ’ (stable universe) રચવું શક્ય નથી અને આ કારણે તેમણે તેમના ગુરુત્વાકર્ષણ અંગેનાં સમીકરણોમાં એક અંક ઉમેર્યો, જે આ પ્રકારનું સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં પ્રવર્તતું ‘ઋણ દબાણ’ દર્શાવતો હતો અને આ અંક ‘cosmological term’ તરીકે ઓળખાયો. 1929માં હબલે જ્યારે શોધ્યું કે વાસ્તવમાં બ્રહ્માંડ સ્થાયી છે જ નહિ, ત્યારે આઇન્સ્ટાઇને કહ્યું કે આવો કોઈ અંક હવે જરૂરી નથી અને આ અંકનો તેનાં સમીકરણોમાં ઉમેરો કરવો તે તેની એક ‘ગંભીર’ ભૂલ હતી; પરંતુ હવે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણ અંગેનો આધુનિક અભ્યાસ એવું દર્શાવતો જણાય છે કે આવો કોઈ અંક ખરેખર જરૂરી છે !
જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ