মহাকাশের তাপমাত্রা কত?

মহাকাশ মানুষের কৌতূহলের অন্যতম বড় ক্ষেত্র। রাতের আকাশে অসংখ্য তারা, গ্রহ, গ্যালাক্সি ও রহস্যময় অন্ধকার দেখে মানুষ হাজার বছর ধরে ভাবছে—এই বিশাল মহাবিশ্ব আসলে কেমন? পৃথিবীতে আমরা তাপমাত্রা সহজেই অনুভব করতে পারি। গরমে ঘামি, শীতে কাঁপি। কিন্তু মহাকাশের পরিবেশ পৃথিবীর মতো নয়। সেখানে বাতাস নেই, মেঘ নেই, বৃষ্টি নেই। ফলে মহাকাশের তাপমাত্রাও পৃথিবীর তুলনায় সম্পূর্ণ ভিন্ন। অনেকেই মনে করেন মহাকাশ মানেই শুধু বরফশীতল পরিবেশ। বাস্তবে বিষয়টি আরও জটিল। মহাকাশের কিছু অঞ্চল এত ঠান্ডা যে তা পরম শূন্য তাপমাত্রার কাছাকাছি পৌঁছে যায়, আবার কিছু অংশ এত গরম যে সেখানে তাপমাত্রা কোটি কোটি ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত হতে পারে। বিজ্ঞানীরা গবেষণার মাধ্যমে জানতে পেরেছেন, মহাকাশে তাপমাত্রা নির্ভর করে সূর্যের বিকিরণ, গ্যাস, নক্ষত্র, নেবুলা এবং মহাজাগতিক বিকিরণের ওপর। এই প্রবন্ধে আমরা সহজ ভাষায় মহাকাশের গড় তাপমাত্রা, কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড, সূর্যের আলো ও ছায়ার পার্থক্য, নক্ষত্র ও নেবুলার তাপমাত্রা, তাপ পরিবহনের অভাব এবং নভোচারীদের সুরক্ষা সম্পর্কে বিস্তারিত জানবো।

কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড

মহাকাশের গড় তাপমাত্রা

মহাকাশের গড় তাপমাত্রা প্রায় ২.৭ কেলভিন বা -২৭০.৪৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস। এটি পৃথিবীর সবচেয়ে ঠান্ডা স্থানের তুলনায়ও অনেক বেশি শীতল। এই তাপমাত্রা শুনলে মনে হতে পারে মহাকাশ পুরোপুরি বরফে ঢাকা কোনো অঞ্চল। কিন্তু বাস্তবে মহাকাশের সব জায়গার তাপমাত্রা এক নয়। কোথাও তাপমাত্রা খুব কম, আবার কোথাও অনেক বেশি। মহাকাশে বাতাস না থাকায় সেখানে পৃথিবীর মতো তাপমাত্রা ছড়িয়ে পড়ে না। কোনো বস্তু সূর্যের সরাসরি আলো পেলে দ্রুত উত্তপ্ত হয়ে যায় এবং আলো থেকে দূরে গেলে খুব দ্রুত ঠান্ডা হয়ে পড়ে। এ কারণেই একই মহাকাশযানের এক পাশে তাপমাত্রা ১২০ ডিগ্রি সেলসিয়াস হতে পারে, অন্য পাশে -১৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস। বিজ্ঞানীরা মহাকাশের গড় তাপমাত্রা নির্ণয় করেন মূলত মহাবিশ্বজুড়ে ছড়িয়ে থাকা কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড বিকিরণ বিশ্লেষণ করে। এই গড় তাপমাত্রা আমাদের বুঝতে সাহায্য করে যে মহাবিশ্ব এখনও বিগ ব্যাং-এর অবশিষ্ট তাপ বহন করছে। তাই মহাকাশকে শুধু ঠান্ডা বললে ভুল হবে; এটি একই সঙ্গে চরম ঠান্ডা ও চরম গরম পরিবেশের সমন্বয়।

কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড (CMB)

কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড বা CMB হলো মহাবিশ্বের জন্মের অবশিষ্ট তাপ বিকিরণ। বিজ্ঞানীদের মতে, প্রায় ১৩.৮ বিলিয়ন বছর আগে বিগ ব্যাং-এর মাধ্যমে মহাবিশ্বের সৃষ্টি হয়। সেই সময় পুরো মহাবিশ্ব ছিল অত্যন্ত উত্তপ্ত ও ঘন। ধীরে ধীরে মহাবিশ্ব প্রসারিত হতে থাকে এবং তাপমাত্রা কমতে শুরু করে। সেই প্রাচীন তাপের ক্ষীণ চিহ্নই আজ CMB হিসেবে পুরো মহাবিশ্বে ছড়িয়ে আছে। এই বিকিরণ এত দুর্বল যে মানুষের চোখে দেখা যায় না, তবে বিশেষ ধরনের রেডিও টেলিস্কোপ দিয়ে এটি শনাক্ত করা সম্ভব। CMB-এর তাপমাত্রা প্রায় ২.৭ কেলভিন, যা মহাকাশের গড় তাপমাত্রা হিসেবে ধরা হয়। বিজ্ঞানীদের কাছে এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ এর মাধ্যমে মহাবিশ্বের প্রাচীন ইতিহাস সম্পর্কে জানা যায়। CMB বিশ্লেষণ করে বিজ্ঞানীরা মহাবিশ্বের বয়স, প্রসারণের হার এবং গ্যালাক্সির গঠন সম্পর্কে তথ্য পান। এটি আসলে মহাবিশ্বের এক ধরনের “প্রাচীন আলোকচিত্র” যা আমাদের কোটি কোটি বছর আগের অবস্থা দেখতে সাহায্য করে। আধুনিক জ্যোতির্বিজ্ঞানে CMB গবেষণা মহাবিশ্বের উৎপত্তি বোঝার অন্যতম প্রধান উপায়।

আরো পড়ুনঃ মহাবিশ্বে পৃথিবীর অবস্থান কোথায়?

ছায়া বনাম সূর্যের আলো

মহাকাশে সূর্যের আলো এবং ছায়ার মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য অত্যন্ত বেশি। পৃথিবীতে আমরা সূর্যের আলোতে গরম অনুভব করি এবং ছায়ায় কিছুটা আরাম পাই। কিন্তু মহাকাশে এই পার্থক্য অনেক বেশি চরম। কারণ সেখানে পৃথিবীর মতো বায়ুমণ্ডল নেই যা তাপ ধরে রাখতে পারে। মহাকাশে কোনো বস্তু সরাসরি সূর্যের আলো পেলে সেটি প্রচণ্ড তাপ শোষণ করে। ফলে তাপমাত্রা ১০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসেরও বেশি হতে পারে। আবার একই বস্তু ছায়ায় চলে গেলে তাপমাত্রা দ্রুত কমে যায় এবং -১৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত নেমে যেতে পারে। আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশনের ক্ষেত্রেও এমনটি ঘটে। এর কারণ হলো মহাকাশে তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করার মতো বাতাস নেই। পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল তাপ ছড়িয়ে দেয় এবং ভারসাম্য বজায় রাখে, কিন্তু মহাকাশে শুধুমাত্র বিকিরণের মাধ্যমে তাপ আদান-প্রদান হয়। ফলে সূর্যের আলোতে থাকা অংশ দ্রুত উত্তপ্ত হয় এবং ছায়ার অংশ দ্রুত ঠান্ডা হয়ে পড়ে। এই বিশাল তাপমাত্রার পার্থক্য মহাকাশযান ও নভোচারীদের জন্য বড় চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। তাই বিশেষ তাপ নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয় যাতে মহাকাশযান নিরাপদ থাকে।

পরম শূন্য তাপমাত্রা (Absolute Zero)

পরম শূন্য তাপমাত্রা হলো তাপমাত্রার সর্বনিম্ন সীমা। এর মান-

0,K=-273.15^{\circ}C

এই অবস্থায় কোনো পদার্থের অণু-পরমাণুর গতি প্রায় সম্পূর্ণ থেমে যায়। বিজ্ঞানীরা মনে করেন এর নিচে আর তাপমাত্রা নামানো সম্ভব নয়। মহাকাশের অনেক অঞ্চল পরম শূন্যের খুব কাছাকাছি হলেও পুরোপুরি সেখানে পৌঁছায় না। এর কারণ মহাবিশ্বে এখনও কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড বিকিরণ বিদ্যমান। পরম শূন্য তাপমাত্রা পদার্থবিজ্ঞানের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ একটি ধারণা। কারণ এই অবস্থায় পদার্থের আচরণ সম্পূর্ণ বদলে যায়। কিছু পদার্থ সুপারকন্ডাক্টর হয়ে যায়, অর্থাৎ বিদ্যুৎ কোনো বাধা ছাড়াই প্রবাহিত হতে পারে। বিজ্ঞানীরা ল্যাবরেটরিতে বিশেষ প্রযুক্তি ব্যবহার করে পদার্থকে পরম শূন্যের কাছাকাছি ঠান্ডা করেন। এতে কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার বিভিন্ন রহস্য উদঘাটন করা সম্ভব হয়। মহাকাশের বিশাল ফাঁকা অঞ্চলে তাপমাত্রা এত কম যে তা প্রায় পরম শূন্যের কাছাকাছি অবস্থান করে। তাই মহাকাশকে পৃথিবীর তুলনায় এক বিশাল শীতল জগত বলা যায়।

মহাকাশের গড় তাপমাত্রার চিত্র

নক্ষত্র ও নেবুলার তাপমাত্রা

মহাকাশের সব অঞ্চল ঠান্ডা নয়। নক্ষত্র ও নেবুলার মতো অনেক জায়গা অত্যন্ত উত্তপ্ত। নক্ষত্র হলো বিশাল গ্যাসের গোলক যেখানে নিউক্লিয়ার ফিউশন প্রক্রিয়ায় শক্তি উৎপন্ন হয়। আমাদের সূর্যের কেন্দ্রের তাপমাত্রা প্রায়-

1.5\times10^{7}\ ^{\circ}C

অর্থাৎ প্রায় ১ কোটি ৫০ লাখ ডিগ্রি সেলসিয়াস। সূর্যের পৃষ্ঠের তাপমাত্রাও প্রায় ৫,৫০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস। বিভিন্ন নক্ষত্রের তাপমাত্রা তাদের রঙের ওপর নির্ভর করে। লাল নক্ষত্র তুলনামূলক ঠান্ডা, আর নীল নক্ষত্র অত্যন্ত গরম। অন্যদিকে নেবুলা হলো গ্যাস ও ধূলিকণার বিশাল মেঘ। কিছু নেবুলা খুব ঠান্ডা এবং সেখানে নতুন নক্ষত্র জন্ম নেয়। আবার কিছু নেবুলা নক্ষত্রের বিকিরণের কারণে অনেক গরম হয়ে যায়। মহাকাশের এই উত্তপ্ত অঞ্চলগুলো বিজ্ঞানীদের কাছে খুব গুরুত্বপূর্ণ কারণ এখান থেকেই নতুন নক্ষত্র ও গ্রহের জন্ম হয়। নক্ষত্রের তাপমাত্রা ও গঠন বিশ্লেষণ করে বিজ্ঞানীরা মহাবিশ্বের বিবর্তন সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ তথ্য জানতে পারেন।

তাপ পরিবহনের অভাব

পৃথিবীতে তাপ সাধারণত পরিবহন, প্রবাহন ও বিকিরণের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে। কিন্তু মহাকাশে পরিস্থিতি সম্পূর্ণ ভিন্ন। সেখানে বাতাস বা গ্যাস খুব কম থাকায় পরিবহন এবং প্রবাহন কার্যত সম্ভব হয় না। ফলে মহাকাশে তাপ ছড়ায় শুধুমাত্র বিকিরণের মাধ্যমে। এই কারণে মহাকাশে তাপমাত্রার পার্থক্য অত্যন্ত বেশি হয়। কোনো বস্তু সূর্যের আলো পেলে দ্রুত গরম হয় এবং ছায়ায় গেলে দ্রুত ঠান্ডা হয়ে যায়। পৃথিবীতে এমনটি হয় না কারণ বায়ুমণ্ডল তাপকে চারদিকে ছড়িয়ে দেয়। তাপ পরিবহনের অভাব মহাকাশযান নির্মাণে বড় চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। যদি সঠিক তাপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা না থাকে, তাহলে মহাকাশযানের যন্ত্রপাতি ক্ষতিগ্রস্ত হতে পারে। তাই বিজ্ঞানীরা বিশেষ ধরনের তাপ প্রতিরোধক আবরণ, প্রতিফলক প্যানেল এবং কুলিং সিস্টেম ব্যবহার করেন। নভোচারীদের স্পেসস্যুটেও একই ধরনের প্রযুক্তি থাকে যাতে শরীরের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করা যায়। মহাকাশের পরিবেশে টিকে থাকার জন্য তাপ নিয়ন্ত্রণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ একটি বিষয়।

আরো পড়ুনঃ ধূমকেতু কি?

নভোচারীদের সুরক্ষা

মহাকাশের চরম তাপমাত্রা মানুষের জন্য অত্যন্ত বিপজ্জনক। তাই নভোচারীদের সুরক্ষার জন্য উন্নত প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়। মহাকাশে কোনো মানুষ যদি সুরক্ষা ছাড়া বের হয়, তাহলে কয়েক সেকেন্ডের মধ্যেই সে চরম গরম বা ঠান্ডার শিকার হবে। এই কারণে নভোচারীরা বিশেষ স্পেসস্যুট ব্যবহার করেন। এই স্যুট শুধু পোশাক নয়, বরং এটি একটি ক্ষুদ্র জীবনধারণ ব্যবস্থা। এতে অক্সিজেন সরবরাহ, চাপ নিয়ন্ত্রণ, বিকিরণ প্রতিরোধ এবং তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা থাকে। স্পেসস্যুটের ভেতরে তরল শীতলীকরণ ব্যবস্থা থাকে যা নভোচারীর শরীরের অতিরিক্ত তাপ সরিয়ে দেয়। একই সঙ্গে বাইরের ঠান্ডা থেকেও সুরক্ষা দেয়। আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশনেও বিশেষ তাপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা রয়েছে। স্টেশনের বাইরের অংশে প্রতিফলক আবরণ ও কুলিং সিস্টেম ব্যবহার করা হয় যাতে ভেতরের তাপমাত্রা স্বাভাবিক রাখা যায়। নভোচারীদের নিরাপত্তার জন্য প্রতিটি যন্ত্র অত্যন্ত সতর্কতার সঙ্গে তৈরি করা হয় কারণ মহাকাশের পরিবেশ মানুষের জন্য মোটেও স্বাভাবিক নয়।

গ্রহগুলোর অবস্থানগত প্রভাব

সূর্য থেকে দূরত্বের কারণে বিভিন্ন গ্রহের তাপমাত্রা ভিন্ন হয়। যে গ্রহ সূর্যের যত কাছে, সাধারণত তার তাপমাত্রা তত বেশি। তবে শুধু দূরত্ব নয়, বায়ুমণ্ডলও বড় ভূমিকা রাখে। উদাহরণস্বরূপ, বুধ সূর্যের সবচেয়ে কাছের গ্রহ। সেখানে দিনের তাপমাত্রা প্রায় ৪৩০ ডিগ্রি সেলসিয়াস হলেও রাতে তা -১৮০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে নেমে যায়। এর কারণ সেখানে প্রায় কোনো বায়ুমণ্ডল নেই। অন্যদিকে শুক্র সূর্য থেকে একটু দূরে হলেও এটি সৌরজগতের সবচেয়ে উষ্ণ গ্রহ। এর কারণ ঘন কার্বন ডাই অক্সাইড বায়ুমণ্ডল, যা গ্রিনহাউস প্রভাব তৈরি করে। পৃথিবীতে উপযুক্ত দূরত্ব ও বায়ুমণ্ডলের কারণে জীবন টিকে আছে। মঙ্গল গ্রহ তুলনামূলক ঠান্ডা কারণ এর বায়ুমণ্ডল খুব পাতলা। আবার নেপচুন ও ইউরেনাস সূর্য থেকে অনেক দূরে হওয়ায় অত্যন্ত শীতল। গ্রহের অবস্থান ও বায়ুমণ্ডল মহাকাশে তাপমাত্রা নির্ধারণের অন্যতম প্রধান উপাদান।

নভোচারীদের সুরক্ষা

মহাকাশের তাপমাত্রা সম্পর্কে জানলে বোঝা যায় যে মহাবিশ্ব কতটা বিস্ময়কর ও বৈচিত্র্যময়। কোথাও চরম ঠান্ডা, কোথাও অসহনীয় গরম—সব মিলিয়ে মহাকাশ এক রহস্যময় পরিবেশ। মহাকাশের গড় তাপমাত্রা প্রায় ২.৭ কেলভিন হলেও নক্ষত্রের ভেতরে তাপমাত্রা কোটি কোটি ডিগ্রি পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। সূর্যের আলো ও ছায়ার মধ্যে বিশাল পার্থক্য, তাপ পরিবহনের অভাব এবং কসমিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ডের উপস্থিতি মহাকাশকে পৃথিবী থেকে সম্পূর্ণ আলাদা করে তুলেছে। নভোচারীদের সুরক্ষার জন্য উন্নত প্রযুক্তি ব্যবহার করতে হয় কারণ মানুষের শরীর এই পরিবেশে স্বাভাবিকভাবে টিকে থাকতে পারে না। ভবিষ্যতে মানুষ যখন চাঁদ, মঙ্গল কিংবা আরও দূরের গ্রহে বসবাসের চেষ্টা করবে, তখন মহাকাশের তাপমাত্রা সম্পর্কে জ্ঞান আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠবে। মহাকাশের এই রহস্যময় তাপমাত্রা আমাদের শুধু বিজ্ঞান নয়, মহাবিশ্ব সম্পর্কে গভীর কৌতূহলও বাড়িয়ে তোলে।

তথ্য সূত্র ঃ কিশোর আলো

আরো পড়ুনঃ 

গ্রহাণু কি? 

উল্কা কি?