জ্যোতির্বিজ্ঞান — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ১১তম অধ্যায়। এখানে ২৯৩টি প্রশ্ন আছে — বোর্ড, ঢাবি, বুয়েট আর মেডিকেল ভর্তি পরীক্ষা থেকে বাছাই করা, প্রতিটার নিচে পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া। উত্তর দেখার আগে নিজে একবার চেষ্টা করে নিও।
-
১২১
নিউট্রন তারা সংকুচিত হয়ে কি হয়?
- ক রক্তিম দৈত্য (Red giant)
- খ কৃষ্ণ গহ্বর (Black hole)
- গ সুপারনোভা (Supernova)
- ঘ শ্বেতবামন (White dwarf)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কৃষ্ণ গহ্বর (Black hole)
তারার শেষ পরিণতি ভরের উপর নির্ভরশীল: চন্দ্রশেখর সীমা (≈ 1.44 M☉)-এর কম ভরের অবশেষ শ্বেতবামন হয়, তার বেশি হলে নিউট্রন তারা, আর নিউট্রন তারার ভর ≈ 3 M☉ ছাড়ালে অভিকর্ষীয় সংকোচনে কৃষ্ণগহ্বর সৃষ্টি হয়।
কৃষ্ণগহ্বরের মুক্তিবেগ আলোর বেগের চেয়ে বেশি, তাই আলোও বেরোতে পারে না; এর সীমানা ঘটনা দিগন্ত (event horizon), ব্যাসার্ধ R = 2GMc2।
রক্তিম দৈত্য তারার মধ্যবর্তী স্ফীত দশা, আর সুপারনোভা হলো ভারী তারার বিস্ফোরণ, এর পরেই নিউট্রন তারা বা কৃষ্ণগহ্বর জন্মায়। -
১২২
এক আলোকবর্ষ সমান-
- ক 9.4×1012 km
- খ 9.4×1018 km
- গ 9.4×1015 km
- ঘ 9.4×1021 km
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 9.4×1012 km
এখানে, c = 3 × 108 m s−1, t = 1 বছর = 365.25 × 24 × 3600 s = 3.156 × 107 s
1 আলোকবর্ষ = ct = 3 × 108 × 3.156 × 107 = 9.46 × 1015 m = 9.46 × 1012 km
আলোকবর্ষ দূরত্বের একক, সময়ের নয়; 1 পারসেক = 3.26 আলোকবর্ষ = 3.09 × 1016 m, 1 AU = 1.5 × 1011 m।
শর্টকাট: m থেকে km-এ গেলে ঘাত 3 কমে, তাই 9.46 × 1015 m মুখস্থ থাকলেই km-এ 1012। -
১২৩
মহাকাশে তারার বিস্ফোরণকে কি বলে?
- ক Star
- খ Blast
- গ Supernova
- ঘ Kilonova
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) Supernova
মহাকাশে বিশাল ভরের তারার প্রচণ্ড বিস্ফোরণকে সুপারনোভা (Supernova) বলে; কয়েক সপ্তাহ ধরে এটি পুরো গ্যালাক্সির সমান উজ্জ্বল হতে পারে।
ভারী তারার (প্রায় 8 M☉-এর বেশি) কেন্দ্রে নিউক্লীয় জ্বালানি ফুরিয়ে লোহার কেন্দ্র তৈরি হলে আর ফিউশন চলে না, কেন্দ্র হঠাৎ চুপসে যায় ও বাইরের স্তর বিস্ফোরিত হয় (core-collapse সুপারনোভা)।
অবশিষ্ট কেন্দ্রের ভর চন্দ্রশেখর সীমা (1.4 M☉) থেকে প্রায় 3 M☉ হলে নিউট্রন তারা, 3 M☉-এর বেশি হলে কৃষ্ণগহ্বর; কম ভরের তারা শ্বেত বামনে পরিণত হয়।
শ্বেত বামন সঙ্গী তারা থেকে ভর টেনে 1.4 M☉ ছাড়ালেও সুপারনোভা হয় (Type Ia)।
দুটি নিউট্রন তারার সংঘর্ষজনিত বিস্ফোরণকে কিলোনোভা বলে। -
১২৪
“মহাবিশ্ব প্রতিনিয়ত প্রসারিত হচ্ছে” এটি প্রথম কে বললেন?
- ক জর্জ লেমেত্রে
- খ স্টিফেন হকিং
- গ হাবল
- ঘ বিশপ উশার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) জর্জ লেমেত্রে
মহাবিশ্বের প্রসারণের কথা প্রথম বলেন বেলজিয়ান বিজ্ঞানী জর্জ লেমেত্রে (1927)।
তিনি আদি পরমাণু (primeval atom) ধারণা থেকে বিগ ব্যাং তত্ত্বের সূচনা করেন।
পরে 1929 সালে এডউইন হাবল পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে এটি প্রমাণ করেন ও হাবলের সূত্র দেন:
v = H0d, যেখানে H0 হাবল ধ্রুবক, একক s−1 (সাধারণত km s−1 Mpc−1)।
দূরের ছায়াপথের বর্ণালিতে লোহিত সরণই প্রসারণের প্রধান প্রমাণ। -
১২৫
মহাবিশ্ব সৃষ্টির বিগ ব্যাং মডেলের জনক কে?
- ক জর্জ লেমাইটার
- খ স্যার উইলিয়াম হ্যাগিনস
- গ কোপারনিকাস
- ঘ গ্যালিলিও
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) জর্জ লেমাইটার
বেলজিয়ান পুরোহিত-জ্যোতির্বিদ জর্জ লেমাইটার (Georges Lemaitre) 1927 সালে প্রসারণশীল মহাবিশ্বের ধারণা এবং 1931 সালে 'আদিম পরমাণু' (primeval atom) প্রকল্প দেন। এটিই বিগ ব্যাং মডেলের ভিত্তি, তাই তাঁকে বিগ ব্যাং তত্ত্বের জনক বলা হয়।
1929 সালে এডউইন হাবল দেখান দূরের গ্যালাক্সি দূরত্বের সমানুপাতিক বেগে সরে যাচ্ছে (v = H0d, হাবলের সূত্র), এটি বিগ ব্যাং-এর প্রমাণ; 'বিগ ব্যাং' নামটি দেন ফ্রেড হয়েল (1949)।
প্রায় 13.8 বিলিয়ন বছর আগে অতি উত্তপ্ত, ঘন অবস্থা থেকে মহাবিশ্বের সম্প্রসারণ শুরু; মহাজাগতিক পটভূমি বিকিরণ (CMB, 2.7 K) এর প্রধান প্রমাণ।
কোপারনিকাস সূর্যকেন্দ্রিক মডেল, গ্যালিলিও দূরবীক্ষণ পর্যবেক্ষণ, উইলিয়াম হাগিন্স নক্ষত্রের বর্ণালিবীক্ষণের পথিকৃৎ। -
১২৬
চন্দ্র যখন সূর্য ও পৃথিবীর মাঝে আসে তখন?
- ক সূর্যগ্রহণ
- খ চন্দ্র গ্রহণ
- গ অমাবস্যা
- ঘ কোনটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সূর্যগ্রহণ
সূর্য ও পৃথিবীর মাঝখানে চাঁদ এলে চাঁদের ছায়া পৃথিবীতে পড়ে, এটিই সূর্যগ্রহণ; তখন সূর্য, চাঁদ ও পৃথিবী একই সরলরেখায় থাকে এবং এটি সবসময় অমাবস্যা তিথিতে ঘটে।
চন্দ্রগ্রহণ হয় পৃথিবী যখন সূর্য ও চাঁদের মাঝে আসে, পৃথিবীর ছায়া চাঁদে পড়ে, ঘটে পূর্ণিমায়।
সূর্যগ্রহণ পূর্ণ, আংশিক বা বলয়গ্রাস হতে পারে; চাঁদের কক্ষপথ পৃথিবীর কক্ষতলের সাথে প্রায় 5° হেলে থাকায় প্রতি অমাবস্যায় গ্রহণ হয় না। -
১২৭
সূর্যের নিকটতম তারা কোনটি?
- ক আলফা মেন্টোরাই
- খ আলফা সেনটুরি
- গ ক্যানোপাস
- ঘ রিগেল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) আলফা সেনটুরি
সূর্যের নিকটতম নক্ষত্র প্রক্সিমা সেনটাউরি (Proxima Centauri), যা আলফা সেনটাউরি ত্রি-নক্ষত্র জগতের সদস্য, দূরত্ব প্রায় 4.24 আলোকবর্ষ; আলফা সেনটাউরি A ও B প্রায় 4.37 আলোকবর্ষ দূরে।
1 আলোকবর্ষ = 9.46 × 1015 m, 1 পারসেক = 3.26 আলোকবর্ষ; সূর্যের আলো পৃথিবীতে আসতে সময় লাগে প্রায় 8 min 20 s (1 AU = 1.5 × 1011 m)।
ক্যানোপাস আকাশের দ্বিতীয় উজ্জ্বলতম তারা (সবচেয়ে উজ্জ্বল লুব্ধক বা সিরিয়াস, 8.6 আলোকবর্ষ); রিগেল কালপুরুষ মণ্ডলের নীল অতিদানব তারা, প্রায় 860 আলোকবর্ষ দূরে। -
১২৮
কৃষ্ণবিবর অঞ্চলের সীমাকে কী বলে?
- ক সোয়ার্জশিল্ড ব্যাসার্ধ
- খ নেবুলা
- গ ঘটনা দিগন্ত
- ঘ সাদা বামন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ঘটনা দিগন্ত
কৃষ্ণবিবর (black hole) এমন বস্তু যার পৃষ্ঠে মুক্তি বেগ আলোর বেগ c-এর সমান বা বেশি, তাই আলোও বেরোতে পারে না।
কৃষ্ণবিবরের সীমানা বা যে গোলীয় পৃষ্ঠের ভেতর থেকে কিছুই বেরিয়ে আসতে পারে না তাকে ঘটনা দিগন্ত (event horizon) বলে।
ঘটনা দিগন্তের ব্যাসার্ধই সোয়ার্জশিল্ড ব্যাসার্ধ: Rs = 2GMc2; সূর্যের ভর হলে Rs ≈ 3 km, পৃথিবীর জন্য ≈ 9 mm।
নেবুলা হলো গ্যাস ও ধূলিকণার মেঘ (নক্ষত্রের জন্মস্থান); সাদা বামন হলো কম ভরের নক্ষত্রের শেষ পরিণতি। -
১২৯
নিউট্রন তারকা সংকুচিত হয়ে কী অবস্থা লাভ করে?
- ক রক্তিম দৈত্য
- খ সুপার নোভা
- গ সাদা বামন
- ঘ কৃষ্ণ গহ্বর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) কৃষ্ণ গহ্বর
নক্ষত্রের শেষ পরিণতি ভরের উপর নির্ভর করে: সূর্যের মতো নক্ষত্র → রক্তিম দৈত্য → সাদা বামন (চন্দ্রশেখর সীমা 1.4 সৌরভর পর্যন্ত)।
ভারী নক্ষত্র → সুপারনোভা বিস্ফোরণ → নিউট্রন তারকা (1.4–3 সৌরভর, ব্যাসার্ধ প্রায় 10 km, ঘনত্ব 1017 kg m−3)।
নিউট্রন তারকার ভর প্রায় 3 সৌরভরের বেশি হলে (টলম্যান-ওপেনহাইমার-ভলকফ সীমা) মহাকর্ষীয় সংকোচনে কৃষ্ণ গহ্বর হয়।
কৃষ্ণ গহ্বরের মুক্তিবেগ আলোর বেগের বেশি; শোয়ার্জশিল্ড ব্যাসার্ধ Rs = 2GMc2। -
১৩০
সূর্য প্রতি সেকেন্ডে কতটুকু শক্তি বিকিরণ করে?
- ক 4 × 1025 J
- খ 4 × 1026 J
- গ 4 × 1020 J
- ঘ 4 × 1030 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 4 × 1026 J
সূর্যের দীপ্তি (luminosity) L ≈ 3.8 × 1026 W ≈ 4 × 1026 J প্রতি সেকেন্ডে; উৎস নিউক্লিয়ার ফিউশন (4 1H → 4He + 26.7 MeV)।
প্রতি সেকেন্ডে সূর্য প্রায় 4 × 109 kg ভর শক্তিতে রূপান্তর করে (E = mc2)।
পৃথিবীতে বায়ুমণ্ডলের বাইরে প্রাপ্ত সৌর ধ্রুবক ≈ 1.4 kW m−2; L = 4πr2S, r = 1.5 × 1011 m।
সূর্যপৃষ্ঠের তাপমাত্রা ≈ 5800 K, কেন্দ্রে ≈ 1.5 × 107 K; বয়স প্রায় 460 কোটি বছর। -
১৩১
"A Brief History of Time" গ্রন্থটির রচয়িতা কে?
- ক রবার্ট উইলসন
- খ এডউইন হাবল
- গ স্টিফেন হকিং
- ঘ বিশপ উশার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) স্টিফেন হকিং
"A Brief History of Time" (1988) স্টিফেন হকিং-এর লেখা, বিগ ব্যাং, কৃষ্ণ গহ্বর ও সময়ের প্রকৃতি নিয়ে জনপ্রিয় বিজ্ঞান গ্রন্থ।
হকিং কৃষ্ণ গহ্বর থেকে বিকিরণের (হকিং বিকিরণ) তত্ত্ব দেন।
এডউইন হাবল মহাবিশ্বের প্রসারণ আবিষ্কার করেন (হাবলের সূত্র v = H0d, 1929)।
রবার্ট উইলসন ও আর্নো পেনজিয়াস মহাজাগতিক পটভূমি বিকিরণ আবিষ্কার করেন (1965); বিশপ উশার বাইবেল অনুযায়ী সৃষ্টির তারিখ নির্ণয় করেন। -
১৩২
মহাকাশ পর্যবেক্ষণে ব্যবহৃত হয় না কোন টেলিস্কোপটি ?
- ক রেডিও টেলিস্কোপ
- খ ম্যাগনেটিক টেলিস্কোপ
- গ গামা-রে টেলিস্কোপ
- ঘ অপটিক্যাল টেলিস্কোপ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ম্যাগনেটিক টেলিস্কোপ
মহাকাশ পর্যবেক্ষণে বিভিন্ন তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ শনাক্তকারী টেলিস্কোপ ব্যবহৃত হয় — অপটিক্যাল (দৃশ্যমান আলো), রেডিও, এক্স-রে, গামা-রে, অবলোহিত ইত্যাদি। 'ম্যাগনেটিক টেলিস্কোপ' নামে কোনো টেলিস্কোপ মহাকাশ পর্যবেক্ষণে ব্যবহৃত হয় না। -
১৩৩
1.4 Mo এর কম ভরের তারকা কোনটি?
- ক নিউট্রন তারকা
- খ পালসার
- গ শ্বেতবামন
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) শ্বেতবামন
চন্দ্রশেখর সীমা = 1.4 M☉ (সৌর ভর)। মৃত্যুর পর তারার অবশিষ্ট ভর 1.4 M☉-এর কম হলে সেটি শ্বেত বামন হয়।
ভর 1.4 M☉ থেকে প্রায় 3 M☉ হলে নিউট্রন তারকা (দ্রুত ঘূর্ণায়মান নিউট্রন তারকাই পালসার)।
ভর 3 M☉-এর বেশি হলে কৃষ্ণগহ্বর।
শ্বেত বামন ইলেকট্রন অপজাত চাপে স্থিতিশীল থাকে; সূর্যের পরিণতি শ্বেত বামন। -
১৩৪
কৃষ্ণগহ্বরের আবিষ্কারক কে?
- ক নিউটন
- খ স্টিফেন হকিং
- গ জন হুইলার
- ঘ আইনস্টাইন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) জন হুইলার
1967 সালে মার্কিন পদার্থবিজ্ঞানী জন আর্চিবল্ড হুইলার 'Black Hole' (কৃষ্ণগহ্বর) নামটি প্রবর্তন করেন ও ধারণাটি জনপ্রিয় করেন, তাই ভর্তি পরীক্ষায় তাঁকেই কৃষ্ণগহ্বরের আবিষ্কারক ধরা হয়।
কার্ল শোয়ার্জশিল্ড (1916) আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতার সমীকরণ থেকে এর তাত্ত্বিক সমাধান দেন; ঘটনা দিগন্তের ব্যাসার্ধ Rs = 2GMc2 (শোয়ার্জশিল্ড ব্যাসার্ধ)।
স্টিফেন হকিং কৃষ্ণগহ্বর থেকে বিকিরণের (হকিং বিকিরণ) তত্ত্ব দেন; চন্দ্রশেখর নক্ষত্রের ভরসীমা (1.4 M☉) নির্ণয় করেন।
কৃষ্ণগহ্বরের মুক্তিবেগ আলোর বেগের চেয়ে বেশি, তাই আলোও বেরোতে পারে না। -
১৩৫
পৃথিবীর মতই নতুন আবিষ্কৃত গ্রহের নাম-
- ক HD 85512 b
- খ ভেলা
- গ নেপচুন
- ঘ ইউরেনাস
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) HD 85512 b
HD 85512 b: 2011 সালে ইউরোপীয় দক্ষিণ মানমন্দিরের HARPS যন্ত্রে আবিষ্কৃত পৃথিবীসদৃশ বহির্গ্রহ (সুপার-আর্থ), ভর পৃথিবীর প্রায় 3.6 গুণ, প্রায় 36 আলোকবর্ষ দূরের ভেলা মণ্ডলে, নক্ষত্রের বাসযোগ্য অঞ্চলে অবস্থিত।
ভেলা একটি তারামণ্ডলের নাম, গ্রহ নয়; নেপচুন ও ইউরেনাস সৌরজগতের গ্যাসীয় দানব গ্রহ।
প্রথম বহির্গ্রহ (সূর্যসদৃশ নক্ষত্রের চারপাশে) 1995 সালে 51 Pegasi b; কেপলার টেলিস্কোপ (2009) হাজারো বহির্গ্রহ খুঁজে পায়, যেমন পৃথিবীসদৃশ কেপলার-22b ও কেপলার-452b।
বাসযোগ্য অঞ্চল: নক্ষত্র থেকে যে দূরত্বে গ্রহপৃষ্ঠে তরল পানি থাকতে পারে। -
১৩৬
NGC 4472 গ্যালাক্সি আমাদের গ্যালাক্সির সাপেক্ষে 770 km/s দ্রুতিতে দূরে সরে যাচ্ছে। হাবল ধ্রুবক 55 (km/s)/Mpc হলে আমাদের গ্যালাক্সি থেকে NGC 4472 গ্যালাক্সির দূরত্ব কত?
- ক 14 Mpc
- খ 77 Mpc
- গ 55 Mpc
- ঘ 28 Mpc
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 14 Mpc
হাবলের সূত্র v=H0d থেকে d=vH0=77055=14 Mpc। -
১৩৭
একটি তারকার ভর পাঁচ সৌর ভরের সমান। তারকাটি কৃষ্ণ বিবরে পরিণত হলে এর শোয়ার্জশিল্ড ব্যাসার্ধ কত হবে? (সূর্যের ভর = ২ × ১০৩০ kg)
- ক 14.8 km
- খ 7.2 km
- গ 14.2 km
- ঘ 15.8 km
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 14.8 km
শোয়ার্জশিল্ড ব্যাসার্ধ Rs=2GMc2। M=5×(2×1030)=1031kg। Rs=2×6.674×10−11×1031(3×108)2=1.335×10219×1016≈1.48×104m=14.8km। -
১৩৮
1 আলোকবর্ষ কোন রাশির একক?
- ক সময়
- খ দূরত্ব
- গ আলোর তীব্রতা
- ঘ ভর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) দূরত্ব
আলোকবর্ষ = আলো এক বছরে যে দূরত্ব অতিক্রম করে ≈ 9.46 × 1015 m — এটি দূরত্বের একক।
1 পারসেক ≈ 3.26 আলোকবর্ষ ≈ 3.086 × 1016 m।
ফাঁদ: নামে “বর্ষ” থাকায় সময়ের একক ভাবা। -
১৩৯
সূর্যের শক্তি উৎপাদনের প্রধান প্রক্রিয়া কোনটি?
- ক প্রোটন-প্রোটন চক্র
- খ ইউরেনিয়াম বিভাজন
- গ রাসায়নিক দহন
- ঘ মহাকর্ষীয় সংকোচন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) প্রোটন-প্রোটন চক্র
সূর্যের কেন্দ্রে চারটি প্রোটন যুক্ত হয়ে একটি হিলিয়াম নিউক্লিয়াস তৈরি করে — প্রোটন-প্রোটন চক্র।
প্রতি সেকেন্ডে প্রায় 4 × 109 kg ভর শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।
ফাঁদ: বিভাজনকে সূর্যের শক্তির উৎস ভাবা। -
১৪০
মহাবিশ্বের উৎপত্তি ব্যাখ্যাকারী সবচেয়ে গ্রহণযোগ্য তত্ত্ব কোনটি?
- ক স্থির অবস্থা তত্ত্ব
- খ দোদুল্যমান তত্ত্ব
- গ মহাবিস্ফোরণ তত্ত্ব
- ঘ নীহারিকা তত্ত্ব
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) মহাবিস্ফোরণ তত্ত্ব
মহাবিস্ফোরণ (Big Bang) তত্ত্ব — প্রায় 13.8 বিলিয়ন বছর আগে অতি ঘন, উত্তপ্ত অবস্থা থেকে মহাবিশ্বের সূচনা।
প্রমাণ: হাবলের সম্প্রসারণ, মহাজাগতিক অণুতরঙ্গ পটভূমি বিকিরণ (CMB) ও হালকা মৌলের প্রাচুর্য।
ফাঁদ: নীহারিকা তত্ত্ব সৌরজগতের উৎপত্তি ব্যাখ্যা করে, মহাবিশ্বের নয়।
জ্যোতির্বিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।