বিটুএফএইচ পেপার
BFH পেপার এর নামকরণ করা হয়েছে Margaret Burbidge(মার্গারেট বারবিজ), Geoffrey Burbidge(জিওফ্রি বার্বিজ), William Fowler(উইলিয়াম ফোউলার), এবং Fred Hoyle(ফ্রেড হয়েল) এর নামের শেষ অংশের প্রথম অক্ষর দিয়ে। এই গবেষণাটি নভোবিজ্ঞানের জগতে একটি মাইল ফলক। ১৯৫৭ সালে এটি "Reviews of Modern Physics" নামক একটি জার্নালে প্রকাশিত হয়। এই পেপারের প্রাথমিক শিরোনাম ছিল "Synthesis of the Elements in Stars", অর্থাৎ নক্ষত্রের মধ্যে উপাদানের সংশ্লেষণ। কিন্তু এই পেপারটি সাধারণ মানুষের কাছে "BFH" নামে পরিচিত।
এই গবেষণাটি নক্ষত্রে কিভাবে উপাদানগুলো যুগবদ্ধ থাকে তাকে ব্যাখ্য করে। এই গবেষণাটির ফলেই স্টেলার নিউক্লিওসিন্থেসিস নামক নতুন তত্বের জন্ম হয়।
BFH পেপার প্রকাশ হবার সময় জর্জ গ্যামোর বিগ ব্যাং নিয়ে একটি থিওরি ছিল, আর তা হলো সকল রাসায়নিক উপাদান গুলো বিগব্যাং এর সময় একত্রে অর্থাৎ গাটবন্দী হয়ে ছিল। গ্যামোর নিউক্লিওসিন্থেসস থিওরী অনুসারে সকল রাসায়নিক উপাদান সমুহ প্রায় স্থিতিশীল অবস্থায় ছিল। হান্স বিথে এবং চার্লস এল ক্রিচফিল্ড ১৯৩৮ সালে Proton proton chain (pp-chain)কে ব্যখ্যা করেন, and Carl von Weizsäcker এবং হান্স বিথে ১৯৩৮ এবং ১৯৩৯ সালে স্বাধীনভাবে CNO cycle কে ব্যাখ্যা করার মাধ্যমে তারা দেখান কিভাবে নিউক্লিয়ার ফিউশনের মাধ্যমে হাইড্রোজেন থেকে হিলিয়ামে পরিণত হতে কিছু শক্তি বের হয়ে আসে। ১৯৫৭ সালে জর্জ গ্যামোসহ বাকিরা জানতেন যে হাইড্রোজেন এবং হিলিয়ামের যে পরিমাণ তা নিখুতভাবে স্থিতিশীল নয়।
সে সময় স্টেলার ফিউশন তত্ত্ব হিলিয়াম থেকে ভারী পদার্থ কিভাবে তৈরি হয়, তা ব্যাখ্য করতে পারে নি। যাইহোক গ্যামো এই ব্যাপারে বলতে গিয়ে বলেন হাইড্রোজেন এবং হিলিয়ামের অনুপাতের কিছুটা পরিবর্তিত হয়ে বাকি সকল উপাদান বিগ ব্যাং এর পর অবশিষ্ট হিসেবে রয়েছে।
চারজন বিজ্ঞানী যারা BFH কে পাব্লিশ করেছেন, তারা ভারী পদার্থ কিভাবে তৈরী হয়, তার উপর একটি নতুন ব্যাখ্যা দেন তাদের মতে, বিগ ব্যাং এর পরে লিথিয়াম থেকে ইউরেনিয়াম সই সকল ভারী পদার্থ তৈরী হয়েছ নক্ষত্রের অভ্যন্তরে। উভয় থিওরীই এটা নিশ্চিত করেছে হালকা মোল (হাইড্রোজেন, অল্প হিলিয়াম এবং সামান্য লিথিয়াম) নক্ষত্রের অভ্যন্তরে তৈরী হয়নি। একারণেই বর্তমানে বিগ ব্যাং নিওক্লিওসিন্থেসিস তত্ব সর্বজন মহলে স্বীকার্য একটি তত্ব।
চারজন বিজ্ঞানী যারা BFH প্রকাশ করেছেন, তারা এই বিষয়ে তারা এবিষয়ে সম্মত হয়েছেন যে, হাইড্রোজেন ব্যতীত বাকি সকল উপাদান নক্ষত্র থেকেই এসেছে। তাদের এ ধারণাকেই স্টেলার নিউক্লিওসিন্থেসিস তত্ব বলা হয়। BFH পেপারের সবচেয়ে বড় সফলতা হল, এটা মহাবিশ্বে সংগঠিত হওয়া রাসায়নিক বিবর্তন সম্বন্ধে ভবিষ্যৎ বাণী করতে পারে। স্টেলার spectral lines দ্বারা একে পরীক্ষা করা যায়। Quantum mechanics explains why different atoms emit light at characteristic wavelengths and so, by studying the light emitted from different stars, one may infer the atmospheric composition of individual stars. Upon undertaking such a task, observations indicate a strong negative correlation between a star's heavy element content (metallicity) and its age (red shift) and, that more recently formed stars tend to have higher metallicity.
বিগ ব্যাং নিউক্লিওসিন্থেসিস tells us that the early universe consisted of only the light elements, and so one expects the first stars to be composed of hydrogen, helium, and lithium, the three lightest elements. Stellar structure and the Hertzsprung–Russell diagram indicate that the length of the lifetime of a star depends greatly on its initial mass, so that massive stars are very short-lived, and less massive stars are longer-lived. BFH argues that as a star dies, it will enrich the interstellar medium with 'heavy elements' (in this case all elements heavier than lithium, the third element), from which newer stars are formed. This account is consistent with the observed negative correlation between stellar metallicity and red shift.
The theory of stellar nucleosynthesis advocated by the authors of BFH also detailed the nuclear physics and astrophysics involved. By carefully scrutinizing the table of nuclides, they were able to predict the existence of different stellar environments that could produce the observed isotopic abundances, and the nuclear processes that must occur in these stars. In this paper, among other things, the authors predicted the existence of the p-process, r-process, and s-process to account for many of the elements heavier than iron. These ideas have since come to bear much fruit.
মার্গারেট বার্বিজ এবং জিওফ্রি বার্বিজ এই পেপারের প্রথম খসড়া লিখেন। অনেকগুলো তথ্য এবং পরীক্ষালব্ধ জ্ঞানকে একত্রিত করে তারা তাদের তত্ব যে সঠিক তা প্রমাণ করেন। হয়েল এবং ফাওলারও খসড়া তৈরীতে অনেক কাজ করেন। জিওফ্রি বার্বিজ ২০০৮ সালে লিখেছেন, অনেকের মধ্যে একটা ভ্রান্ত ধারণা আছে যে, ফাওলার এই গ্রুপের দলপতি ছিলেন। এই গ্রুপে কোনো দলপতি নেই। আমরা প্রত্যেকেই একে অপরের পরিপূরক হয়ে এখান অবদান রেখেছি।