अंतरिक्ष में अदृश्य "डार्क मैटर" आकाशगंगाओं को विकसित होने के लिए मजबूर कर रहा है

2024 लेखक: Seth Attwood | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-16 16:05

डार्क मैटर का रहस्य जितना अधिक समय तक अनसुलझा रहता है, इसकी प्रकृति के बारे में उतनी ही अधिक विदेशी परिकल्पनाएँ सामने आती हैं, जिसमें पिछले ब्रह्मांड से विशालकाय ब्लैक होल की विरासत का नवीनतम विचार भी शामिल है।

यह जानने के लिए कि कुछ मौजूद है, उसे देखने की जरूरत नहीं है। तो एक बार, यूरेनस की गति पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव के अनुसार, नेपच्यून और प्लूटो की खोज की गई थी, और आज सौर मंडल के बाहरी इलाके में एक काल्पनिक ग्रह एक्स की खोज चल रही है। लेकिन क्या होगा अगर हमें ब्रह्मांड में हर जगह ऐसा प्रभाव मिल जाए? उदाहरण के लिए, आकाशगंगाओं को लें। ऐसा प्रतीत होता है कि यदि गेलेक्टिक डिस्क घूमती है, तो बढ़ती कक्षा के साथ तारों की गति कम होनी चाहिए। यह, उदाहरण के लिए, सौर मंडल के ग्रहों के मामले में है: पृथ्वी सूर्य के चारों ओर 29.8 किमी / सेकंड, और प्लूटो - 4.7 किमी / सेकंड पर दौड़ती है। हालांकि, पहले से ही 1930 के दशक में, एंड्रोमेडा नेबुला के अवलोकन से पता चला है कि इसके सितारों के घूमने की गति लगभग स्थिर रहती है, चाहे वे परिधि में कितनी भी दूर क्यों न हों। यह स्थिति आकाशगंगाओं के लिए विशिष्ट है, और अन्य कारणों से, इसने डार्क मैटर की अवधारणा को जन्म दिया।

समस्याओं का कार्निवल

यह माना जाता है कि हम इसे सीधे नहीं देखते हैं: यह रहस्यमय पदार्थ व्यावहारिक रूप से सामान्य कणों के साथ बातचीत नहीं करता है, जिसमें यह फोटॉन का उत्सर्जन या अवशोषण नहीं करता है, लेकिन हम इसे अन्य निकायों पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव से देख सकते हैं। सितारों और गैस के बादलों की गतियों के अवलोकन से आकाशगंगा, समूहों और संपूर्ण बड़े पैमाने के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका के बारे में बात करते हुए, आकाशगंगा की डिस्क के आस-पास के काले पदार्थ के प्रभामंडल के विस्तृत मानचित्रों को संकलित करना संभव हो जाता है। ब्रह्मांड की संरचना। हालाँकि, आगे की कठिनाइयाँ शुरू होती हैं। यह रहस्यमयी काला पदार्थ क्या है? इसमें क्या होता है और इसके कणों में क्या गुण होते हैं?

कई वर्षों से, WIMPs इस भूमिका के लिए मुख्य उम्मीदवार रहे हैं - काल्पनिक कण जो गुरुत्वाकर्षण के अलावा किसी भी अन्य बातचीत में भाग लेने में असमर्थ हैं। वे उन दोनों का परोक्ष रूप से पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं, सामान्य पदार्थ के साथ दुर्लभ बातचीत के उत्पादों द्वारा, और सीधे, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर सहित शक्तिशाली उपकरणों का उपयोग करके। काश, दोनों ही मामलों में, कोई परिणाम नहीं होता।

फ्रैंकफर्ट विश्वविद्यालय के प्रोफेसर सबाइन होसेनफेल्डर कहते हैं, "जिस परिदृश्य में एलएचसी केवल हिग्स बोसॉन पाता है और कुछ भी नहीं, उसे एक कारण के लिए 'बुरा सपना परिदृश्य' कहा जाता है।" "तथ्य यह है कि नई भौतिकी के कोई संकेत नहीं मिले, मुझे एक स्पष्ट संकेत के रूप में कार्य करता है: यहां कुछ गलत है।" अन्य वैज्ञानिकों ने भी इस संकेत को ग्रहण किया। एलएचसी और अन्य उपकरणों का उपयोग करके डार्क मैटर के निशान की खोज के नकारात्मक परिणामों के प्रकाशन के बाद, इसकी प्रकृति के बारे में वैकल्पिक परिकल्पनाओं में रुचि स्पष्ट रूप से बढ़ रही है। और इनमें से कुछ समाधान ब्राजीलियाई कार्निवल से भी अधिक आकर्षक लगते हैं।

असंख्य छेद

क्या होगा यदि WIMP मौजूद नहीं है? यदि डार्क मैटर ऐसा पदार्थ है जिसे हम देख नहीं सकते हैं, लेकिन हम उसके गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को देखते हैं, तो शायद वे सिर्फ ब्लैक होल हैं? सैद्धांतिक रूप से, ब्रह्मांड के विकास के शुरुआती चरणों में, वे बड़ी संख्या में बन सकते थे - मृत विशाल सितारों से नहीं, बल्कि गरमागरम स्थान को भरने वाले सुपरडेंस और गर्म पदार्थ के पतन के परिणामस्वरूप। एक समस्या: अभी तक एक भी आदिम ब्लैक होल नहीं मिला है, और यह निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है कि क्या वे कभी अस्तित्व में थे। हालांकि, ब्रह्मांड में पर्याप्त अन्य ब्लैक होल हैं जो इस भूमिका के लिए उपयुक्त हैं।

दूर अंतरिक्ष जांच वायेजर 1 के अवलोकन से हॉकिंग विकिरण के किसी भी निशान का पता नहीं चला, जो सूक्ष्म आकार के आदिम ब्लैक होल की उपस्थिति का संकेत दे सकता है। हालांकि, यह बड़ी समान वस्तुओं के अस्तित्व को बाहर नहीं करता है।2015 से, LIGO इंटरफेरोमीटर ने पहले ही 11 गुरुत्वाकर्षण तरंगों को पंजीकृत कर लिया है, और उनमें से 10 ब्लैक होल के जोड़े के दसियों सौर द्रव्यमान के साथ विलय के कारण हुए थे। यह अपने आप में बेहद अप्रत्याशित है, क्योंकि इस तरह की वस्तुएं सुपरनोवा विस्फोटों के परिणामस्वरूप बनती हैं, और इस प्रक्रिया में मृत तारा अपना अधिकांश द्रव्यमान खो देता है। यह पता चला है कि मर्ज किए गए छिद्रों के अग्रदूत वास्तव में साइक्लोपियन आकार के तारे थे, जिन्हें ब्रह्मांड में लंबे समय तक पैदा नहीं होना चाहिए था। उनके द्वारा बाइनरी सिस्टम के गठन से एक और समस्या पैदा होती है। सुपरनोवा विस्फोट इतनी शक्तिशाली घटना है कि कोई भी करीबी वस्तु दूर फेंक दी जाएगी। दूसरे शब्दों में, LIGO ने वस्तुओं से गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया है, जिनकी उपस्थिति एक रहस्य बनी हुई है।

2018 के अंत में, इस तरह की वस्तुओं को ग्रीनविच इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के खगोल भौतिकीविद् निकोलाई गोर्कवी और नोबेल पुरस्कार विजेता जॉन माथेर द्वारा संपर्क किया गया था। उनकी गणना से पता चला कि दसियों सौर द्रव्यमान वाले ब्लैक होल एक गैलेक्टिक प्रभामंडल को जोड़ सकते हैं, जो अवलोकन के लिए व्यावहारिक रूप से अदृश्य रहेगा और साथ ही, आकाशगंगाओं की संरचना और गति में सभी विशिष्ट विसंगतियों को पैदा करेगा। ऐसा प्रतीत होता है, आकाशगंगा की दूर परिधि पर इतने बड़े ब्लैक होल की आवश्यक संख्या से कहाँ आते हैं? आखिरकार, विशाल सितारों का विशाल बहुमत केंद्र के करीब पैदा होता है और मर जाता है। गोर्कवी और माथर ने जो उत्तर दिया वह लगभग अविश्वसनीय है: ये ब्लैक होल "नहीं आए", एक निश्चित अर्थ में वे हमेशा ब्रह्मांड की शुरुआत से ही अस्तित्व में रहे हैं। ये दुनिया के विस्तार और संकुचन के अंतहीन क्रम में पिछले चक्र के अवशेष हैं।

ठोस रेखा आकाशगंगा के केंद्र की परिक्रमा कर रहे तारों और गैस के वास्तविक कक्षीय वेग को दर्शाती है; बिंदीदार - डार्क मैटर के प्रभाव के अभाव में अपेक्षित।

पुनर्जन्म के अवशेष

सामान्य तौर पर, ब्रह्मांड विज्ञान में बिग बाउंस एक नया मॉडल नहीं है, हालांकि यह अप्रमाणित है, जो ब्रह्मांड के विकास की कई अन्य परिकल्पनाओं के बराबर है। यह संभव है कि ब्रह्मांड के जीवन में, विस्तार की अवधि वास्तव में संकुचन द्वारा प्रतिस्थापित की जाती है, "बड़ा पतन" - और एक नया उछाल-विस्फोट, अगली पीढ़ी की दुनिया का जन्म। हालांकि, नए मॉडल में, ये चक्र ब्लैक होल द्वारा संचालित होते हैं, जो डार्क मैटर और डार्क एनर्जी दोनों के रूप में कार्य करते हैं - एक रहस्यमय पदार्थ या बल जो हमारे ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार का कारण बनता है।

यह माना जाता है कि पदार्थ को अवशोषित करके और एक दूसरे के साथ विलय करके, ब्लैक होल ब्रह्मांड के कुल द्रव्यमान का अधिक से अधिक संचय कर सकते हैं। इससे इसके विस्तार और फिर संकुचन में मंदी आनी चाहिए। दूसरी ओर, जब ब्लैक होल विलीन हो जाते हैं, तो उनके द्रव्यमान का एक महत्वपूर्ण हिस्सा गुरुत्वाकर्षण तरंगों की ऊर्जा से खो जाता है। इसलिए, परिणामी छेद अपने पूर्व शब्दों के योग से हल्का होगा (उदाहरण के लिए, LIGO द्वारा दर्ज की गई पहली गुरुत्वाकर्षण तरंग तब पैदा हुई थी जब 36 और 29 सौर द्रव्यमान वाले ब्लैक होल "केवल" के द्रव्यमान के साथ एक छेद के गठन के साथ विलीन हो जाते हैं। "62 सौर द्रव्यमान)। तो ब्रह्मांड भी द्रव्यमान खो सकता है, सिकुड़ सकता है और कभी भी बड़े ब्लैक होल से भर सकता है, जिसमें सबसे बड़ा - केंद्रीय एक भी शामिल है।

अंत में, ब्लैक होल के विलय की एक लंबी श्रृंखला के बाद, जब ब्रह्मांड के द्रव्यमान का एक महत्वपूर्ण हिस्सा गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में "रिसाव" करता है, तो यह सभी दिशाओं में बिखरना शुरू हो जाएगा। बाहर से यह एक विस्फोट की तरह दिखेगा - बिग बैंग। शास्त्रीय बिग रिबाउंड तस्वीर के विपरीत, पिछली दुनिया का पूर्ण विनाश ऐसे मॉडल में नहीं होता है, और नया ब्रह्मांड सीधे माता-पिता से कुछ वस्तुओं को प्राप्त करता है। सबसे पहले, ये सभी एक ही ब्लैक होल हैं, इसमें फिर से दोनों मुख्य भूमिकाएँ निभाने के लिए तैयार हैं - डार्क मैटर और डार्क एनर्जी दोनों।

महान अग्रदूत

तो, इस असामान्य तस्वीर में, डार्क मैटर बड़े ब्लैक होल बन जाते हैं, जो ब्रह्मांड से ब्रह्मांड को विरासत में मिले हैं। लेकिन हमें "केंद्रीय" ब्लैक होल के बारे में नहीं भूलना चाहिए, जो कि प्रत्येक ऐसी दुनिया में अपनी मृत्यु की पूर्व संध्या पर बनना चाहिए और अगले में बने रहना चाहिए।खगोल भौतिकीविदों द्वारा गणना से पता चला है कि हमारे आज के अंतरिक्ष में इसका द्रव्यमान अविश्वसनीय 6 x 1051 किलोग्राम, सभी बैरोनिक पदार्थों के द्रव्यमान का 1/20 तक पहुंच सकता है, और लगातार बढ़ सकता है। इसकी वृद्धि से अंतरिक्ष-समय का और अधिक तेजी से विस्तार हो सकता है और यह ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार के रूप में प्रकट हो सकता है।

बेशक, इस तरह के एक साइक्लोपियन द्रव्यमान की उपस्थिति से ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना में ध्यान देने योग्य असमानताओं की उपस्थिति होनी चाहिए। इस तरह की विविधता के लिए पहले से ही एक उम्मीदवार है - बुराई की खगोलीय धुरी। ये अपेक्षाकृत कमजोर हैं, लेकिन ब्रह्मांड के अनिसोट्रॉपी के बहुत खतरनाक संकेत हैं - संरचना जो खुद को सबसे बड़े पैमाने पर प्रकट करती है और किसी भी तरह से बिग बैंग और उसके बाद हुई हर चीज पर शास्त्रीय विचारों से सहमत नहीं है।

रास्ते में, विदेशी परिकल्पना भी एक और खगोलीय पहेली को हल करती है - सुपरमैसिव ब्लैक होल की अप्रत्याशित रूप से प्रारंभिक उपस्थिति की समस्या। ऐसी वस्तुएं बड़ी आकाशगंगाओं के केंद्रों में स्थित हैं और अज्ञात तरीकों से, ब्रह्मांड के अस्तित्व के पहले 1-2 अरब वर्षों में पहले से ही लाखों और यहां तक कि अरबों सौर द्रव्यमान में द्रव्यमान हासिल करने में कामयाब रहे हैं। यह स्पष्ट नहीं है कि, सिद्धांत रूप में, वे इतना अधिक पदार्थ कहाँ से प्राप्त कर सकते हैं, और इससे भी अधिक जब उनके पास इसे अवशोषित करने का समय हो सकता है। लेकिन "विरासत में मिले" ब्लैक होल के विचार के ढांचे के भीतर, इन सवालों को हटा दिया जाता है, क्योंकि उनके भ्रूण हमें पिछले ब्रह्मांड से मिल सकते थे।

यह अफ़सोस की बात है कि गोर्कवी की असाधारण परिकल्पना अभी भी केवल एक परिकल्पना है। इसे एक पूर्ण सिद्धांत बनने के लिए, यह आवश्यक है कि इसकी भविष्यवाणियां अवलोकन संबंधी डेटा के साथ मेल खाती हों - और ऐसे के साथ जिन्हें पारंपरिक मॉडलों द्वारा समझाया नहीं जा सकता है। बेशक, भविष्य के शोध से शानदार गणनाओं की वास्तविकता से तुलना करना संभव हो जाएगा, लेकिन निकट भविष्य में ऐसा स्पष्ट रूप से नहीं होगा। इसलिए, जबकि डार्क मैटर कहाँ छिपा है और डार्क एनर्जी क्या है, इस बारे में सवाल अनुत्तरित हैं।