ब्रह्मांड गलत निकला

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

ब्रह्मांड विज्ञानी एक गंभीर वैज्ञानिक समस्या का सामना कर रहे हैं, जो ब्रह्मांड के बारे में मानव ज्ञान की अपूर्णता को इंगित करता है। जटिलता ब्रह्मांड की विस्तार दर जैसी प्रतीत होने वाली तुच्छ चीज की चिंता करती है। तथ्य यह है कि विभिन्न विधियां अलग-अलग अर्थ दर्शाती हैं - और अभी तक कोई भी अजीब विसंगति की व्याख्या नहीं कर सकता है।

ब्रह्मांडीय रहस्य

वर्तमान में, मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल "लैम्ब्डा-सीडीएम" (ΛCDM) ब्रह्मांड के विकास और संरचना का सबसे सटीक वर्णन करता है। इस मॉडल के अनुसार, ब्रह्मांड में एक गैर-शून्य सकारात्मक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक (लैम्ब्डा शब्द) है जो त्वरित विस्तार का कारण बनता है। इसके अलावा, CDM सीएमबी (कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड) की देखी गई संरचना, ब्रह्मांड में आकाशगंगाओं के वितरण, हाइड्रोजन और अन्य प्रकाश परमाणुओं की प्रचुरता, और वैक्यूम विस्तार की दर की व्याख्या करता है। हालांकि, विस्तार दर में एक गंभीर विसंगति मॉडल में आमूल-चूल परिवर्तन की आवश्यकता का संकेत दे सकती है।

फ्रांसीसी नेशनल सेंटर फॉर साइंटिफिक रिसर्च एंड लेबोरेटरी फॉर द यूनिवर्स एंड पार्टिकल्स इन मोंटपेलियर के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी विवियन पौलिन का तर्क है कि इसका मतलब निम्नलिखित है: युवा ब्रह्मांड में कुछ महत्वपूर्ण हुआ है जिसके बारे में हम अभी तक नहीं जानते हैं। शायद यह एक अज्ञात प्रकार की डार्क एनर्जी या एक नए प्रकार के उप-परमाणु कणों से जुड़ी घटना थी। यदि मॉडल इसे ध्यान में रखता है, तो विसंगति गायब हो जाएगी।

संकट के कगार पर

ब्रह्मांड के विस्तार की दर को निर्धारित करने के तरीकों में से एक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि का अध्ययन करना है - बिग बैंग के 380 हजार साल बाद उत्पन्न अवशेष विकिरण। CDM का उपयोग CMB में बड़े उतार-चढ़ाव को मापकर हबल स्थिरांक प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। यह प्रत्येक मेगापार्सेक के लिए 67, 4 किलोमीटर प्रति सेकंड या लगभग तीन मिलियन प्रकाश वर्ष के बराबर निकला (ऐसी गति से, वस्तुएं एक दूसरे से उचित दूरी पर विचलन करती हैं)। इस मामले में, त्रुटि केवल 0.5 किलोमीटर प्रति सेकंड प्रति मेगापार्सेक है।

यदि हम एक अलग विधि का उपयोग करके समान मान प्राप्त करते हैं, तो यह मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल की वैधता की पुष्टि करेगा। वैज्ञानिकों ने मानक मोमबत्तियों की स्पष्ट चमक को मापा - ऐसी वस्तुएं जिनकी चमक हमेशा ज्ञात होती है। ऐसी वस्तुएं हैं, उदाहरण के लिए, टाइप Ia सुपरनोवा - सफेद बौने जो अब बड़े साथी सितारों से पदार्थ को अवशोषित नहीं कर सकते हैं और विस्फोट कर सकते हैं। मानक मोमबत्तियों की स्पष्ट चमक से, आप उनसे दूरी निर्धारित कर सकते हैं। समानांतर में, आप सुपरनोवा के रेडशिफ्ट को माप सकते हैं, यानी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य का स्पेक्ट्रम के लाल क्षेत्र में बदलाव। रेडशिफ्ट जितना अधिक होगा, उतनी ही तेज गति से वस्तु को प्रेक्षक से हटाया जाएगा।

इस प्रकार, ब्रह्मांड के विस्तार की दर निर्धारित करना संभव हो जाता है, जो इस मामले में प्रत्येक मेगापार्सेक के लिए 74 किलोमीटर प्रति सेकंड के बराबर हो जाता है। यह CDM से प्राप्त मूल्यों से मेल नहीं खाता। हालांकि, यह संभावना नहीं है कि एक माप त्रुटि विसंगति की व्याख्या कर सकती है।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा में सैद्धांतिक भौतिकी के कवली संस्थान के डेविड ग्रॉस के अनुसार कण भौतिकी में इस तरह की विसंगति को समस्या नहीं, बल्कि संकट कहा जाएगा। हालांकि, कई वैज्ञानिक इस आकलन से असहमत थे। स्थिति एक अन्य विधि से जटिल थी, जो प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन पर भी आधारित है, अर्थात्, बैरोनिक ध्वनिक दोलन - प्रारंभिक ब्रह्मांड को भरने वाले दृश्य पदार्थ के घनत्व में दोलन।ये कंपन प्लाज्मा ध्वनिक तरंगों के कारण होते हैं और हमेशा ज्ञात आयामों के होते हैं, जिससे वे मानक मोमबत्तियों की तरह दिखते हैं। अन्य मापों के साथ, वे हबल को CDM के अनुरूप स्थिरांक देते हैं।

नए मॉडल

ऐसी संभावना है कि टाइप I सुपरनोवा का उपयोग करते समय वैज्ञानिकों ने गलती की हो। दूर की वस्तु से दूरी निर्धारित करने के लिए, आपको दूरी की सीढ़ी बनाने की आवश्यकता है।

इस सीढ़ी का पहला पायदान सेफिड्स है - एक सटीक अवधि-चमकदार संबंध वाले चर तारे। सेफिड्स का उपयोग निकटतम प्रकार Ia सुपरनोवा से दूरी निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। एक अध्ययन में, सेफिड्स के बजाय, लाल दिग्गजों का उपयोग किया गया था, जो जीवन के एक निश्चित चरण में अधिकतम चमक तक पहुंचते हैं - यह सभी लाल दिग्गजों के लिए समान है।

नतीजतन, हबल स्थिरांक 69.8 किलोमीटर प्रति सेकंड प्रति मेगापार्सेक निकला। पेपर के लेखकों में से एक, शिकागो विश्वविद्यालय के वेंडी फ्रीडमैन कहते हैं, कोई संकट नहीं है।

लेकिन इस बयान पर भी सवाल उठाया गया था. H0LiCOW सहयोग ने गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग का उपयोग करके हबल स्थिरांक को मापा, एक ऐसा प्रभाव जो तब होता है जब एक विशाल शरीर अपने पीछे दूर की वस्तु से किरणों को मोड़ता है। उत्तरार्द्ध क्वासर हो सकता है - एक सुपरमैसिव ब्लैक होल द्वारा खिलाई गई सक्रिय आकाशगंगाओं के नाभिक। गुरुत्वाकर्षण लेंस के कारण, एक क्वासर की कई छवियां एक साथ दिखाई दे सकती हैं। इन छवियों की झिलमिलाहट को मापकर, वैज्ञानिकों ने 73.3 किलोमीटर प्रति सेकंड प्रति मेगापार्सेक का अद्यतन हबल स्थिरांक निकाला है। उसी समय, वैज्ञानिकों को अंतिम समय तक संभावित परिणाम का पता नहीं था, जो धोखाधड़ी की संभावना को बाहर करता है।

जब गैस ब्लैक होल के चारों ओर घूमती है तो प्राकृतिक मेसर से हबल स्थिरांक को मापने का परिणाम 74 किलोमीटर प्रति सेकंड प्रति मेगापार्सेक निकला। अन्य तरीकों ने 76.5 और 73.6 किलोमीटर प्रति सेकंड प्रति मेगापार्सेक दिया। ब्रह्मांड में पदार्थ के वितरण को मापने में भी समस्याएं उत्पन्न होती हैं, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के माप की तुलना में एक अलग मूल्य देता है।

यदि यह पता चलता है कि विसंगति माप त्रुटियों के कारण नहीं है, तो वर्तमान में उपलब्ध सभी डेटा की व्याख्या करने के लिए एक नए सिद्धांत की आवश्यकता होगी। एक संभावित समाधान ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार के कारण होने वाली डार्क एनर्जी की मात्रा को बदलना है। यद्यपि अधिकांश वैज्ञानिक भौतिकी को अद्यतन किए बिना करने के पक्ष में हैं, समस्या अनसुलझी बनी हुई है।