एक ब्रह्मांडीय शून्य हबल तनाव को हल करने में मदद कर सकता है – भौतिकी विश्व

आकाशगंगा के आसपास अंतरिक्ष का एक बड़ा, कम घनत्व वाला क्षेत्र आधुनिक ब्रह्मांड विज्ञान में सबसे रहस्यमय विसंगतियों में से एक की व्याख्या कर सकता है। हबल तनाव के रूप में जाना जाने वाला यह मुद्दा इस बात के परस्पर विरोधी मापों से उत्पन्न होता है कि ब्रह्मांड कितनी तेजी से फैल रहा है। अब, एक नए अध्ययन से पता चलता है कि एक स्थानीय ब्रह्मांडीय शून्य की उपस्थिति इस बेमेल को समझा सकती है, और ब्रह्मांड विज्ञान के मानक मॉडल की तुलना में टिप्पणियों के साथ समझौते में काफी सुधार करती है।

पोर्ट्समाउथ विश्वविद्यालय के ब्रह्मांडविज्ञानी और अध्ययन के सहयोगी इंद्रनील बनिक कहते हैं, “संख्यात्मक रूप से, विस्तार दर का स्थानीय माप प्रारंभिक ब्रह्मांड की अपेक्षा 8% अधिक है, जो माप अनिश्चितता से छह गुना अधिक है।” “यह ब्रह्मांड विज्ञान के सामने अब तक का सबसे गंभीर मुद्दा है।”

हबल स्थिरांक बताता है कि ब्रह्मांड कितनी तेजी से फैल रहा है और इसका अनुमान दो मुख्य तरीकों से लगाया जा सकता है। एक विधि में कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) का अवलोकन करके अतीत में दूर तक देखना शामिल है। यह वह विकिरण है जो बिग बैंग के तुरंत बाद उत्पन्न हुआ था और आज तक ब्रह्मांड में व्याप्त है। दूसरी विधि यह मापने के लिए कि हमारे अपने ब्रह्मांडीय पड़ोस में कितनी तेजी से अंतरिक्ष का विस्तार हो रहा है, अपेक्षाकृत पास की वस्तुओं, जैसे सुपरनोवा और आकाशगंगाओं के अवलोकन पर निर्भर करती है।

यदि ब्रह्माण्ड विज्ञान का मानक मॉडल सही है, तो इन दोनों दृष्टिकोणों से समान परिणाम मिलना चाहिए। लेकिन, वे ऐसा नहीं करते. इसके बजाय, स्थानीय माप से पता चलता है कि ब्रह्मांड प्रारंभिक-ब्रह्मांड डेटा द्वारा दिए गए विस्तार की तुलना में तेजी से विस्तार कर रहा है। इसके अलावा, यह असहमति इतनी बड़ी है कि इसे प्रायोगिक त्रुटि के रूप में खारिज नहीं किया जा सकता।

स्थानीय तिरछापन

एक संभावित व्याख्या यह है कि हमारे स्थानीय वातावरण के बारे में कुछ बातें परिणामों पर प्रतिकूल प्रभाव डाल रही हैं। बानिक बताते हैं, “विचार यह है कि हम ब्रह्मांड के एक ऐसे क्षेत्र में हैं जो लगभग एक अरब प्रकाश वर्ष की दूरी तक औसत से लगभग 20% कम घना है।” “रेडियो से लेकर एक्स-रे तक, लगभग पूरे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में विभिन्न प्रकार के स्रोतों की संख्या से स्थानीय शून्य के लिए वास्तव में बहुत सारे सबूत हैं।”

ऐसा शून्य सूक्ष्मता से प्रभावित करेगा कि हम आकाशगंगाओं के रेडशिफ्ट की व्याख्या कैसे करते हैं। यह आकाशगंगा के प्रकाश की तरंग दैर्ध्य का खिंचाव है जिससे पता चलता है कि आकाशगंगा कितनी तेजी से हमसे दूर जा रही है। कम घने (अपेक्षाकृत कम घनत्व वाले) क्षेत्र में, आसपास के सघन क्षेत्रों के गुरुत्वाकर्षण द्वारा आकाशगंगाएँ प्रभावी ढंग से बाहर की ओर खींची जाती हैं। यह गति ब्रह्मांड के समग्र विस्तार के कारण होने वाले रेडशिफ्ट को बढ़ाती है, जिससे स्थानीय विस्तार दर वास्तव में जितनी तेज है उससे अधिक तेज दिखाई देती है।

“इस तरह की उत्पत्ति [void] बानिक कहते हैं, ”प्रारंभिक ब्रह्मांड में मामूली कम घनत्व का पता लगाया जा सकता है, माना जाता है कि यह घनत्व में क्वांटम उतार-चढ़ाव से उत्पन्न हुआ था जब ब्रह्मांड बेहद युवा और घना था।” हालांकि, वह आगे कहते हैं, ”जितना बड़ा और गहरा शून्य देखा गया है वह मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल के अनुरूप नहीं है। आपको लगभग सौ मिलियन प्रकाश-वर्ष से बड़े पैमाने पर भविष्यवाणी की तुलना में तेजी से बढ़ने के लिए संरचना की आवश्यकता होगी।

सिद्धांत का परीक्षण

यह मूल्यांकन करने के लिए कि शून्य मॉडल डेटा के सामने टिकता है या नहीं, यूके के सेंट एंड्रयूज विश्वविद्यालय में बानिक और उनके सहयोगी वासिलियोस कलाइट्ज़िडिस ने इसकी तुलना ब्रह्मांड विज्ञान के सबसे सटीक माप उपकरणों में से एक: बेरियोन ध्वनिक दोलन (बीएओ) से की। ये आकाशगंगाओं के वितरण में सूक्ष्म तरंगें हैं जो प्रारंभिक ब्रह्मांड में ध्वनि तरंगों द्वारा बनाई गई थीं और फिर ठंडी होने पर अंतरिक्ष की बड़े पैमाने की संरचना में जम गईं।

चूँकि ये तरंगें एक विशिष्ट दूरी का पैमाना प्रदान करती हैं, इसलिए समय के साथ ब्रह्मांड का विस्तार कैसे हुआ, इसका पता लगाने के लिए इन्हें “मानक शासक” के रूप में उपयोग किया जा सकता है। विभिन्न दूरी पर देखे गए इस शासक के स्पष्ट आकार की तुलना करके, ब्रह्मांड विज्ञानी ब्रह्मांड के विस्तार के इतिहास का मानचित्र बना सकते हैं। महत्वपूर्ण रूप से, यदि हमारी आकाशगंगा एक शून्य के अंदर स्थित है, तो यह बदल जाएगा कि शासक स्थानीय रूप से कैसे दिखाई देता है, जिसका परीक्षण किया जा सकता है।

शोधकर्ताओं ने अपने मॉडल की भविष्यवाणियों की तुलना बीएओ के बीस वर्षों के अवलोकनों से की, और परिणाम आश्चर्यजनक हैं। बानिक कहते हैं, “पिछले बीस वर्षों में बीएओ के अवलोकन से पता चलता है कि शून्य मॉडल बिना किसी स्थानीय शून्य के ब्रह्मांड विज्ञान के मानक मॉडल की तुलना में लगभग एक सौ मिलियन गुना अधिक संभावित है।” “महत्वपूर्ण बात यह है कि इन सभी मॉडलों के पैरामीटर बीएओ डेटा पर विचार किए बिना तय किए गए थे, इसलिए हम वास्तव में प्रत्येक मॉडल की भविष्यवाणियों का परीक्षण कर रहे थे।”

आगे क्या छिपा है

जबकि शून्य मॉडल आशाजनक प्रतीत होता है, बानिक का कहना है कि अधिक डेटा की आवश्यकता है। “अपेक्षाकृत कम दूरी पर अतिरिक्त बीएओ अवलोकन से बहुत मदद मिलेगी क्योंकि यहीं पर स्थानीय शून्य का सबसे अधिक प्रभाव पड़ेगा।” अन्य आशाजनक तरीकों में आकाशगंगा के वेग को मापना और आकाशगंगा संख्या की गणना को परिष्कृत करना शामिल है। “मैं सुझाव दूंगा कि अगले पांच से दस वर्षों में इसकी अनिवार्य रूप से पुष्टि की जा सकती है, क्योंकि हम आखिरकार पास के ब्रह्मांड के बारे में बात कर रहे हैं।”

बानिक यह पता लगाने के लिए सुपरनोवा डेटा का भी विश्लेषण कर रहा है कि क्या हबल तनाव अधिक दूरी पर गायब हो जाता है। वे कहते हैं, “हम परीक्षण कर रहे हैं कि क्या हबल तनाव उच्च-रेडशिफ्ट या अधिक दूर के ब्रह्मांड में गायब हो जाता है, क्योंकि स्थानीय शून्य का इतनी दूर तक ज्यादा प्रभाव नहीं होगा।”

चुनौतियों के बावजूद, बानिक आशावादी बने हुए हैं। बेहतर सर्वेक्षणों और अधिक परिष्कृत मॉडलों के साथ, ब्रह्मांडविज्ञानी हबल तनाव के समाधान के करीब पहुंच सकते हैं।

शोध में वर्णित है रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी की मासिक सूचनाएँ।