भारतीय समूह ने ब्रह्मांड विस्तार विवाद को निपटाने के लिए मौलिक नया तरीका प्रस्तावित किया है

जबकि अध्ययन की भविष्यवाणियों का परीक्षण केवल 2040 के दशक में किया जा सकता है, उनकी विधि “ब्रह्मांड संबंधी मापदंडों का एक स्वतंत्र माप प्रदान करेगी,” भारतीय विज्ञान शिक्षा और अनुसंधान संस्थान (आईआईएसईआर), मोहाली के एक खगोल भौतिकीविद् जसजीत सिंह बागला ने कहा।

हबल स्थिरांक को मापना

हबल स्थिरांक के मान की गणना करने के लिए दो विवरणों की आवश्यकता होती है: पर्यवेक्षक और खगोलीय पिंडों के बीच की दूरी, और वह वेग जिस पर ये वस्तुएं ब्रह्मांड के विस्तार के परिणामस्वरूप पर्यवेक्षक से दूर जा रही हैं।

अब तक, वैज्ञानिकों ने ये विवरण प्राप्त करने के लिए तीन तरीकों का उपयोग किया है:

1: वे तुलना करते हैं किसी तारे की देखी गई चमक को उसकी अपेक्षित चमक के साथ यह पता लगाने के लिए कि वह कितनी दूर हो सकता है। फिर वे मापते हैं कि ब्रह्मांड के विस्तार से तारे से प्रकाश की तरंग दैर्ध्य कितनी बढ़ गई है – यानी रेडशिफ्ट – यह पता लगाने के लिए कि यह कितना दूर जा रहा है।

2: वे हबल स्थिरांक का अनुमान लगाने के लिए कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) – बिग बैंग घटना से बचा हुआ विकिरण – में परिवर्तन का उपयोग करते हैं।

3: वे गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उपयोग करते हैं, स्पेसटाइम में तरंगें यह तब उत्पन्न होता है जब विशाल खगोलीय पिंड – जैसे न्यूट्रॉन तारे या ब्लैक होल – एक दूसरे से टकराते हैं। डिटेक्टर जो गुरुत्वाकर्षण तरंगों का निरीक्षण करते हैं डेटा रिकॉर्ड करें वक्र के रूप में.

इन वक्रों के आकार का उपयोग करके, खगोलशास्त्री टकराव से निकलने वाली ऊर्जा की मात्रा की गणना कर सकते हैं। जब तरंगें पृथ्वी पर पहुंचीं तो उनमें मौजूद ऊर्जा की मात्रा के साथ इसकी तुलना करने से शोधकर्ताओं को इन वस्तुओं और पृथ्वी के बीच की दूरी का अनुमान लगाने की अनुमति मिलती है। वे दूर जाने की गति प्राप्त करने के लिए रेडशिफ्ट का उपयोग करते हैं।

विसंगति

पहली और तीसरी विधि के मापन से पता चला है कि हबल स्थिरांक दूसरी विधि से प्राप्त इकाई से लगभग दो इकाई अधिक है।

नए अध्ययन के लेखक और आईसीटीएस के खगोल भौतिकीविद् परमेश्वरन अजित ने कहा कि यह विसंगति इस्तेमाल की गई विधियों में गलती के कारण हो सकती है – या यह संकेत दे सकता है कि हबल स्थिरांक समय के साथ विकसित हो रहा है।

यह संभावना इसलिए उत्पन्न होती है क्योंकि तीन विधियाँ हबल स्थिरांक को मापती हैं विभिन्न चरण ब्रह्मांड का: सीएमबी तरीका बहुत युवा ब्रह्मांड पर आधारित है जबकि अन्य दो पुराने ब्रह्मांड पर आधारित हैं (यानी आज के ब्रह्मांड के करीब)।

लेंसयुक्त गुरुत्वाकर्षण तरंगें

1919 में, जब पूर्ण सूर्य ग्रहण के कारण आकाश में अंधेरा छा गया, आर्थर एडिंगटन खगोलविदों के एक समूह को ग्रहण की अवधि के लिए एक तारा समूह की तस्वीर लेने के लिए अफ्रीका के पश्चिमी तट से दूर एक द्वीप पर ले गए। वापस इंग्लैंड में, उन्होंने इन तस्वीरों का विश्लेषण किया और कुछ उल्लेखनीय पाया: सूर्य का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र इसके माध्यम से गुजरने वाली तारों की रोशनी को झुका रहा था।

एडिंगटन ने देखा था गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग प्रकाश का। 2021 में, शोधकर्ता अमेरिका और इटली में तीन गुरुत्वाकर्षण-तरंग डिटेक्टरों के साथ काम कर रहे हैं इसका प्रस्ताव रखा प्रकाश की तरह, गुरुत्वाकर्षण तरंगें भी विशाल वस्तुओं के पास से गुजरते समय मुड़ सकती हैं।

वैज्ञानिकों को अभी तक लेंसयुक्त गुरुत्वाकर्षण तरंगें नहीं मिली हैं, लेकिन यह विश्वास करने का अच्छा कारण है कि वे अगले दो दशकों में मिल जाएंगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि वर्तमान अध्ययन के लेखकों के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण-तरंग डिटेक्टरों की आने वाली पीढ़ी के प्रति वर्ष लगभग दस लाख गुरुत्वाकर्षण तरंगों को महसूस करने में सक्षम होने की उम्मीद है।

तर्क यह है कि जबकि लेंसयुक्त गुरुत्वाकर्षण तरंगें लगभग 0.1% समय में घटित होने की उम्मीद है, एक दशक के अवलोकन के बाद उनमें से हजारों सामने आनी चाहिए।

डिटेक्टर लेंसयुक्त गुरुत्वाकर्षण तरंगों को समय विलंब के साथ एक ही तरंग की कई प्रतियों के रूप में ‘देखते’ हैं। वर्तमान अध्ययन तब शुरू हुआ जब 2019-2022 में प्रोफेसर अजित के साथ पोस्टडॉक्टरल फेलो और वर्तमान में IUCAA में एक संकाय सदस्य शाश्वत जे. कपाड़िया ने सोचा कि क्या सभी लेंस तरंगों के संग्रह और उनके समय की देरी का विश्लेषण करने पर “दर की छाप” हो सकती है। ब्रह्माण्ड के विस्तार का”

उन्होंने एक प्रारंभिक मॉडल बनाया। प्रोफेसर अजित के डॉक्टरेट छात्र और वर्तमान अध्ययन के प्रमुख लेखक सौविक जना ने इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए इस पर काम किया है कि संख्या लेंस द्वारा देखी गई गुरुत्वाकर्षण तरंगों पर निर्भर करेगा विस्तार की दर ब्रह्माण्ड का।

एक स्वतंत्र जांच

प्रोफेसर अजीत ने कहा, विधि की ताकत, ब्रह्मांड के विस्तार के मध्यवर्ती चरणों से हबल स्थिरांक का स्वतंत्र रूप से अनुमान लगाने की क्षमता है। श्री जना ने कहा कि यह विधि अन्य ब्रह्माण्ड संबंधी मापदंडों को निर्धारित करने में भी मदद कर सकती है, जैसे कि पदार्थ का घनत्व.

टाटा इंस्टीट्यूट ऑफ फंडामेंटल रिसर्च, मुंबई से सेवानिवृत्त खगोल भौतिकीविद् एआर राव ने अध्ययन को “आकर्षक” कहा। उनके अनुसार, यह गुरुत्वाकर्षण तरंगों का एक महत्वपूर्ण ब्रह्माण्ड संबंधी उपयोग प्रदान करता है।

“गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता पिछले दशक में क्यूरियो के रूप में लगाया गया था। यह किसी अन्य चीज़ को मापने के लिए उनके खगोलीय उपयोग का प्रस्ताव करने वाले पहले दस्तावेज़ों में से एक है, ”उन्होंने कहा।

शोर अनुपात करने के लिए संकेत

प्रोफेसर बागला ने भी अध्ययन की सराहना की, लेकिन कहा कि विधि के सफल होने के लिए, भविष्य के अनुसंधान को गुरुत्वाकर्षण तरंगों के स्रोत की पहचान करते समय संभवतः कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात को ध्यान में रखना होगा।

उनके अनुसार, यह जना एट अल के बाद से विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। अपनी पद्धति में किसी भी विद्युत चुम्बकीय-तरंग समकक्ष का उपयोग न करें – पृथ्वी से स्रोतों की दूरी और उनकी दूर जाने की गति की पहचान करने की पारंपरिक विधि।

इस बीच, यूसीएसबी में भौतिकी के सह-लेखक और सहायक प्रोफेसर तेजस्वी वेणुमाधव के अनुसार, टीम अपनी पद्धति के अन्य उपयोगों की खोज कर रही है – जिसमें “डार्क मैटर कण की प्रकृति” की जांच करने का प्रयास भी शामिल है।

सायंतन दत्ता (वे/वे) एक क्वीयर-ट्रांस फ्रीलांस विज्ञान लेखक, संचारक और पत्रकार हैं। वे वर्तमान में नारीवादी मल्टीमीडिया विज्ञान सामूहिक TheLifeofScience.com के साथ काम करते हैं और @queersprings पर ट्वीट करते हैं।