ब्रह्मांड विज्ञानी ब्रह्मांड की वर्तमान विस्तार दर के अपने माप में एक स्पष्ट तनाव को समझने के लिए संघर्ष कर रहे हैं, जिसे हबल स्थिरांक के रूप में जाना जाता है। प्रारंभिक ब्रह्मांड के अवलोकन - ज्यादातर ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि - मुख्य रूप से सुपरनोवा से देर से ब्रह्मांड के अवलोकन के माध्यम से प्राप्त मूल्य की तुलना में काफी कम हबल स्थिरांक की ओर इशारा करते हैं। खगोलविदों की एक टीम ने डेटा में यह पता लगाने के लिए खोदा है कि इस तनाव को दूर करने का एक संभावित तरीका हबल स्थिरांक को समय के साथ विरोधाभासी रूप से विकसित करने की अनुमति देना है। यह परिणाम या तो नई भौतिकी की ओर इशारा कर सकता है...या सिर्फ डेटा की गलतफहमी की ओर इशारा कर सकता है।
यूनिवर्सिटी ऑफ मिशिगन डिपार्टमेंट ऑफ फिजिक्स के रिसर्च फेलो और अध्ययन के सह-लेखक एनरिको रिनाल्डी ने कहा, 'बात यह है कि देर से ब्रह्मांड के अवलोकन के लिए बड़े मूल्यों और प्रारंभिक ब्रह्मांड अवलोकन के लिए कम मूल्यों के बीच एक तनाव प्रतीत होता है।' 'इस पेपर में हमने जो प्रश्न पूछा है वह यह है: क्या होगा यदि हबल स्थिरांक स्थिर नहीं है? क्या होगा अगर यह वास्तव में बदल जाए?'
ब्रह्मांड की स्थिति में कुछ सड़ा हुआ है
ब्रह्मांड विज्ञानी हमारे ब्रह्मांड के मूलभूत गुणों को निर्धारित करने के लिए कई तरह की जांच और अवलोकन करते हैं। वे इसकी उम्र, इसकी सामग्री, इसकी विस्तार दर और बहुत कुछ मापने की कोशिश करते हैं। लगभग एक सदी की गहन छानबीन के बाद, उन ब्रह्मांड विज्ञानियों ने ब्रह्मांड का एक सुसंगत, सुसंगत मॉडल विकसित किया है। संक्षेप में, हमारा ब्रह्मांड लगभग 13.77 अरब वर्ष पुराना है, लगातार विस्तार कर रहा है, और ज्यादातर डार्क एनर्जी से बना है और गहरे द्रव्य - सितारों और ग्रहों जैसे सामान्य पदार्थ और गैस के बादलों के साथ ब्रह्मांड के अवयवों की एक चमकदार रोशनी वाली अल्पसंख्यक बनाते हैं।
डार्क एनर्जी और डार्क मैटर की वास्तविक प्रकृति के विशाल रहस्यों को छोड़कर, हाल के वर्षों में ब्रह्मांड विज्ञानी एक और निराशाजनक पहेली में चले गए हैं: विभिन्न जांच वर्तमान विस्तार दर के बारे में असहमत , हबल स्थिरांक के रूप में जाना जाता है।
युवा ब्रह्मांड के माप, जैसे कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (आफ्टरग्लो लाइट पैटर्न जो तब जारी किया गया था जब ब्रह्मांड 380,000 वर्ष पुराना था जब एक प्लाज्मा अवस्था से ठंडा हुआ था), हमें बताएं कि हबल स्थिरांक लगभग 68 किमी/सेकंड/ Mpc (जिसका अर्थ है कि हमारे सहूलियत बिंदु से दूर हर मिलियन पारसेक के लिए, ब्रह्मांड की विस्तार दर 68 किलोमीटर प्रति सेकंड बढ़ जाती है)।
लेकिन अधिक स्थानीय, देर से ब्रह्मांड माप, जैसे सुपरनोवा के अवलोकन, एक अलग उत्तर की ओर झुकते हैं: हबल स्थिरांक 74 किमी/सेकंड/एमपीसी की तरह।
बिन यह
जापान के राष्ट्रीय खगोलीय वेधशाला में सहायक प्रोफेसर मारिया डाइनोटी और जापान में उन्नत अध्ययन के लिए स्नातक विश्वविद्यालय, सोकेंडाई के नेतृत्व में खगोलविदों की एक टीम और यू.एस. अंतरिक्ष विज्ञान संस्थान में एक संबद्ध वैज्ञानिक इस विसंगति में और अधिक खोदा . काम मई में में प्रकाशित हुआ थाद एस्ट्रोफिजिकल जर्नल.
टीम ने अपना काम पर केंद्रित किया टाइप-1ए सुपरनोवा , जो एक विशेष प्रकार का विस्फोट होता है जो तब होता है जब सफेद बौने तारे एक साथी तारे से बहुत अधिक द्रव्यमान जमा करते हैं, जो एक भगोड़ा परमाणु संलयन घटना को ट्रिगर करता है। इस संलयन घटना में लगभग हर बार समान चमक होती है, इसलिए खगोलविद इन सुपरनोवा को 'मानक मोमबत्तियों' के रूप में उपयोग कर सकते हैं - क्योंकि वे जानते हैं कि सुपरनोवा कितना उज्ज्वल होना चाहिए, वे इसकी तुलना कर सकते हैं कि वे कितने उज्ज्वल दिखाई देते हैं और दूरी की गणना करते हैं . दूरियों की एक विस्तृत श्रृंखला में ऐसे कई मापों को मिलाकर, खगोलविद ब्रह्मांड के विस्तार के इतिहास की गणना कर सकते हैं।
टीम ने 1,000 से अधिक सुपरनोवा अवलोकनों की एक सूची का उपयोग किया और उन्हें अलग-अलग दूरी के डिब्बे में अलग कर दिया, जिसमें प्रत्येक बिन समान संख्या में सुपरनोवा का प्रतिनिधित्व करता था। फिर उन्होंने हबल स्थिरांक को मापने के लिए प्रत्येक बिन का उपयोग किया। मानक ब्रह्माण्ड संबंधी चित्र में, ब्रह्मांड के विकसित होने के साथ-साथ ब्रह्मांड की विस्तार दर लगातार बदल रही है, लेकिन हबल स्थिरांक एक निश्चित संख्या है - यह अभी ब्रह्मांड की विस्तार दर है।
सुपरनोवा के प्रत्येक बिन को एक ही हबल स्थिरांक देना चाहिए, लेकिन उनके विश्लेषण में शोधकर्ताओं ने हबल स्थिरांक को इतना स्थिर नहीं होने दिया - उन्होंने इस संभावना की अनुमति दी कि यह समय के साथ बदल सकता है। विभिन्न डिब्बे का उपयोग करके, वे यह देखने के लिए परीक्षण कर सकते हैं कि क्या हबल स्थिरांक अलग-अलग डिब्बे में स्थिर रहता है, या यदि यह वास्तव में भिन्न होता है।
'यदि यह स्थिर है, तो जब हम इसे अलग-अलग दूरी के डिब्बे से निकालते हैं तो यह अलग नहीं होना चाहिए। लेकिन हमारा मुख्य परिणाम यह है कि यह वास्तव में दूरी के साथ बदलता है,' रिनाल्डी ने कहा। 'हबल स्थिरांक के तनाव को आपके द्वारा उपयोग की जाने वाली वस्तुओं की दूरी पर इस स्थिरांक की कुछ आंतरिक निर्भरता द्वारा समझाया जा सकता है।'
बहुत स्थिर नहीं
अंततः, खगोलविदों ने अध्ययन में पाया कि मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल में थोड़ा सा लचीलापन जोड़कर - हबल को समय के साथ बदलने की अनुमति देकर - वे सुपरनोवा और ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि माप के बीच लगभग सभी तनाव को दूर कर सकते हैं। शोधकर्ता अपने विकसित हबल स्थिरांक को ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के समय में वापस लाने में सक्षम थे और उन परिणामों के साथ इसका मिलान करते थे।
'निकाले गए पैरामीटर अभी भी हमारे पास मौजूद मानक ब्रह्माण्ड संबंधी समझ के अनुकूल हैं,' उन्होंने कहा। 'लेकिन इस बार जब हम दूरी बदलते हैं तो वे थोड़ा सा बदलाव करते हैं, और यह छोटी सी पारी यह समझाने के लिए पर्याप्त है कि हमें यह तनाव क्यों है।'
नए परिणाम पूरी तरह से आश्चर्यजनक नहीं हैं। मॉडलों में अधिक जटिलता जोड़कर अलग-अलग टिप्पणियों को सहमत करना हमेशा संभव होता है। इस मामले में, शोधकर्ताओं ने एक नया चर जोड़ा - हबल निरंतर समय के साथ कितनी जल्दी बदलता है - और वे हबल स्थिरांक के शुरुआती और देर से माप को जोड़ने का एक तरीका खोजने में सक्षम थे। इसके अलावा, काम को इस अलग हबल स्थिरांक का सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण माप नहीं मिला। यद्यपि वे ब्रह्माण्ड संबंधी अवलोकनों में तनाव को दूर करने में सक्षम थे, वे निर्णायक रूप से यह नहीं कह पाए कि हबल स्थिरांक समय के साथ बदल रहा है।
ये परिणाम, यदि वे पकड़ में आते हैं, तो सिद्धांतकारों को हबल निरंतर तनाव की व्याख्या करने के लिए ब्रह्मांड में नई भौतिकी को पेश करने का मार्ग दे सकते हैं। या इसका मतलब यह भी हो सकता है कि सुपरनोवा 'मानक' के रूप में नहीं हैं जैसा कि हम सोचते हैं कि वे हैं, और शायद हबल स्थिरांक के उन मापों को खराब करने के लिए कुछ पूर्वाग्रह टिप्पणियों में रेंग रहे हैं।