नया डेटा डार्क मैटर के लिए संशोधित गुरुत्वाकर्षण स्पष्टीकरण का समर्थन करता है, जो शोधकर्ताओं के लिए बहुत आश्चर्य की बात है

डार्क मैटर एक बहुत अच्छा थ्योरी है। यह अवलोकन और कम्प्यूटेशनल डेटा के धन द्वारा समर्थित है, यही वजह है कि यह ब्रह्मांड विज्ञान के मानक मॉडल का हिस्सा है। लेकिन डार्क मैटर को प्रत्यक्ष रूप से नहीं देखा गया है, इसलिए कभी-कभी डार्क मैटर के प्रबल समर्थक भी विकल्पों को देखने के लिए प्रेरित होते हैं।

सबसे लोकप्रिय विकल्प संशोधित न्यूटनियन डायनेमिक्स (एमओएनडी) के रूप में जाना जाता है, जिसे संशोधित गुरुत्वाकर्षण भी कहा जाता है। डार्क मैटर के लिए हमारे पास जो सबूत हैं, वे मानते हैं कि गुरुत्वाकर्षण के बारे में हमारी समझ सही है। न्यूटनियन गुरुत्वाकर्षण और सामान्य सापेक्षता दोनों की टिप्पणियों द्वारा दृढ़ता से पुष्टि की गई है, इसलिए डार्क मैटर की धारणा पूरी तरह से उचित है। लेकिन MoND मानता है कि बुनियादी स्तर पर गुरुत्वाकर्षण के बारे में हमारी समझ थोड़ी गलत है।

रॉबर्ट डुबॉइस, एक इओट्वोस उपकरण के साथ। क्रेडिट: मिसौरी साइंस एंड टेक

न्यूटन और आइंस्टीन दोनों के गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत एक बुनियादी घटना पर निर्भर करते हैं जिसे के रूप में जाना जाता है मजबूत तुल्यता सिद्धांत। अर्थात्, किसी वस्तु का जड़त्वीय द्रव्यमान (यह गति में परिवर्तन का विरोध कैसे करता है) और उसका गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान (यह अन्य द्रव्यमानों को कैसे खींचता है) आनुपातिक हैं। इस सिद्धांत का नतीजा यह है कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में सभी पदार्थ समान दर से गिरते हैं। इस आशय की पुष्टि तथाकथित ईटवोस प्रयोगों द्वारा की गई है। मजबूत तुल्यता सिद्धांत 10 . में एक भाग के भीतर सत्य है¹⁴, जो वर्तमान अवलोकन सीमा है।

MoND के सबसे सामान्य संस्करणों में, किसी वस्तु का जड़त्वीय द्रव्यमान 'बाहरी क्षेत्र प्रभाव' के कारण गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के समानुपाती नहीं होता है। न्यूटोनियन भौतिकी में, किसी वस्तु का जड़त्वीय द्रव्यमान एक अंतर्निहित गुण है जो इसके चारों ओर किसी भी चीज़ से स्वतंत्र होता है। MoND में, जड़त्वीय द्रव्यमान वस्तु के गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के साथ-साथ शेष ब्रह्मांड से शुद्ध गुरुत्वाकर्षण खिंचाव पर निर्भर करता है। दूसरे शब्दों में, जड़त्वीय द्रव्यमान एक अंतर्निहित संपत्ति के बजाय एक आकस्मिक संपत्ति है।

प्रेक्षित गेलेक्टिक रोटेशन (बी) बनाम मानक भविष्यवाणी (ए)। क्रेडिट: फिल हिब्स

MoND को आकाशगंगाओं में पदार्थ की प्रेक्षित गति की व्याख्या करने के लिए पेश किया गया था, जो कि डार्क मैटर की शुरूआत के लिए एक प्रेरणा भी थी। अधिकांश आकाशगंगाओं में, अधिकांश दृश्य पदार्थ केंद्र के पास केंद्रित होते हैं। इसलिए आकाशगंगा के केंद्र के पास के तारे किनारे के पास के सितारों की तुलना में तेज़ी से आगे बढ़ने चाहिए, जैसे हमारे सौर मंडल के आंतरिक ग्रह बाहरी ग्रहों की तुलना में तेज़ी से चलते हैं। लेकिन हम जो देखते हैं वह यह है कि अधिकांश आकाशगंगाओं में तारे केंद्र से उनकी दूरी की परवाह किए बिना समान गति से चलते हैं। खगोल विज्ञान में, हम कहते हैं कि देखा गया घूर्णन वक्र भविष्यवाणी से मेल नहीं खाता है।

डार्क मैटर मॉडल में, इन वक्रों को इस तथ्य से समझाया जाता है कि डार्क मैटर आकाशगंगा के अधिकांश पदार्थ को समाहित करता है और आकाशगंगा को एक प्रभामंडल में घेरता है, इसलिए अधिकांश पदार्थनहीं हैकेंद्र में केंद्रित। MoND अन्य आकाशगंगाओं से गुरुत्वाकर्षण खिंचाव मानकर वक्रों की व्याख्या करता है, जो केंद्र से दूर सितारों के जड़त्वीय द्रव्यमान को मोड़ देता है, यही वजह है कि वे अपेक्षा से अधिक तेज़ी से आगे बढ़ते हैं।

घूर्णन वक्र शून्य पर केंद्रित होना चाहिए, लेकिन वे नहीं हैं। श्रेय: चाए, क्यू-ह्यून, और अन्य

लेकिन अगर एमओएनडी सही है, तो आकाशगंगा के घूर्णन वक्र और अन्य आस-पास की आकाशगंगाओं के वितरण के बीच एक संबंध होना चाहिए। यह वह जगह है जहां यह नया अध्ययन आता है। टीम ने 175 आकाशगंगाओं के घूर्णन वक्रों का अध्ययन करने के लिए स्पिट्जर फोटोमेट्री और सटीक रोटेशन वक्र (एसपीएआरसी) डेटाबेस का उपयोग किया। उन्होंने प्रत्येक आकाशगंगा के घूर्णन वक्र की तुलना आस-पास की आकाशगंगाओं के औसत वितरण से की। यदि डार्क मैटर मॉडल सही है, तो आस-पास की आकाशगंगाओं का वितरण रोटेशन वक्र को प्रभावित नहीं करना चाहिए। यदि MoND सही है, तो वितरण और परिणामी बाह्य क्षेत्र प्रभाव (EFE) वक्रों को प्रभावित करना चाहिए।

आश्चर्यजनक रूप से, चौंकाने वाली बात यह है कि उनके अध्ययन में भी इसका स्पष्ट प्रभाव पाया गया। सबसे मजबूत बाहरी क्षेत्रों वाली आकाशगंगाओं में, 8 से 11 सिग्मा के विश्वास के साथ EFE की पुष्टि की गई थी। प्रयोग आमतौर पर पुष्टि के रूप में लिया जाता है यदि प्रभाव 5 सिग्मा से ऊपर है। टीम ने कमजोर बाहरी क्षेत्रों वाली आकाशगंगाओं के लिए वक्र प्रभाव भी नहीं देखा। कुल मिलाकर यह एक अध्ययन के लिए वास्तव में अच्छा सबूत है। इसके अलावा, टीम को उम्मीद थी कि यह अध्ययन MoND का खंडन करेगा, इसलिए वे परिणामों से उतने ही हैरान हैं।

कुल मिलाकर यह एक आकर्षक अध्ययन है। यह डार्क मैटर का खंडन नहीं करता है, क्योंकि कई अध्ययन डार्क मैटर के प्रभावों का समर्थन करते हैं, लेकिन यह संशोधित गुरुत्वाकर्षण के एक पहलू का समर्थन करता है। यह एक अप्रत्याशित परिणाम है, और इसे और अधिक अध्ययन करने की आवश्यकता है। MoND लंबे समय से खगोलविदों के पक्ष में नहीं रहा है, लेकिन इस अध्ययन से पता चलता है कि हमें अभी तक इसके पतन की कथा पर विश्वास नहीं करना चाहिए।

संदर्भ:चाए, क्यू-ह्यून, एट अल। ' मजबूत तुल्यता सिद्धांत का परीक्षण: घूर्णी रूप से समर्थित आकाशगंगाओं में बाहरी क्षेत्र प्रभाव का पता लगाना । 'द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल904.1 (2020): 51.