ब्रह्मांड सितारों, आकाशगंगाओं और नीहारिकाओं से भरा एक अंतहीन अंतहीन समुद्र है। इसमें, हम पैटर्न और नक्षत्र देखते हैं जिन्होंने पूरे इतिहास में कहानियों को प्रेरित किया है। लेकिन एक ब्रह्मांडीय पैटर्न है जिसे हम अभी भी नहीं समझ पाए हैं। एक प्रश्न जो अनुत्तरित है: ब्रह्मांड का आकार क्या है? हमने सोचा था कि हम जानते हैं, लेकिन नए शोध अन्यथा सुझाव देते हैं, और यह ब्रह्मांड विज्ञान में संकट की ओर इशारा कर सकता है।
टॉलेमी के ब्रह्मांड को दिखाते हुए 1600 के दशक का चित्र। क्रेडिट: कांग्रेस का पुस्तकालय
कई शुरुआती खगोलविदों ने माना कि ब्रह्मांड सितारों का एक क्षेत्र है, जो सौर मंडल को घेरता है और एक निश्चित, अचल पृथ्वी पर केंद्रित है। लेकिन सदियों से खगोलविदों ने पाया कि हमारा सूर्य आकाशगंगा के भीतर अरबों में से केवल एक था, और अनगिनत आकाशगंगाएँ अरबों प्रकाश-वर्ष अंतरिक्ष में बिखरी हुई थीं। सृष्टि के आकार का प्रश्न एक विवादास्पद मुद्दा लग रहा था। खाली जगह में तारे और आकाशगंगाएँ मौजूद थीं। खाली कैनवास के अलावा और क्या हो सकता है: सपाट, यूक्लिडियन, और संरचना से रहित।
फिर 1900 की शुरुआत में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने सामान्य सापेक्षता के अपने सिद्धांत को विकसित किया। इसमें स्पेस कोई कोरा कैनवास नहीं था। यह ब्रह्मांड में द्रव्यमान की स्थिति और गति के आधार पर मोड़ और खिंचाव, मोड़ और विकृत कर सकता है। इन स्थानिक विकृतियों ने प्रकाश और पदार्थ को विक्षेपित कर दिया, जिससे प्रभाव को हम गुरुत्वाकर्षण कहते हैं। सापेक्षता के साथ, अंतरिक्ष विभिन्न आकार ले सकता है। तब यह संभव था कि ब्रह्मांड का समग्र ब्रह्मांडीय आकार हो सकता है, जैसे कि पृथ्वी पूरी तरह से गोल है।
बहुत व्यापक रूप से, सामान्य सापेक्षता ब्रह्मांड को तीन आकारों में से एक होने की अनुमति देगी: फ्लैट, बंद, या खुला।
ब्रह्मांड के संभावित आकार। क्रेडिट: नासा
फ्लैट वह तरीका है जिससे हम अपने दैनिक जीवन में जगह के बारे में सोचते हैं। यह यूक्लिडियन स्थान है जिसके बारे में हम स्कूल में सीखते हैं। समतल स्थान सभी दिशाओं में समान रूप से फैला हुआ है, और प्रकाश के दो समानांतर पुंज हमेशा समानांतर रहेंगे।
खुली जगह की कल्पना काठी के आकार के रूप में की जा सकती है। यह इस तरह से झुकता है कि जैसे ही आप बाहर की ओर बढ़ते हैं, यह अलग हो जाता है। शुरू में समानांतर में प्रकाश के दो पुंज धीरे-धीरे अलग हो जाते थे, जैसे ही वे ब्रह्मांड को पार करते थे, एक दूसरे से थोड़ा दूर हो जाते थे।
बंद स्थान आमतौर पर गोलाकार होता है। यह विस्तार के रूप में अभिसरण करता है, ताकि प्रकाश की समानांतर किरणें अंततः पृथ्वी पर देशांतर की रेखाओं की तरह एक-दूसरे से मिलें और एक-दूसरे को पार करें।
यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि इनमें से किसी का भी इस तथ्य से कोई लेना-देना नहीं है कि संपूर्ण ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है। ब्रह्मांडीय विस्तार का मतलब है कि अंतरिक्ष में बिंदु समय के साथ फैल रहे हैं। ब्रह्मांड का आकार अंतरिक्ष के आकार से संबंधित है। एक गोलाकार गुब्बारा फुलाए जाने पर फैल सकता है, जैसे एक सपाट रबर शीट को फैलाया जा सकता है और सपाट रह सकता है। तो हमारा विस्तृत ब्रह्मांड सपाट, खुला या बंद हो सकता है।
चूँकि अंतरिक्ष की वक्रता द्रव्यमान की उपस्थिति से प्रभावित होती है, ब्रह्मांड का समग्र आकार उसके भीतर पदार्थ के औसत घनत्व पर निर्भर करता है। सामान्य सापेक्षता में यह मान घनत्व पैरामीटर द्वारा दिया जाता है, जो ब्रह्मांड के समतल होने के लिए आवश्यक 'महत्वपूर्ण घनत्व' के लिए देखे गए घनत्व का अनुपात है। यदि घनत्व पैरामीटर 1 है, तो ब्रह्मांड समतल है। यदि यह 1 से अधिक है तो यह बंद है, और यदि घनत्व पैरामीटर 1 से कम है तो यह खुला है। ब्रह्मांडीय घनत्व के मापन ने लगातार 1 का मान दिया है। अवलोकन की सीमा तक, ब्रह्मांड सपाट है, जैसा कि हमें लंबे समय से संदेह है .
ब्रह्मांडीय आकार से प्रभावित सीएमबी की उपस्थिति। श्रेय: NASA/WMAP विज्ञान टीम
लेकिन ब्रह्मांड के आकार को मापने का एक और तरीका है, और वह है बहुत दूर की वस्तुओं के स्पष्ट आकार को देखना। यह सब प्रकाश के समानांतर पुंजों के व्यवहार पर वापस आता है। समतल ब्रह्मांड में समानांतर रेखाएँ समानांतर रहती हैं, इसलिए दूर की आकाशगंगा के दो किनारों से आने वाला प्रकाश एक सीधी रेखा में हम तक पहुँचता है। एक दूसरे के सापेक्ष उनके कोण समान रहते हैं, और इसलिए आकाशगंगा अपने वास्तविक आकार के रूप में प्रकट होती है।
यदि ब्रह्मांड खुला है, तो समानांतर रेखाएं दूरी के साथ अलग हो जाती हैं। इसलिए हमारी दूर की आकाशगंगा से प्रकाश हम तक पहुँचते ही अधिक समानांतर हो जाता है। इसका मतलब है कि आकाशगंगा उससे छोटी दिखाई देगी। यदि ब्रह्मांड बंद है, तो प्रकाश का विपरीत झुकाव होता है, और आकाशगंगा उससे बड़ी दिखाई देती है।
में प्रकाशित एक नए पेपर मेंप्रकृति, एक टीम ने आकाशगंगाओं को नहीं, बल्कि कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) के भीतर के उतार-चढ़ाव को देखा। सीएमबी बिग बैंग से बचा हुआ प्रकाश है, और यह सबसे दूर का प्रकाश है जिसे हम ब्रह्मांड में देख सकते हैं। इस वजह से, यह ब्रह्मांड के आकार से सबसे अधिक प्रभावित होने वाला प्रकाश है। सीएमबी में उतार-चढ़ाव का पैमाना ब्रह्मांड में डार्क मैटर और डार्क एनर्जी की मात्रा से निर्धारित होता है, जिसे हम जानते हैं, इसलिए हम जानते हैं कि उतार-चढ़ाव कितना बड़ा होना चाहिए। जब टीम ने प्लैंक अंतरिक्ष यान से सीएमबी डेटा का विश्लेषण किया, तो उन्होंने पाया कि उतार-चढ़ाव अपेक्षा से अधिक थे। इसका मतलब है कि 99% निश्चितता के भीतर ब्रह्मांड बंद है, सपाट नहीं।
यह नया शोध ब्रह्मांड को सपाट दिखाने वाले कई पिछले अध्ययनों का खंडन करता है। प्लैंक डेटा में कुछ व्यवस्थित त्रुटि हो सकती है जो ब्रह्मांड को घुमावदार बना रही है, लेकिन यदि शोध सटीक है तो यह हमारी समझ में अंतर की ओर इशारा करता है। अभी के लिए, ब्रह्मांड का आकार अस्पष्ट है।
स्रोत: एक बंद ब्रह्मांड के लिए प्लैंक साक्ष्य और ब्रह्मांड विज्ञान के लिए एक संभावित संकट , डि वैलेंटिनो, ई।, एट अल द्वारा।
