हबल से सटीक नए माप ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार की पुष्टि करते हैं। अभी भी नहीं पता कि ऐसा क्यों हो रहा है
1920 के दशक में, एडविन हबल ने अभूतपूर्व रहस्योद्घाटन किया कि ब्रह्मांड विस्तार की स्थिति में था। मूल रूप से . के परिणाम के रूप में भविष्यवाणी की गई थी सामान्य सापेक्षता का आइंस्टीन का सिद्धांत , इस पुष्टि के कारण जिसे के नाम से जाना जाने लगा हबल कांस्टेंट . सुनिश्चित दशकों में, और अगली पीढ़ी के दूरबीनों की तैनाती के लिए धन्यवाद - जैसे उपयुक्त-नामित हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी (HST) - वैज्ञानिकों को इस कानून को संशोधित करने के लिए मजबूर किया गया है।
संक्षेप में, पिछले कुछ दशकों में, अंतरिक्ष में (और समय में गहराई से) देखने की क्षमता ने खगोलविदों को इस बारे में अधिक सटीक माप करने की अनुमति दी है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड कितनी तेजी से विस्तारित हुआ। और धन्यवाद a नया सर्वेक्षण हबल का उपयोग करते हुए, खगोलविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ब्रह्मांड की विस्तार दर का अब तक का सबसे सटीक माप करने में सक्षम है।
यह सर्वेक्षण द्वारा किया गया था राज्य के समीकरण के लिए सुपरनोवा H0 (SH0ES) टीम, खगोलविदों का एक अंतरराष्ट्रीय समूह जो 2005 से हबल कॉन्स्टेंट की सटीकता को परिष्कृत करने की खोज में है। समूह का नेतृत्व एडम रीस द्वारा किया जाता है अंतरिक्ष दूरबीन विज्ञान संस्थान (एसटीएससीआई) और जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय , और के सदस्य शामिल हैं अमेरिकी प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय , NS नील्स बोहर संस्थान , NS राष्ट्रीय ऑप्टिकल खगोल विज्ञान वेधशाला , और कई प्रतिष्ठित विश्वविद्यालय और अनुसंधान संस्थान।
उस गहराई का चित्रण जिसके द्वारा हबल ने ब्रह्मांड के युग की इकाइयों में पूर्व डीप फील्ड पहलों में आकाशगंगाओं का चित्रण किया था। श्रेय: NASA और ए. फ़ील्ड (STScI)
अध्ययन जो उनके निष्कर्षों का वर्णन करता है हाल ही में दिखाई दियाद एस्ट्रोफिजिकल जर्नलहक के तहत ' रेडशिफ्ट पर आईए सुपरनोवा डिस्टेंस टाइप करें> 1.5 . सेहबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शीबहु-चक्र खजाना कार्यक्रम: प्रारंभिक विस्तार दर '. अपने अध्ययन के लिए, और अपने दीर्घकालिक लक्ष्यों के अनुरूप, टीम ने एक नई और अधिक सटीक 'दूरी सीढ़ी' बनाने की मांग की।
यह उपकरण है कि कैसे खगोलविदों ने पारंपरिक रूप से ब्रह्मांड में दूरियों को मापा है, जिसमें सेफिड चर जैसे दूरी मार्करों पर भरोसा करना शामिल है - स्पंदित तारे जिनकी दूरियों को उनकी स्पष्ट चमक के साथ उनकी आंतरिक चमक की तुलना करके अनुमान लगाया जा सकता है। इन मापों की तुलना उस तरह से की जाती है जिस तरह से दूर आकाशगंगाओं से प्रकाश को फिर से स्थानांतरित किया जाता है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि आकाशगंगाओं के बीच का स्थान कितनी तेजी से बढ़ रहा है।
इसी से हबल स्थिरांक प्राप्त होता है। अपनी दूर की सीढ़ी बनाने के लिए, रीस और उनकी टीम ने का उपयोग करके लंबन मापन किया हबल का वाइड फील्ड कैमरा 3 (WFC3) आकाशगंगा में आठ नव-विश्लेषण किए गए सेफिड चर सितारों का। ये तारे पहले अध्ययन किए गए किसी भी अध्ययन की तुलना में लगभग 10 गुना दूर हैं - पृथ्वी से 6,000 और 12,000 प्रकाश वर्ष के बीच - और लंबे अंतराल पर स्पंदित होते हैं।
सटीकता सुनिश्चित करने के लिए जो इन सितारों के झगड़ों के लिए जिम्मेदार होगा, टीम ने एक नई विधि भी विकसित की, जहां हबल चार साल के लिए हर छह महीने में एक मिनट में एक हजार बार एक तारे की स्थिति को मापेगा। इसके बाद टीम ने इन आठ सितारों की चमक की तुलना अधिक दूर के सेफिड्स से की ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे अन्य आकाशगंगाओं की दूरी की गणना अधिक सटीकता के साथ कर सकते हैं।
तीन चरणों को दर्शाने वाला चित्रण खगोलविदों ने ब्रह्मांड की विस्तार दर (हबल स्थिरांक) को एक अभूतपूर्व सटीकता से मापने के लिए उपयोग किया, जिससे कुल अनिश्चितता 2.3 प्रतिशत तक कम हो गई। श्रेय: NASA/ESA/A. फील्ड (एसटीएससीआई)/और ए रीस (एसटीएससीआई/जेएचयू)
नई तकनीक का उपयोग करते हुए, हबल दूसरों के सापेक्ष इन सितारों की स्थिति में परिवर्तन को पकड़ने में सक्षम था, जिसने चीजों को बहुत सरल बना दिया। जैसा कि रीस ने नासा में समझाया था प्रेस विज्ञप्ति :
'यह विधि लंबन के कारण अत्यंत छोटे विस्थापन को मापने के लिए बार-बार अवसरों की अनुमति देती है। आप न केवल कैमरे पर एक ही स्थान पर, बल्कि हजारों बार से अधिक, माप में त्रुटियों को कम करते हुए, दो सितारों के बीच के अंतर को माप रहे हैं।'
पिछले सर्वेक्षणों की तुलना में, टीम विश्लेषण किए गए सितारों की संख्या को 10 गुना अधिक दूर तक बढ़ाने में सक्षम थी। हालांकि, उनके परिणामों ने यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) प्लैंक उपग्रह द्वारा प्राप्त किए गए परिणामों का भी खंडन किया, जो माप रहा है ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि (सीएमबी) - बिग बैंग द्वारा बनाया गया बचा हुआ विकिरण - चूंकि इसे 2009 में तैनात किया गया था।
सीएमबी का मानचित्रण करके, प्लैंक प्रारंभिक ब्रह्मांड के दौरान ब्रह्मांड के विस्तार का पता लगाने में सक्षम है - लगभग। बिग बैंग के 378,000 साल बाद। प्लैंक के परिणाम ने भविष्यवाणी की कि हबल स्थिरांक मान अब 67 किलोमीटर प्रति सेकंड प्रति मेगापार्सेक (3.3 मिलियन प्रकाश-वर्ष) होना चाहिए, और प्रति मेगापारसेक 69 किलोमीटर प्रति सेकंड से अधिक नहीं हो सकता है।
ब्रह्मांड की बिग बैंग टाइमलाइन। कॉस्मिक न्यूट्रिनो उस समय सीएमबी को प्रभावित करते हैं जिस समय यह उत्सर्जित हुआ था, और भौतिकी आज तक उनके बाकी विकास का ध्यान रखती है। श्रेय: NASA/JPL-कैल्टेक/A. काशलिंस्की (जीएसएफसी)।
उनके सर्वेक्षण के आधार पर, रीस की टीम ने 73 किलोमीटर प्रति सेकंड प्रति मेगापार्सेक का मान प्राप्त किया, जो 9% की एक विसंगति है। अनिवार्य रूप से, उनके परिणाम इंगित करते हैं कि प्रारंभिक ब्रह्मांड के अवलोकनों की तुलना में आकाशगंगाएं तेज गति से आगे बढ़ रही हैं। क्योंकि हबल डेटा इतना सटीक था, खगोलविद दो परिणामों के बीच के अंतर को किसी एकल माप या विधि में त्रुटियों के रूप में खारिज नहीं कर सकते। जैसा कि रीस ने समझाया:
'समुदाय वास्तव में इस विसंगति के अर्थ को समझने के साथ जूझ रहा है ... दोनों परिणामों का कई तरीकों से परीक्षण किया गया है, इसलिए असंबंधित गलतियों की एक श्रृंखला को छोड़कर। यह संभावना बढ़ रही है कि यह कोई बग नहीं बल्कि ब्रह्मांड की एक विशेषता है।'
इसलिए ये नवीनतम परिणाम बताते हैं कि ब्रह्मांड में कुछ पहले की अज्ञात शक्ति या कुछ नई भौतिकी काम कर सकती है। स्पष्टीकरण के संदर्भ में, रीस और उनकी टीम ने तीन संभावनाओं की पेशकश की है, जिनमें से सभी को ब्रह्मांड के 95% के साथ करना है जिसे हम नहीं देख सकते हैं (यानी डार्क मैटर और डार्क एनर्जी)। 2011 में, रीस और दो अन्य वैज्ञानिकों को उनकी 1998 की खोज के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था कि ब्रह्मांड विस्तार की त्वरित दर में था।
इसके अनुरूप, उनका सुझाव है कि डार्क एनर्जी बढ़ती ताकत के साथ आकाशगंगाओं को आगे बढ़ा सकती है। एक और संभावना यह है कि वहाँ एक अनदेखा उप-परमाणु कण है जो न्यूट्रिनो के समान है, लेकिन उप-परमाणु बलों के बजाय गुरुत्वाकर्षण द्वारा सामान्य पदार्थ के साथ बातचीत करता है। ये 'बाँझ न्यूट्रिनो' प्रकाश की गति के करीब यात्रा करेंगे और सामूहिक रूप से 'डार्क रेडिएशन' के रूप में जाने जा सकते हैं।
यह दृष्टांत ब्रह्मांड के विकास को दर्शाता है, बाईं ओर बिग बैंग से लेकर दाईं ओर आधुनिक समय तक। साभार: नासा
इनमें से किसी भी संभावना का मतलब यह होगा कि प्रारंभिक ब्रह्मांड की सामग्री अलग थी, इस प्रकार हमारे ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल पर पुनर्विचार करने के लिए मजबूर होना पड़ा। वर्तमान में, रीस और उनके सहयोगियों के पास कोई जवाब नहीं है, लेकिन उनके माप को ठीक करना जारी रखने की योजना है। अब तक, SHOES टीम ने हबल कॉन्स्टेंट की अनिश्चितता को घटाकर 2.3% कर दिया है।
यह हबल स्पेस टेलीस्कोप के केंद्रीय लक्ष्यों में से एक को ध्यान में रखते हुए है, जो हबल के कॉन्स्टेंट में अनिश्चितता के मूल्य को कम करने में मदद करना था, जिसके लिए अनुमान एक बार 2 के कारक से भिन्न था।
इसलिए जब यह विसंगति नए और चुनौतीपूर्ण प्रश्नों के द्वार खोलती है, तो ब्रह्मांड को मापने की बात आती है तो यह हमारी अनिश्चितता को भी काफी हद तक कम कर देता है। अंततः, यह हमारी समझ में सुधार करेगा कि 13.8 अरब साल पहले एक उग्र प्रलय में ब्रह्मांड के निर्माण के बाद ब्रह्मांड कैसे विकसित हुआ।
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