নতুন ডার্ক ম্যাটার মডেল দীর্ঘদিনের তিনটি মহাজাগতিক ধাঁধাকে যুক্ত করার লক্ষ্য রাখছে

একটি ডার্ক ম্যাটার ধারণা একাধিক জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক রহস্যের বিরুদ্ধে পরীক্ষা করা হচ্ছে

আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে স্থায়ী অজানাগুলোর একটি হলো ডার্ক ম্যাটার। গ্যালাক্সি কীভাবে ঘোরে, ভর কীভাবে আলোকে বাঁকায়, এবং সমগ্র মহাবিশ্বে কাঠামো কীভাবে তৈরি হয়েছে তা দেখে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এর উপস্থিতি অনুমান করেন, কিন্তু এর অন্তর্নিহিত কণাগুলি এখনও সরাসরি শনাক্ত করা যায়নি। এখন, প্রদত্ত উৎস পাঠ্য অনুযায়ী, UC Riverside-এর পদার্থবিদ Hai-Bo Yu নেতৃত্বাধীন একটি দল এমন একটি মডেল প্রস্তাব করেছে যেখানে স্ব-অন্তঃক্রিয়াশীল ডার্ক ম্যাটার একসাথে তিনটি ভিন্ন পর্যবেক্ষণগত ধাঁধার ব্যাখ্যা দিতে পারে।

Physical Review Letters-এ প্রকাশিত এবং Core-Collapsed SIDM Halos as the Common Origin of Dense Perturbers in Lenses, Streams, and Satellites শিরোনামের এই গবেষণা যুক্তি দেয় যে ডার্ক ম্যাটার হ্যালোতে স্ব-অন্তঃক্রিয়ার মাধ্যমে গঠিত অত্যন্ত ঘন গুচ্ছগুলি মহাকর্ষীয় লেন্সিং, নক্ষত্র প্রবাহ, এবং উপগ্রহ গ্যালাক্সিতে দেখা সংকেতগুলির ব্যাখ্যা হতে পারে। যদি ধারণাটি টিকে যায়, তবে এটি ডার্ক ম্যাটারের সরাসরি সনাক্তকরণ হবে না, কিন্তু অন্যথায় বিচ্ছিন্ন মহাজাগতিক অস্বাভাবিকতাগুলির জন্য আরও একীভূত ব্যাখ্যা দেবে।

স্ব-অন্তঃক্রিয়াশীল ডার্ক ম্যাটারকে কী আলাদা করে

Lambda Cold Dark Matter বা Lambda-CDM নামে পরিচিত মানক মহাজাগতিক চিত্র সাধারণত ডার্ক ম্যাটারকে শীতল এবং সংঘর্ষহীন হিসেবে বিবেচনা করে। সহজ ভাষায়, এর অর্থ হলো এর কণাগুলি মহাকর্ষ ছাড়া একে অপরের সঙ্গে অর্থপূর্ণভাবে ক্রিয়া করে না। এই মডেল বৃহৎ স্কেলে অত্যন্ত শক্তিশালী, মহাজাগতিক কাঠামোর বিবর্তন ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করেছে, কিন্তু ক্ষুদ্রতর স্তরের ঘটনাগুলি কাছ থেকে দেখলে কিছু টানাপোড়েন ও অমীমাংসিত দিক রয়ে যায়।

Yu-র প্রস্তাব স্ব-অন্তঃক্রিয়াশীল ডার্ক ম্যাটার, বা SIDM, কে কেন্দ্র করে। প্রদত্ত উৎস পাঠ্যে, এই ধরনের ডার্ক ম্যাটারকে এমন কণার সমষ্টি হিসেবে বর্ণনা করা হয়েছে যারা সংঘর্ষ করতে এবং শক্তি বিনিময় করতে পারে। সেই অন্তঃক্রিয়াগুলি gravothermal collapse-এর দিকে নিয়ে যেতে পারে, যার ফলে সঙ্কুচিত ঘন কোর তৈরি হয়, যা প্রায় এক মিলিয়ন সৌর ভর পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। উৎসে একটি কার্যকর উপমা দেওয়া হয়েছে: সদস্যরা একে অপরকে উপেক্ষা করা ভিড়ের বদলে, SIDM এমন ভিড়ের মতো আচরণ করে যেখানে সবাই ক্রমাগত একে অপরকে ধাক্কা দিচ্ছে।

এই পার্থক্যটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ অভ্যন্তরীণ অন্তঃক্রিয়া ডার্ক ম্যাটার হ্যালোর কাঠামোকে পুনর্গঠন করতে পারে। সংঘর্ষহীন ডার্ক ম্যাটারের মতো একইভাবে বিস্তৃত থেকে না থেকে, কিছু অঞ্চল ঘন perturbers-এ ধসে পড়তে পারে, যা পরিমাপযোগ্য মহাকর্ষীয় চিহ্ন রেখে যেতে সক্ষম।

তিনটি ধাঁধা, একটি প্রস্তাবিত ব্যাখ্যা

এই গবেষণার শক্তি এর একীকরণের প্রচেষ্টায়। প্রতিটি অস্বাভাবিকতার জন্য আলাদা ব্যাখ্যা তৈরি করার বদলে, গবেষকরা যুক্তি দেন যে একই শ্রেণির ঘন ডার্ক ম্যাটার গঠন একাধিক পর্যবেক্ষণের ভিত্তি হতে পারে।

প্রদত্ত উৎস পাঠ্যে উল্লেখিত প্রথম উদাহরণ JVAS B1938+666, একটি সুপরিচিত মহাকর্ষীয় লেন্স ব্যবস্থা। এমন ব্যবস্থায়, সামনের দিকের ভর পেছনের বস্তুর আলো বাঁকিয়ে দেয়, এবং প্রায়ই আর্ক বা বলয়সদৃশ বৈশিষ্ট্য তৈরি করে। পাঠ্যে বলা হয়েছে, এই ব্যবস্থায় একটি অতিঘন বস্তুর প্রমাণ রয়েছে, যার মহাকর্ষীয় প্রভাবের ব্যাখ্যা দরকার। ঘন SIDM গুচ্ছকে একটি সম্ভাব্য উৎস হিসেবে প্রস্তাব করা হয়েছে।

দ্বিতীয় উদাহরণ GD-1, একটি প্রাচীন, ধাতু-দরিদ্র নক্ষত্র দিয়ে গঠিত একটি নক্ষত্র প্রবাহ। এই প্রবাহে gap এবং একটি spur রয়েছে, যা ইঙ্গিত করে যে এটিকে কোনো অদৃশ্য বিশাল বস্তু বিঘ্নিত করেছে। গবেষকরা দীর্ঘদিন ধরে নক্ষত্র প্রবাহের এই ক্ষতচিহ্নগুলোকে ডার্ক ম্যাটার উপগঠনের সম্ভাব্য অনুসন্ধান হিসেবে ব্যবহার করে আসছেন। নতুন গবেষণাটি যুক্তি দেয় যে একটি collapsed SIDM halo এই ভূমিকায় মানিয়ে যেতে পারে।

প্রমাণের তৃতীয় শ্রেণি উপগ্রহ গ্যালাক্সি নিয়ে। যদিও প্রদত্ত অংশটি এই বিভাগটি পুরোপুরি ব্যাখ্যা করার আগে কাটা হয়েছে, এটি স্পষ্টভাবে বলে যে মডেলটি lenses, streams, এবং satellites-এ dense perturbers-কে সংযুক্ত করার জন্য তৈরি। এই কাঠামো ইঙ্গিত দেয় যে লেখকরা একই halo-collapse প্রক্রিয়াকে তিনটি পরিবেশেই প্রাসঙ্গিক মনে করছেন।

সরাসরি শনাক্ত না হলেও এটি কেন গুরুত্বপূর্ণ

ডার্ক ম্যাটার গবেষণা প্রায়ই সরাসরি ধরার বদলে পরোক্ষ অনুমানের মাধ্যমে এগোয়। যেহেতু এই পদার্থ সাধারণভাবে আলো বিকিরণ করে না, বিজ্ঞানীরা এর মহাকর্ষীয় ছাপের উপর নির্ভর করেন। SIDM প্রস্তাবকে উল্লেখযোগ্য করে তুলছে এই ছাপটিকে আরও কার্যকরভাবে ব্যবহারের চেষ্টা। অদ্ভুত পর্যবেক্ষণগুলোকে আলাদা ব্যতিক্রম হিসেবে দেখার বদলে, এটি প্রশ্ন তোলে যে সেগুলি ডার্ক ম্যাটারের সূক্ষ্ম পদার্থবিজ্ঞানে কোনো সাধারণ উৎস ভাগ করে কি না।

যদি তাই হয়, তবে তা তাত্ত্বিকদের জন্য আরও সীমাবদ্ধ এবং সম্ভাব্যভাবে আরও পরীক্ষাযোগ্য একটি কাঠামো দেবে। একটি ভাল মডেল কেবল পরে একটি অদ্ভুত ঘটনা ব্যাখ্যা করে না। এটি একটি বিস্তৃত ধারা পূর্বানুমান করে, যা নতুন ডেটা দিয়ে যাচাই করা যায়। একটি মডেল যত বেশি স্বাধীন ঘটনাকে ইচ্ছামতো না হয়ে ব্যাখ্যা করতে পারে, ততই তা আরও আকর্ষণীয় হয়ে ওঠে।

এর মানে এই নয় যে বিষয়টি চূড়ান্ত হয়ে গেছে। উৎস পাঠ্যে এই কাজটিকে একটি প্রস্তাব হিসেবে উপস্থাপন করা হয়েছে, নিশ্চিত অগ্রগতি হিসেবে নয়। ডার্ক ম্যাটার তত্ত্বের ইতিহাসে এমন অনেক আশাব্যঞ্জক ধারণা আছে, যেগুলি আরও বিশদ সিমুলেশন বা নতুন পর্যবেক্ষণের মুখোমুখি হলে অতিরিক্ত যাচাইয়ের সম্মুখীন হয়েছে। কিন্তু এই গবেষণার বিভিন্ন ক্ষেত্রকে যুক্ত করার উচ্চাকাঙ্ক্ষাই ঠিক সেই গুণ, যা একটি অনুমান মূল্যায়নের সময় অনেক পদার্থবিদ খোঁজেন।

এর পরে কী

মডেলটির আসল পরীক্ষা হবে ভবিষ্যৎ পর্যবেক্ষণগুলি এর প্রত্যাশার সঙ্গে মেলে কি না। উন্নত লেন্সিং পরিমাপ, নক্ষত্র প্রবাহের আরও নিখুঁত মানচিত্রায়ণ, এবং ছোট উপগ্রহ ব্যবস্থার আরও বিশদ গবেষণা ছবিটিকে স্পষ্ট করতে পারে। যদি SIDM যেসব জায়গায় ঘন perturbers-এর পূর্বাভাস দেয় সেখানে সেগুলি বারবার দেখা যায়, তবে কাঠামোটির প্রতি আস্থা বাড়বে। না হলে, মডেলটি সেই দীর্ঘ তালিকায় যোগ হবে যেসব ডার্ক ম্যাটার ধারণা ইঙ্গিতপূর্ণ ছিল কিন্তু অসম্পূর্ণ রয়ে গেছে।

তবুও, এই গবেষণা ক্ষেত্রটিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ পরিবর্তনকে তুলে ধরে। ডার্ক ম্যাটার অনুসন্ধান এখন increasingly structure, behavior, and interaction-এর উপর কেন্দ্রীভূত, শুধু ভূগর্ভস্থ ডিটেক্টরে কণার সন্ধান নয়। জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক জরিপ এবং মহাজাগতিক ব্যবস্থার সূক্ষ্ম মানচিত্রায়ণ অন্য উপায়ে কণাপদার্থবিজ্ঞানের পরীক্ষাগার হয়ে উঠছে।

ডার্ক ম্যাটার বিতর্কে একটি সতর্ক কিন্তু অর্থপূর্ণ পদক্ষেপ

প্রদত্ত উৎস পাঠ্যে বলা হয়নি যে ডার্ক ম্যাটার পাওয়া গেছে। এটি এটাও দেখায় না যে স্ব-অন্তঃক্রিয়াশীল কণাগুলি বাস্তব। যা এটি উপস্থাপন করে, তা হলো পরিচিত মহাকর্ষীয় প্রভাবের ভিত্তিতে এবং একটি শীর্ষস্থানীয় জার্নালে প্রকাশিত একটি তাত্ত্বিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তিনটি জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক রহস্য সমাধানের একটি গুরুতর প্রচেষ্টা।

অনুপস্থিতি দ্বারা সংজ্ঞায়িত একটি ক্ষেত্রের জন্য এটি তাৎপর্যপূর্ণ। একাধিক পর্যবেক্ষণকে যুক্ত করে এমন প্রতিটি বিশ্বাসযোগ্য মডেল সম্ভাব্য ব্যাখ্যার ক্ষেত্র সংকুচিত করে। Yu এবং সহকর্মীরা হয়তো সঠিক পথ চিহ্নিত করেছেন, আবার নাও করে থাকতে পারেন, কিন্তু তারা বিজ্ঞানের অন্যতম বৃহৎ অমীমাংসিত সমস্যার জন্য আরও সমন্বিত একটি বিকল্প যোগ করেছেন।

ডার্ক ম্যাটার গবেষণায়, সেটাই বাস্তব অগ্রগতি হিসেবে গণ্য হয়।

এই নিবন্ধটি Universe Today-এর প্রতিবেদনের ভিত্তিতে লেখা। মূল নিবন্ধ পড়ুন.