आदिम चुंबकीय क्षेत्र हबल तनाव को कम कर सकते हैं

ब्रह्मांड विज्ञान के केंद्र में एक मतभेद

ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है या नहीं, इस पर कोई गंभीर बहस नहीं है। विवाद इस बात पर है कि यह कितनी तेज़ी से हो रहा है। आधुनिक खगोल विज्ञान की दो सबसे विश्वसनीय मापन तकनीकें ऐसे मान लौटाती हैं जो मेल खाने से इनकार कर देते हैं, इस गतिरोध को शोधकर्ता हबल तनाव कहते हैं। यह असंगति निरपेक्ष रूप से छोटी है, लेकिन इतनी जिद्दी है कि यह ब्रह्मांड विज्ञान की परिभाषित समस्याओं में से एक बन गई है, क्योंकि स्वतंत्र मापों के बीच वास्तविक टकराव संकेत दे सकता है कि मानक मॉडल में कुछ छूट रहा है।

हबल स्थिरांक वह संख्या है जिसका उपयोग खगोलशास्त्री विस्तार दर व्यक्त करने के लिए करते हैं। यह एडविन हबल का नाम carries करता है, वह अमेरिकी खगोलशास्त्री जिन्होंने 1920 के दशक में पहली बार प्रदर्शित किया कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है। एक सदी बाद, उस स्थिरांक का मूल्य अभी भी विवादित है — इसलिए नहीं कि उपकरण अपरिष्कृत हैं, बल्कि इसलिए कि इसे निकालने के लिए उपयोग की जाने वाली दो विधियाँ बहुत अलग भौतिक क्षेत्रों से शुरू होती हैं।

मार्ग एक: आफ्टरग्लो पढ़ना

पहला दृष्टिकोण अप्रत्यक्ष है। यह मानक ब्रह्मांडीय मॉडल लेता है और इसे ब्रह्मांडीय सूक्ष्म तरंग पृष्ठभूमि में उतार-चढ़ाव के धुंधले पैटर्न पर फिट करता है, जो बिग बैंग का आफ्टरग्लो है। प्लैंक जैसे अंतरिक्ष दूरबीनों ने प्राचीन प्रकाश में उन छोटे बदलावों को बड़ी सटीकता से मैप किया है। उस पैटर्न को मॉडल में डालें, और जो विस्तार दर निकलती है वह लगभग 67 किलोमीटर प्रति सेकंड प्रति मेगापारसेक है।

खगोल विज्ञान से बाहर के पाठकों के लिए, ये इकाइयाँ अपारदर्शी हो सकती हैं। एक पारसेक दूरी की इकाई है जो लगभग 3.26 प्रकाश वर्ष, या लगभग 30.9 ट्रिलियन किलोमीटर के बराबर है; एक मेगापारसेक दस लाख पारसेक है। तो यह भविष्यवाणी बताती है कि ब्रह्मांडीय दूरी का एक निश्चित हिस्सा कितनी तेज़ी से बढ़ता है।

मार्ग दो: विस्फोटित तारों को देखना

दूसरी विधि अधिक प्रत्यक्ष है, और भावना में हबल ने 1920 के दशक में जो किया उसके करीब है। यह उन आकाशगंगाओं में विस्फोटित होने वाले सुपरनोवा की चमक को ट्रैक करके मापता है कि दूर की आकाशगंगाएँ मिल्की वे से कितनी तेज़ी से दूर हो रही हैं। टाइप Ia सुपरनोवा "मानक मोमबत्तियों" के रूप में काम करते हैं क्योंकि उनकी चमक हर जगह समान मानी जाती है, जिससे खगोलशास्त्री स्पष्ट चमक को दूरी के संकेतक के रूप में उपयोग कर सकते हैं। यह मार्ग ब्रह्मांडीय सूक्ष्म तरंग पृष्ठभूमि मार्ग की तुलना में अधिक विस्तार दर देता है।

दोनों उत्तरों के बीच का अंतर हबल तनाव है। यह ठीक उसी प्रकार की विसंगति है जो ब्रह्मांड विज्ञानियों को असहज बनाती है: मापों को बार-बार परिष्कृत किया गया है, फिर भी मतभेद समाप्त नहीं हुआ है।

एक और रहस्य से उधार लिया गया सुराग

The Conversation में लिखने वाले और ScienceDaily द्वारा रिपोर्ट किए गए शोधकर्ताओं ने पूछा कि क्या पूरी तरह से अलग पहेली — ब्रह्मांडीय चुंबकीय क्षेत्रों की उत्पत्ति — के लिए प्रस्तावित एक विचार हबल तनाव पर भी प्रकाश डाल सकता है। उनका हाल ही में प्रकाशित कार्य जाँचता है कि क्या बिग बैंग के बाद के शुरुआती क्षणों से बचे अत्यंत कमजोर चुंबकीय क्षेत्र विस्तार-दर मापों के बीच टकराव को समझाने में मदद कर सकते हैं।

विचाराधीन क्षेत्र रेफ्रिजरेटर चुंबक के परिचित चुंबकत्व या आज आकाशगंगाओं में फैले विशाल क्षेत्रों के समान नहीं हैं। वे आदिम हैं: ब्रह्मांडीय इतिहास के पहले क्षणों में उत्पन्न, जब ब्रह्मांड प्रयोगशाला में पुनरुत्पादित किसी भी चीज़ से कहीं अधिक घना, गर्म और ऊर्जावान था। उनकी ताकत असाधारण रूप से छोटी होगी, लेकिन उनका प्रभाव नगण्य नहीं रहा होगा।

मंद चुंबकत्व ब्रह्मांडीय संख्या को कैसे हिला सकता है

प्रस्तावित तंत्र हाइड्रोजन से होकर गुजरता है। विस्तृत सिमुलेशन बताते हैं कि ये आदिम चुंबकीय क्षेत्र प्रारंभिक ब्रह्मांड में हाइड्रोजन के निर्माण के तरीके को बदल सकते थे। यह मायने रखता है क्योंकि हाइड्रोजन का निर्माण कोई पार्श्व विवरण नहीं है — यह शिशु ब्रह्मांड में साधारण पदार्थ के प्रकाश के साथ अंतःक्रिया करने के तरीके को आकार देता है, और इसलिए ब्रह्मांडीय सूक्ष्म तरंग पृष्ठभूमि पर एक छाप छोड़ता है।

हाइड्रोजन की कहानी बदलें, और प्राचीन आफ्टरग्लो का पैटर्न बदल जाता है। पैटर्न बदलें, और उससे अनुमानित विस्तार दर भी बदल जाती है। सिद्धांत रूप में, यह क्रम अंतर्निहित मॉडल को छोड़े बिना या दशकों के सुपरनोवा अवलोकनों को त्यागे बिना अप्रत्यक्ष अनुमान को प्रत्यक्ष अनुमान के साथ मिलाने का रास्ता प्रदान करता है।

यह एक सूक्ष्म लीवर है, और यही इसकी अपील का हिस्सा है। प्रारंभिक ब्रह्मांड भौतिकी में छोटे समायोजन उन मापों में फैल सकते हैं जिन्हें सामंजस्य बिठाना इतना कठिन साबित हुआ है।

सिमुलेशन तर्क क्यों उठाते हैं

यह मामला एकल अवलोकन के बजाय विस्तृत संख्यात्मक मॉडलिंग पर टिका है। सिमुलेशन शोधकर्ताओं को यह देखने देते हैं कि जब हाइड्रोजन बन रहा था तब चुंबकीय क्षेत्र मौजूद थे तो क्या हुआ, और फिर आज दूरबीनों द्वारा देखी जाने वाली सूक्ष्म तरंग पृष्ठभूमि तक परिणामों का पता लगाते हैं। इस तरह एक सट्टा प्रारंभिक-ब्रह्मांड विचार डेटा के बारे में परीक्षण योग्य दावा बन जाता है।

यह कार्य एक व्यापक लाभ की ओर भी इशारा करता है: पृथ्वी पर प्राप्त किसी भी चीज़ से कहीं अधिक ऊर्जाओं पर भौतिकी की एक खिड़की। कण त्वरक बिग बैंग के क्षणों बाद की परिस्थितियों तक नहीं पहुँच सकते। यदि आदिम चुंबकत्व ने ब्रह्मांडीय सूक्ष्म तरंग पृष्ठभूमि पर मापने योग्य छाप छोड़ी, तो आकाश स्वयं प्रयोग बन जाता है।

शोध क्या तय करता है — और क्या नहीं

यह एक प्रस्तावित व्याख्या है, फैसला नहीं। हबल तनाव अनसुलझा है, और शोधकर्ता अपने काम को यह खोजने के रूप में प्रस्तुत करते हैं कि क्या यह उपेक्षित घटक मायने रख सकता है। इस विचार की ताकत यह है कि यह दो पहेलियों को जोड़ता है जिन्हें आमतौर पर अलग-अलग माना जाता था, और यह कि यह मापने योग्य संकेत में निहित भविष्यवाणियाँ करता है। खुला प्रश्न यह है कि क्या प्रभाव इतना बड़ा और इतना विशिष्ट है कि वास्तविक डेटा में पहचाना जा सके, न कि केवल सिमुलेशन से अनुमान लगाया जाए।

यह प्रश्न उत्तर देने योग्य है। जैसे-जैसे ब्रह्मांडीय सूक्ष्म तरंग पृष्ठभूमि और निकटवर्ती सुपरनोवा के माप अधिक सटीक होते जाएंगे, हबल स्थिरांक के दोनों अनुमान या तो अभिसरित होंगे या और अलग होंगे। यदि वे अलग रहते हैं, तो आदिम चुंबकत्व जैसी व्याख्याएँ सट्टा से आवश्यक की ओर बढ़ती हैं। यदि वे अंततः सहमत होते हैं, तो दबाव कम हो जाता है — और रहस्य माप त्रुटि का मामला बन जाता है।

संख्या से परे तनाव क्यों मायने रखता है

ब्रह्मांड विज्ञान का मानक मॉडल उल्लेखनीय रूप से सफल है, यही कारण है कि एक लगातार आंतरिक विरोधाभास इतना ध्यान आकर्षित करता है। एक मॉडल जो आफ्टरग्लो, हल्के तत्वों की प्रचुरता और ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना की व्याख्या करता है, उसे यह भी बता पाना चाहिए कि यह कितनी तेज़ी से विस्तार कर रहा है। जब उस संख्या तक दो सावधान मार्ग असहमत होते हैं, तो सबसे संभावित व्याख्याएँ अप्रिय होती हैं: या तो एक माप सूक्ष्म रूप से त्रुटिपूर्ण है, या मॉडल अधूरा है।

आदिम-चुंबकीय-क्षेत्र प्रस्ताव दूसरी श्रेणी में आता है। यह सुझाव देता है कि अंतर शायद त्रुटि नहीं है, बल्कि उस भौतिकी की छाप है जिसे मानक चित्र छोड़ देता है — एक घटक जो इतनी जल्दी सक्रिय था कि उसके प्रभाव अन्यथा छिपे हुए हैं।

क्या देखना है

• ब्रह्मांडीय सूक्ष्म तरंग पृष्ठभूमि पर सख्त प्रतिबंध, जो विस्तार दर के अप्रत्यक्ष अनुमान को तेज करेंगे।
• निरंतर सुपरनोवा सर्वेक्षण, जो प्रत्यक्ष माप को परिष्कृत करते हैं और निर्धारित करते हैं कि विसंगति बनी रहती है या नहीं।
• सिमुलेशन कार्य जो परीक्षण करता है कि क्या प्रारंभिक चुंबकीय क्षेत्र हाइड्रोजन निर्माण को पहचानने योग्य छाप छोड़ने के लिए पर्याप्त बदल सकते हैं।
• आदिम चुंबकत्व की स्वतंत्र जाँच, जो दिखाएगी कि क्या ऐसे क्षेत्र आवश्यक ताकत पर मौजूद थे।

इनमें से कोई भी कदम अकेले हबल तनाव को सुलझा नहीं सकेगा। साथ मिलकर, वे निर्धारित करते हैं कि ब्रह्मांड के पहले क्षणों से चुंबकत्व की एक फुसफुसाहट उत्तर का हिस्सा है — या केवल एक और दिलचस्प संभावना है उस क्षेत्र में जिसने आश्चर्य की अपेक्षा करना सीख लिया है।

यह लेख Science Daily की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।