खगोलविदों का कहना है कि आकाशगंगाओं का वजन मापने का एक मुख्य उपकरण गलत हो सकता है

खगोल विज्ञान में एक बुनियादी संक्षेपण फिर से जांच के दायरे में है

आकाशगंगाओं का द्रव्यमान, और इसके विस्तार में ब्रह्मांड की तस्वीर को आकार देने वाली कॉस्मिक गणना, का अनुमान लगाने की कोशिश करने वाले खगोलविद अक्सर एक दिखने में बेहद सरल सांख्यिकीय उपकरण पर निर्भर रहते हैं: प्रारंभिक द्रव्यमान फलन, या IMF। IMF का उद्देश्य यह बताना है कि किसी आकाशगंगा या तारकीय गुच्छे में अलग-अलग द्रव्यमान वाले कितने तारे बनते हैं। व्यवहार में, यह शोधकर्ताओं को दिखाई देने वाली चीज़ों के आधार पर अदृश्य चीज़ों का अनुमान लगाने में मदद करता है, खासकर मंद, कम-द्रव्यमान वाले तारों की विशाल आबादियों का, जिन्हें सीधे देखना कठिन होता है।

अब मिसौरी विश्वविद्यालय की एक टीम का तर्क है कि क्षेत्र की एक बुनियादी धारणा शायद बहुत मोटी है। उनकी दलील, जिसे 29 अगस्त को उजागर किए गए एक नए पेपर में बताया गया है, यह है कि खगोलविद IMF को, जो मुख्यतः मिल्की वे से कैलिब्रेट किया गया है, मानो वह एक सार्वभौमिक मानदंड हो, उसी तरह लागू कर रहे हैं। यदि यह धारणा गलत है, तो किसी आकाशगंगा के कुल द्रव्यमान, आयु और विकासात्मक इतिहास के अनुमान में संशोधन की आवश्यकता हो सकती है।

IMF इतना महत्वपूर्ण क्यों है

आकाशगंगाओं को तराजू पर नहीं तौला जाता। शोधकर्ता अवलोकनों को मॉडलों के साथ जोड़कर उनके द्रव्यमान का अनुमान लगाते हैं। सबसे चमकीले तारे सबसे आसानी से पहचाने जाते हैं, इसलिए कई गणनाओं में उनकी भूमिका अनुपात से अधिक होती है। लेकिन चमकीले तारे पूरी आबादी का केवल एक हिस्सा हैं। एक आकाशगंगा में गैस, धूल और डार्क मैटर के साथ-साथ छोटे, कम चमक वाले तारों की भी बड़ी संख्या होती है। चूंकि उस पदार्थ का बहुत सा हिस्सा सीधे अवलोकनों में दिखाई नहीं देता, खगोलविद IMF का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए करते हैं कि तारकीय द्रव्यमान, जिन तारों को वे आसानी से माप सकते हैं, उनसे आगे कैसे वितरित है।

यही वजह है कि IMF उन शांत धारणाओं में से एक बन जाता है जो नीचे की ओर जाने वाले विज्ञान के बड़े हिस्से को आकार देती हैं। यदि यह व्यवस्थित रूप से कम-द्रव्यमान वाले तारों की संख्या को अधिक या कम आँकता है, तो किसी आकाशगंगा का अनुमानित द्रव्यमान भी उसी अनुपात में बदल जाता है। ये बदलाव महत्वपूर्ण हैं क्योंकि द्रव्यमान केवल एक वर्णनात्मक संख्या नहीं है। यह आकाशगंगा निर्माण, तारा-निर्माण इतिहास, और ब्रह्मांडीय पैमानों पर पदार्थ के संगठन के मॉडलों में शामिल होता है।

स्रोत रिपोर्ट समस्या को एक सहज तुलना के रूप में प्रस्तुत करती है। किसी आकाशगंगा में सभी तारों के द्रव्यमान का अनुमान मुख्यतः सबसे अधिक चमकीले तारों के आधार पर लगाना कुछ-कुछ ऐसा है जैसे पृथ्वी पर सभी मनुष्यों के द्रव्यमान का अनुमान ज़्यादातर सबसे बड़े लोगों को देखकर लगाना। भले ही यह तरीका कुछ मामलों में औसतन काम कर जाए, लेकिन जब इसे सार्वभौमिक रूप से लागू किया जाता है, तो पक्षपात काफी बड़ा हो सकता है।

मिल्की वे शायद सार्वभौमिक नमूना न हो

कई अध्ययनों में इस्तेमाल किया जाने वाला मानक IMF हमारी अपनी आकाशगंगा के तारकीय समूहों के अवलोकनों पर आधारित है। यह हमेशा व्यावहारिक रहा है: मिल्की वे विस्तृत मापों के लिए पर्याप्त करीब है, जबकि दूर की आकाशगंगाओं को अलग-अलग करके देखना कहीं अधिक कठिन है। लेकिन सुविधा, सार्वभौमिकता का पर्याय नहीं है।

मिसौरी के शोधकर्ताओं का तर्क है कि जिन परिवेशों में तारे बनते हैं वे एक आकाशगंगा से दूसरी में इतने अलग हो सकते हैं कि परिणामस्वरूप तारकीय द्रव्यमान वितरण भी अलग हो जाएँ। यदि ऐसा है, तो यह मान लेना कि हर जगह तारे लगभग एक ही द्रव्यमान अनुपात में बनते हैं, अत्यधिक सरलीकृत होगा। किसी आकाशगंगा की स्थानीय स्थितियाँ, जिनमें वे गैस बादल भी शामिल हैं जहाँ तारे जन्म लेते हैं, बड़े तारों और छोटे तारों के अनुपात को प्रभावित कर सकती हैं।

यह संभावना वैज्ञानिक रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि कम-द्रव्यमान वाले तारे, भले ही व्यक्तिगत रूप से मंद हों, कुल तारकीय द्रव्यमान बजट में पर्याप्त योगदान दे सकते हैं। ऐसा मॉडल जो उन्हें चूक जाता है या गलत गिनता है, केवल सूक्ष्म विवरण को धुंधला नहीं करता। वह आधार रेखा ही बदल देता है।

तारा निर्माण वह संदर्भ है जिसकी कमी है

शोधकर्ताओं के प्रस्तावित सुधार का केंद्र IMF को उन परिवेशों तक वापस ट्रैक करना है जो सबसे पहले तारों का निर्माण करते हैं। तारे विशाल आणविक गैस बादलों में बनते हैं, और ये बादल एक जैसे व्यवहार नहीं करते। उनके तापमान, घनत्व, अशांति और इतिहास अलग-अलग होते हैं। इसका निहितार्थ यह है कि परिणामी तारकीय आबादियाँ भी एक व्यवस्थित, भौतिक रूप से अर्थपूर्ण तरीके से बदल सकती हैं।

यह दृष्टिकोण IMF को किसी सार्वभौमिक स्थिर-जैसे नियम से हटाकर अधिक संदर्भ-निर्भर चीज़ में बदल देता है। हर जगह तारा निर्माण के लिए एक औसत नुस्खा मानने के बजाय, खगोलविदों को एक अधिक अनुकूलनीय ढाँचे की आवश्यकता हो सकती है, जो अलग-अलग आकाशगंगाओं और गुच्छों में निर्माण स्थितियों को ध्यान में रखे।

इस विचार की अपील सीधी है। यह IMF को बेकार नहीं ठहराता। यह कहता है कि जिस तरह से IMF का वर्तमान में उपयोग किया जा रहा है, वह शायद बहुत कठोर है। यदि खगोलविद अलग-अलग निर्माण परिवेशों में बड़े और छोटे तारों के संतुलन का बेहतर अनुमान लगा सकें, तो वे आकाशगांगीय द्रव्यमान की गणनाओं को बेहतर बना सकते हैं और आकाशगंगा के इतिहास को अधिक सटीक रूप से पुनर्निर्मित कर सकते हैं।

यदि IMF संशोधित हो जाए तो क्या बदलेगा

एक संशोधित IMF का प्रभाव खगोल विज्ञान की कई परतों में फैल सकता है। पहले, यह आकाशगंगाओं के तारकीय द्रव्यमान अनुमानों को बदल देगा। दूसरे, क्योंकि वे द्रव्यमान चमक, आयु और तारा-निर्माण इतिहास की व्याख्याओं को प्रभावित करते हैं, आकाशगंगा विकास के बारे में कुछ मौजूदा निष्कर्षों को फिर से कैलिब्रेट करने की आवश्यकता हो सकती है। तीसरे, अधिक सटीक तारकीय लेखांकन खगोलविदों को आकाशगांगीय मॉडलों में दृश्य पदार्थ और डार्क मैटर के बीच बेहतर अंतर करने में मदद कर सकता है।

उस अंतिम बिंदु पर सावधानी जरूरी है। स्रोत सामग्री यह नहीं कहती कि डार्क मैटर पर संदेह है। इसके बजाय, यह रेखांकित करती है कि तारकीय गणना में अनिश्चितता खगोलविदों के लिए आकाशगंगाओं के अदृश्य हिस्सों का अनुमान लगाने के तरीके को कैसे प्रभावित करती है। यदि दृश्य तारकीय द्रव्यमान का अनुमान एक अत्यधिक सरलीकृत उपकरण से लगाया गया है, तो देखे गए और अनुमानित घटकों के बीच का संतुलन भी अधिक गहन समीक्षा मांग सकता है।

“ब्रह्मांड का द्रव्यमान” जैसा व्यापक वाक्यांश यह आभास दे सकता है कि खगोलविद रातों-रात ब्रह्मांड विज्ञान को फिर से लिखने वाले हैं। अधिक संतुलित व्याख्या यह है कि द्रव्यमान के कई अनुमानों में इस्तेमाल होने वाले आधारभूत घटकों में से एक को परिष्कृत करने की आवश्यकता हो सकती है। यह फिर भी महत्वपूर्ण है। विज्ञान में बड़े संशोधन अक्सर आकाश में किसी नाटकीय नए वस्तु से नहीं, बल्कि नियमित विश्लेषण में निहित धारणाओं के बेहतर कैलिब्रेशन से शुरू होते हैं।

खगोल विज्ञान कैसे आगे बढ़ता है, इसकी एक याद

इस प्रसंग से एक उपयोगी सीख मिलती है। खगोल विज्ञान मॉडलों पर निर्भर करता है, क्योंकि ब्रह्मांड का बहुत कुछ सीधे छुआ नहीं जा सकता। ये मॉडल शक्तिशाली हैं, लेकिन वे अपने नीचे की धारणाओं जितने ही अच्छे होते हैं। IMF अमूल्य रहा है क्योंकि उसने दिखाई देने वाले चमकीले तारों और कहीं बड़ी, छिपी हुई आबादी के बीच एक कामचलाऊ पुल दिया। इसे चुनौती देना विफलता का संकेत नहीं है। यह वही सामान्य प्रक्रिया है जिसके ज़रिए एक परिपक्व विज्ञान अपने उपकरणों को अधिक सटीक बनाता है।

यदि मिसौरी विश्वविद्यालय की टीम सही है, तो अन्य आकाशगंगाएँ शुरू से असामान्य व्यवहार नहीं कर रही थीं। संभव है कि खगोलविद बस गलत सार्वभौमिक मानदंड लागू कर रहे थे। अगला कदम यह जाँचना होगा कि क्या पर्यावरण-संवेदी दृष्टिकोण अलग-अलग प्रकार की आकाशगंगाओं में बेहतर सामंजस्य देते हैं। यदि ऐसा होता है, तो परिणाम केवल आकाशगांगीय द्रव्यमान की अधिक सटीक संख्या नहीं होगा। यह इस बात की अधिक स्पष्ट तस्वीर भी देगा कि तारे कैसे बने, आकाशगंगाएँ कैसे विकसित हुईं, और खगोलविद स्थानीय ज्ञान को व्यापक ब्रह्मांड पर कितनी विश्वसनीयता से लागू कर सकते हैं।

यह लेख Universe Today की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.