ब्रह्मांड विज्ञान के सबसे पुराने डार्क मैटर विचारों में से एक के लिए एक अधिक सटीक परीक्षण
आदिम ब्लैक होल आधुनिक खगोलभौतिकी में लंबे समय से एक असामान्य स्थान रखते आए हैं। तारकीय द्रव्यमान वाले ब्लैक होलों के विपरीत, जो तारों के ढहने से बनते हैं, ये काल्पनिक पिंड बिग बैंग के बाद के सबसे शुरुआती क्षणों तक वापस जाते होंगे, जब पदार्थ के घने गुच्छे सीधे अपनी ही गुरुत्वाकर्षण के तहत ढह सकते थे। चूंकि इन्हें बनने के लिए तारों की आवश्यकता नहीं होती, इसलिए इन्हें बार-बार ब्रह्मांड के कम-से-कम कुछ अदृश्य द्रव्यमान के संभावित स्पष्टीकरण के रूप में प्रस्तावित किया गया है, जिसे आम तौर पर डार्क मैटर कहा जाता है।
Universe Today द्वारा उजागर एक नया प्रीप्रिंट इस विचार के एक विशेष हिस्से पर ध्यान केंद्रित करता है: 10^14 और 10^17 ग्राम के बीच द्रव्यमान वाले आदिम ब्लैक होल, यानी तथाकथित क्षुद्रग्रह-आकार की श्रेणी। रिपोर्ट के अनुसार, Oakland University और Rice University के शोधकर्ताओं ने मॉडल बनाया कि ऐसे पिंड विसरित बाह्यगैलेक्टिक गामा-रे पृष्ठभूमि में कैसे योगदान देंगे, जो मिल्की वे के बाहर देखी जाने वाली गामा विकिरण की मंद, पूरे आकाश में फैली चमक है। स्रोत पाठ में दिए गए सारांश के अनुसार, उनका निष्कर्ष है कि आदिम ब्लैक होलों का यह वर्ग डार्क मैटर का कोई महत्वपूर्ण हिस्सा बनने की संभावना नहीं रखता।
यह परिणाम महत्वपूर्ण है क्योंकि आदिम ब्लैक होल उन गिने-चुने डार्क मैटर उम्मीदवारों में से हैं जिन्हें किसी पूरी तरह नए कण-प्रजाति की आवश्यकता नहीं होती। वे कहां छिप सकते हैं, इस पर सीमाएं कड़ी करना उस क्षेत्र को संकुचित करने में मदद करता है जो दशकों से निराशाजनक रूप से खुला बना हुआ है।
छोटे ब्लैक होल शांत क्यों नहीं रहेंगे
यह तर्क Stephen Hawking से जुड़ी एक प्रमुख सैद्धांतिक अंतर्दृष्टि पर निर्भर करता है। ब्लैक होलों को अक्सर ऐसे पिंडों के रूप में वर्णित किया जाता है जिनसे कुछ भी बाहर नहीं निकलता, लेकिन क्वांटम प्रभाव संकेत देते हैं कि वे पूरी तरह काले नहीं होते। छोटे ब्लैक होलों को अब व्यापक रूप से Hawking radiation के नाम से जानी जाने वाली तापीय विकिरण छोड़नी चाहिए और समय के साथ द्रव्यमान खोना चाहिए। ब्लैक होल जितना हल्का होगा, उसका अंतिम वाष्पीकरण उतनी ही तेजी से होगा।
इसी वजह से क्षुद्रग्रह-आकार के आदिम ब्लैक होल विशेष रूप से दिलचस्प हैं। स्रोत पाठ बताता है कि लगभग 10^14 ग्राम से कम द्रव्यमान वाले पिंड संभवतः अब तक वाष्पित हो चुके होंगे। लेकिन 10^14 से 10^17 ग्राम के बीच वाले ब्लैक होल अभी भी मौजूद होने चाहिए, जबकि वे अपने जीवन-चक्र के अधिक चमकीले चरणों के करीब पहुंच रहे होंगे, जब उनका उत्सर्जन अधिक मजबूत हो जाता है। व्यावहारिक रूप से, वे अदृश्य अवशेष नहीं होने चाहिए। उन्हें आकाश में, विशेष रूप से गामा किरणों में, मापने योग्य उच्च-ऊर्जा प्रकाश जोड़ना चाहिए।
यह एक परीक्षण योग्य भविष्यवाणी बनाता है। यदि इनमें से पर्याप्त पिंड डार्क मैटर के बड़े हिस्से का हिसाब देने के लिए पूरे ब्रह्मांड में फैले हों, तो उनका सम्मिलित विकिरण बाह्यगैलेक्टिक गामा-रे पृष्ठभूमि में एक निशान छोड़ना चाहिए। यदि वह निशान अनुपस्थित है, तो आबादी डार्क मैटर परिकल्पना की अपेक्षा से छोटी होनी चाहिए।
संभावित संकेत को एक बहुत भीड़-भाड़ वाले आकाश से अलग करना
सिद्धांत रूप से यह सरल लगता है, लेकिन गामा-रे का आकाश भीड़-भाड़ वाला है। बाह्यगैलेक्टिक गामा-रे पृष्ठभूमि किसी एक स्रोत से उत्पन्न नहीं होती। यह कई प्रकार की ऊर्जावान वस्तुओं और प्रक्रियाओं से बने एक संयुक्त संकेत है, जिनमें blazars, radio galaxies, और cosmic rays तथा ब्रह्मांड की infrared background से जुड़ी अंतःक्रियाएं शामिल हैं। इसलिए आदिम ब्लैक होलों को अलग करने का कोई भी प्रयास इन स्थापित योगदानों को यथासंभव सावधानी से मॉडल और घटाने पर निर्भर करता है।
स्रोत पाठ के अनुसार, शोधकर्ताओं ने ऐसा मॉडल बनाया जो आदिम ब्लैक होलों के लिए बची हुई जगह पूछने से पहले उस ज्ञात उत्सर्जन का बड़ा हिस्सा हटा देता है। उन्होंने इन ब्लैक होलों को अधिक विस्तार से सिमुलेट करने के लिए GammaPBHPlotter नामक एक Python टूल भी विकसित किया। इस मॉडल में Hawking radiation, अस्थिर कणों का क्षय, और ब्लैक होल के आसपास के कणों के साथ अंतःक्रिया के दौरान उत्सर्जित पॉज़िट्रॉन से जुड़ी गामा किरणें शामिल हैं।
विस्तार का यह स्तर महत्वपूर्ण है क्योंकि कमजोर सीमाएं धारणाएं बदलने पर गायब हो सकती हैं। एक मजबूत विश्लेषण उन अनेक चैनलों को शामिल करने की कोशिश करता है जिनके माध्यम से एक वास्तविक संकेत दिखाई देगा। मॉडल किए गए उत्सर्जन को व्यापक बनाकर, शोधकर्ताओं का लक्ष्य यह सुनिश्चित करना था कि इस आबादी को जितना दिखाई देना चाहिए, उससे कम न आंका जाए।
अध्ययन क्या बाहर करता हुआ दिखता है
जैसा कि स्रोत सामग्री में वर्णित है, संयुक्त मॉडलिंग से संकेत मिलता है कि क्षुद्रग्रह-आकार के आदिम ब्लैक होल देखी गई गामा-रे पृष्ठभूमि में इतने अच्छे से फिट नहीं बैठते कि वे डार्क मैटर के प्रमुख स्पष्टीकरण बने रहें। दूसरे शब्दों में, यदि ऐसे बड़े पैमाने पर पिंड वहां मौजूद होते, तो आकाश गामा किरणों में शायद अधिक चमकीला या अलग आकार का दिखता।
इसका अर्थ यह नहीं है कि आदिम ब्लैक होल पूरी तरह खारिज हो गए हैं। यह एक द्रव्यमान-खिड़की को संकुचित करता है। ब्रह्मांड विज्ञानी आदिम ब्लैक होलों पर संभावित आकारों की कहीं व्यापक सीमा में विचार करते रहे हैं, और अलग-अलग अवलोकन विधियां अलग-अलग बैंड्स पर लागू होती हैं। कुछ पर गुरुत्वीय लेंसिंग के माध्यम से, कुछ पर ब्रह्मांडीय संरचना पर प्रभावों के माध्यम से, और कुछ पर यहां जांचे गए उच्च-ऊर्जा संकेतों के माध्यम से सीमाएं लगती हैं। इस नए काम का महत्व किसी नाटकीय एक-चरणीय खंडन से कम और व्यवहार्य पैरामीटर स्पेस के निरंतर क्षरण में अधिक है।
डार्क मैटर अनुसंधान अक्सर इसी तरह आगे बढ़ता है। एक अकेला प्रयोग शायद ही कोई साफ, सार्वभौमिक उत्तर देता है। इसके बजाय, उम्मीदवार दर उम्मीदवार और द्रव्यमान-सीमा दर द्रव्यमान-सीमा, छिपने की संभावित जगहें छोटी होती जाती हैं। यह वैज्ञानिक रूप से मूल्यवान है, भले ही शीर्षक खोज के बजाय एक सीमा का हो।
आदिम ब्लैक होलों से परे यह क्यों मायने रखता है
यह अध्ययन खगोलभौतिकी में एक व्यापक बदलाव को भी दर्शाता है: अब विसरित पृष्ठभूमियां अस्पष्ट अवशेषों के बजाय परिशुद्धता उपकरण बनती जा रही हैं। जो संकेत कभी अव्यवस्था समझे जाते थे, उन्हें असामान्य भौतिकी के परीक्षण के लिए प्रयोगशालाओं में बदला जा सकता है। बाह्यगैलेक्टिक गामा-रे पृष्ठभूमि इसका एक उदाहरण है। स्रोत सूचियों और सैद्धांतिक उत्सर्जन मॉडलों में सुधार करके, शोधकर्ता इस बारे में अधिक सटीक प्रश्न पूछ सकते हैं कि कौन-सी अदृश्य आबादियां अभी भी योगदान दे सकती हैं।
इसके परिणाम आदिम ब्लैक होलों से आगे तक जाते हैं। कोई भी काल्पनिक वस्तु या प्रक्रिया जो ब्रह्मांड में उच्च-ऊर्जा फोटॉन इंजेक्ट करती है, सिद्धांततः उसी तरह की गणना के जरिए सीमित की जा सकती है। इसलिए ज्ञात स्रोतों का बेहतर मॉडलिंग केवल पारंपरिक खगोलभौतिकी को ही नहीं, बल्कि मानक तस्वीर से परे भौतिकी की खोज को भी बेहतर बनाती है।
फिलहाल, रिपोर्ट किया गया निष्कर्ष अधिक संकीर्ण लेकिन फिर भी उल्लेखनीय है: आदिम-ब्लैक-होल डार्क मैटर विचार का एक लंबे समय से मौजूद संस्करण नए दबाव में दिखता है। यदि क्षुद्रग्रह-आकार के आदिम ब्लैक होलों के गामा-रे चमक में छिपे होने की उम्मीद थी, तो यह विश्लेषण बताता है कि वह चमक उन्हें वहां रहने के लिए पर्याप्त जगह न छोड़कर उन्हें उजागर कर रही है।
चूंकि इस काम को प्रीप्रिंट के रूप में वर्णित किया गया है, इसलिए सहकर्मी समीक्षा पूरी होने तक निष्कर्षों को अभी भी प्रारंभिक माना जाना चाहिए। फिर भी, तर्क सीधा और महत्वपूर्ण है। जितनी सटीकता से खगोलविद ज्ञात आबादियों और प्रक्रियाओं के साथ उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांड की व्याख्या कर सकते हैं, उतना ही कठिन हो जाता है कि प्रमुख डार्क मैटर उम्मीदवार बिना प्रतिबंध के बने रहें। उस अर्थ में, मंद गामा-रे पृष्ठभूमि वही कर रही है जिसकी फ्रंटियर ब्रह्मांड विज्ञान को जरूरत है: प्रमाण की अनुपस्थिति को एक मापनीय वैज्ञानिक परीक्षण में बदल रही है।
यह लेख Universe Today की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.
Originally published on universetoday.com
