Fast Radio Bursts मुळे शास्त्रज्ञांना विश्वातील हरवलेल्या पदार्थाचा मागोवा घेता येतो

Fast radio bursts हे ब्रह्मांडीय लेखाजोख्यासाठी नवे साधन बनत आहेत

दशकांपासून खगोलशास्त्रज्ञांना विश्वाच्या नोंदीत एक हट्टी विसंगती सामोरी जात आहे. प्रारंभीच्या विश्वाच्या गणनांमधून असे दिसते की सामान्य पदार्थ, म्हणजेच तारे, ग्रह, वायू आणि माणसे तयार करणारी अणुरचना, आज दुर्बिणींना आकाशगंगा आणि तार्‍यांच्या आत थेट मोजता येईल त्यापेक्षा खूप जास्त प्रमाणात असायला हवी. 21 जुलै रोजी, संशोधकांनी हा हरवलेला वाटा शोधण्याची एक नवी पद्धत मांडली, ज्यात खगोलशास्त्रातील सर्वात लहान आणि सर्वात ऊर्जावान संकेतांपैकी एक, fast radio bursts, वापरले गेले.

MIT शास्त्रज्ञांच्या नेतृत्वाखाली CHIME/FRB Collaboration चा भाग म्हणून केलेल्या आणि Physical Review Letters मध्ये प्रसिद्ध झालेल्या या कामात, radio bursts आंतरआकाशगंगीय अवकाशातून जाताना कसे विकृत होतात याचा उपयोग केला आहे. हा निष्कर्ष अनेक cosmologistsना संशय होता पण प्रत्यक्ष पुराव्यांनी निश्चित करता आले नव्हते अशा चित्राकडे निर्देश करतो: विश्वातील “हरवलेला” सामान्य पदार्थ मोठ्या प्रमाणावर आकाशगंगांच्या समूहांभोवतीच्या विरळ ढगांमध्ये पसरलेला दिसतो, आणि ते ढग अपेक्षेपेक्षा अधिक दूरपर्यंत पसरलेले आहेत.

हरवलेले पदार्थ नव्हते, तर विश्वासार्ह नकाशा नव्हता

समस्या कधीच अशी नव्हती की शास्त्रज्ञांना पदार्थ गायब झाला आहे असे वाटले. त्याऐवजी, तरुण विश्वाचे आणि नंतरच्या ब्रह्मांडीय संरचनेचे मोजमाप दीर्घकाळापासून सूचित करत आले आहेत की भरपूर सामान्य पदार्थ त्या उजळ संरचनांबाहेर असला पाहिजे, ज्यांच्याशी बहुतेक लोक विश्वाला जोडतात. तारे आणि आकाशगंगा अपेक्षित एकूणाच्या फक्त एका भागाचे प्रतिनिधित्व करतात. उरलेला भाग आकाशगंगांच्या मध्ये आणि आजूबाजूला पातळपणे पसरलेल्या वायूमध्ये असल्याचे मानले जात होते, त्यामुळे तो थेट शोधणे कठीण होते.

इथेच fast radio bursts, किंवा FRBs, उपयोगी ठरतात. या अतितीव्र radio waves च्या चमका फक्त मिलिसेकंद टिकतात आणि दूरच्या विश्वातील शक्तिशाली घटनांतून निर्माण होतात. FRB अवकाशातून प्रवास करताना, त्याच्या मार्गातील पदार्थामुळे त्याचा संकेत प्रभावित होतो. दिलेल्या अहवालात, हा संकेत वेळेत “smeared” होत असल्याचे वर्णन आहे. मार्गात जितका अधिक पदार्थ असेल, तितके burst पृथ्वीपर्यंत पोहोचेपर्यंत जास्त smear होते.

हा मूलभूत परिणाम खगोलशास्त्रज्ञांना FRBs ला अन्यथा कठीण दिसणाऱ्या पदार्थाचे probe म्हणून वापरण्याची संधी देतो. विकृतीपैकी किती भाग आकाशगंगांच्या आतल्या पदार्थामुळे आणि किती भाग इतरत्र असलेल्या विरळ वायूमुळे येतो, हे वेगळे करण्याचे आव्हान आहे.

नवीन पद्धत burst डेटाला आकाशगंगांच्या स्थानांशी जोडते

MIT-नेतृत्वाखालील पथकाने हा प्रश्न सांख्यिकीय पद्धतीने हाताळला. दिलेल्या स्रोतपाठ्यानुसार, संशोधकांनी पृथ्वीवर शोधलेल्या हजारो FRB संकेतांच्या smear चे मोजमाप केले आणि त्या मोजमापांची तुलना संपूर्ण विश्वातील आकाशगंगांच्या स्थानांशी केली. त्यामुळे प्रत्येक burst च्या विकृतीतला किती भाग आकाशगंगांशी संबंधित पदार्थामुळे आणि किती भाग सभोवतालच्या अवकाशातील इतर पदार्थामुळे झाला हे त्यांनी अंदाजे ठरवू शकले.

या टप्प्याचे महत्त्व केवळ हरवलेल्या पदार्थाची उपस्थिती सूचित करण्यात नाही. ते हा पदार्थ कुठे साचण्याची प्रवृत्ती असते हेही स्पष्ट करते. संशोधक सांगतात की सामान्य पदार्थ आकाशगंगांच्या समूहांना वेढणाऱ्या अतिविरळ ढगांमध्ये केंद्रित आहे आणि ते ढग शास्त्रज्ञांच्या अपेक्षेपेक्षा जास्त अंतरापर्यंत पोहोचतात.

व्यवहारात, याचा अर्थ आकाशगंगा एका साध्या तारा-आणि-डिस्क चित्रापेक्षा खूप विस्तृत अवकाशावर परिणाम करू शकतात. पदार्थ केवळ ऑप्टिकल प्रतिमांमध्ये दिसणाऱ्या उजळ संरचनांपुरताच मर्यादित नाही. उलट, त्याचा बराचसा भाग विस्तृत, मंद halos आणि परिसंस्थांमध्ये असल्याचे दिसते, जे थेट पाहणे कठीण आहे.

एका लेखांकन समस्येपलीकडे हा निकाल का महत्त्वाचा आहे

ब्रह्मांडीय हरवलेला पदार्थ अभ्यास केवळ हिशेबाचा खेळ नाही. सामान्य पदार्थ अखेर कुठे जातो हे आकाशगंगा कशा तयार होतात, वाढतात आणि स्वतःचे नियमन कसे करतात याशी जोडलेले आहे. दिलेल्या मजकुरात संक्षेपित केलेला निकाल ऊर्जावान प्रक्रियांमुळे पदार्थ आकाशगंगांबाहेर ढकलला जाऊ शकतो या कल्पनेला पाठिंबा देतो. हे महत्त्वाचे आहे, कारण आकाशगंगांच्या उत्क्रांतीसाठी आत येणाऱ्या आणि बाहेर जाणाऱ्या प्रवाहांच्या चक्रांवर अवलंबून असते: वायू आत येतो, तारे तयार करतो, आणि नंतर तारकीय क्रिया आणि इतर ऊर्जावान घटनांमुळे तापवला किंवा बाहेर फेकला जाऊ शकतो.

जर मोठ्या प्रमाणावर सामान्य पदार्थ आकाशगंगांपासून दूर विरळ ढगांमध्ये असेल, तर त्यामुळे आकाशगंगा भविष्यातील ताऱ्यांच्या निर्मितीसाठी इंधन कसे टिकवतात आणि आपल्या सभोवतालच्या पदार्थाशी देवाणघेवाण कशी करतात यावर परिणाम होतो. तसेच, आजच्या विश्वावरील निरीक्षणांना प्रारंभिक ब्रह्मांडातून अनुमानित परिस्थितींशी जोडण्याच्या प्रयत्नांनाही ते आकार देते.

या अभ्यासाची पद्धत स्वतः निकालाइतकीच महत्त्वाची ठरू शकते. FRBs ना वर्षानुवर्षे आशादायक astrophysical साधने मानले गेले आहे, पण आता शोधल्या गेलेल्या bursts ची संख्या त्या आशेला अधिक पद्धतशीर गोष्टीत रूपांतरित करत आहे. हजारो घटनांचा नमुना संशोधकांना केवळ किस्स्यांवर अवलंबून न राहता या संकेतांचा वापर ब्रह्मांडीय संरचनेचा मोठ्या प्रमाणावर probe म्हणून करता येईल.

हा एक उल्लेखनीय बदल आहे. केवळ सर्वात उजळ किंवा असामान्य घटनांवर अवलंबून न राहता, खगोलशास्त्रज्ञ आता FRB populations चा वापर करून प्रचंड अंतरांवर पदार्थाचे वितरण अभ्यासू शकतात. शोध नोंदी वाढत गेल्या की त्या नकाशांची अचूकताही सुधारत जाईल.

संशोधकांना काय आढळले

दिलेल्या मजकुरात MIT graduate student Haochen Wang यांना उद्धृत केले आहे की एकूणच, जिथे अधिक आकाशगंगा आहेत, तिथे त्यांच्या आजूबाजूला अधिक हरवलेला पदार्थ आढळतो. हे framing महत्त्वाचे आहे, कारण ते लपलेल्या पदार्थाला वेगळ्या अपवादांशी नव्हे तर विश्वाच्या व्यापक रचनेशी जोडते. पदार्थ यादृच्छिकपणे विखुरलेला नाही. तो आकाशगंगा आणि आकाशगंगा समूहांनी तयार केलेल्या वातावरणाचे अनुसरण करताना दिसतो.

त्यामुळे हा अभ्यास असा चित्र अधिक मजबूत करतो की सामान्य पदार्थाच्या बजेटचा मोठा भाग दृश्य आकाशगंगांच्या आत नसून, त्यांच्या आजूबाजूच्या मोठ्या, मंद संरचनांमध्ये असतो. तसेच, हे सूचित करते की या विरळ ढगांचा विस्तार किती दूरपर्यंत आहे याबद्दलच्या पूर्वीच्या गृहितकांमध्ये कदाचित जास्त सावधगिरी होती.

दूरवर परिणाम करणारा एक संक्षिप्त संकेत

Fast radio bursts आधुनिक खगोलशास्त्रातील अधिक आकर्षक घटनांपैकी एक आहेत, पण हे काम दाखवते की त्यांची उपयुक्तता केवळ bursts समजून घेण्यापुरती मर्यादित नाही. पारंपरिक इमेजिंग ज्या प्रकारे करू शकत नाही, त्या प्रकारे विश्व मोजण्यासाठी ती साधने बनत आहेत. प्रत्येक burst ला तो ज्या अवकाशातून जातो त्याचे probe मानल्यास, संशोधकांना इतका मंद आणि इतका विखुरलेला पदार्थ समजू शकतो की तो स्वतःहून उठून दिसत नाही.

यामुळे नवीन निकाल एका संकुचित cosmology अद्ययावतपेक्षा मोठा ठरतो. तो पुरावा आहे की खगोलशास्त्र अशा टप्प्यात प्रवेश करत आहे, जिथे क्षणिक radio flashes या क्षेत्रातील सर्वात जुन्या मोठ्या प्रमाणावरील निरीक्षणातील पोकळ्यांपैकी एक भरून काढण्यास मदत करू शकतात. हरवलेला सामान्य पदार्थ कदाचित कोणत्याही अक्षरशः अर्थाने खरोखर हरवलेलाच नव्हता. तो आकाशगंगांच्या आजूबाजूच्या विरळ, विस्तृत साठ्यांमध्ये वाट पाहत होता, आणि fast radio bursts आता त्याला दृश्यात आणण्यास मदत करत आहेत.

हा लेख Phys.org च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.