आदिम चुंबकीय क्षेत्रांमुळे हबल तणाव कमी होऊ शकतो

विश्वशास्त्राच्या केंद्रस्थानी असलेला मतभेद

विश्वाचा विस्तार होत आहे का याबद्दल गंभीर वाद नाही. वाद किती वेगाने होत आहे याबद्दल आहे. आधुनिक खगोलशास्त्रातील दोन सर्वाधिक विश्वासार्ह मापन पद्धती अशी मूल्ये देतात जी जुळत नाहीत, या गतिरोधाला संशोधक हबल तणाव म्हणतात. हा फरक निरपेक्ष दृष्टीने लहान आहे, परंतु तो इतका चिकाटीचा आहे की तो विश्वशास्त्रातील निर्णायक समस्यांपैकी एक बनला आहे, कारण स्वतंत्र मापनांमधील खरा संघर्ष हे दर्शवू शकतो की मानक मॉडेलमध्ये काहीतरी गहाळ आहे.

हबल स्थिरांक ही संख्या खगोलशास्त्रज्ञ विस्तार दर व्यक्त करण्यासाठी वापरतात. हे नाव एडविन हबल या अमेरिकन खगोलशास्त्रज्ञाच्या नावावर आहे, ज्यांनी 1920 च्या दशकात प्रथम विश्वाचा विस्तार होत असल्याचे दाखवून दिले. शतकानंतरही त्या स्थिरांकाचे मूल्य अजूनही विवादित आहे — कारण उपकरणे अशुद्ध आहेत असे नाही, तर ते काढण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या दोन पद्धतींच्या कुटुंबांची सुरुवात अगदी वेगळ्या भौतिक क्षेत्रांपासून होते.

मार्ग एक: पश्चप्रकाश वाचणे

पहिली पद्धत अप्रत्यक्ष आहे. ती मानक विश्वशास्त्रीय मॉडेल घेते आणि महास्फोटाचा पश्चप्रकाश असलेल्या वैश्विक सूक्ष्मतरंग पार्श्वभूमीतील चढउतारांच्या क्षीण नमुन्याशी जुळवते. प्लँकसारख्या अंतराळ दुर्बिणींनी प्राचीन प्रकाशातील त्या सूक्ष्म फरकांचे अत्यंत अचूक नकाशे तयार केले आहेत. तो नमुना मॉडेलमध्ये टाका, आणि बाहेर येणारा विस्तार दर सुमारे 67 किलोमीटर प्रति सेकंद प्रति मेगापार्सेक आहे.

खगोलशास्त्राबाहेरील वाचकांसाठी ही एकके अस्पष्ट असू शकतात. पार्सेक हे अंतराचे एकक सुमारे 3.26 प्रकाशवर्षे, किंवा सुमारे 30.9 ट्रिलियन किलोमीटर इतके असते; मेगापार्सेक म्हणजे दशलक्ष पार्सेक. त्यामुळे हे भाकीत वैश्विक अंतराचा दिलेला भाग किती वेगाने वाढतो हे वर्णन करते.

मार्ग दोन: स्फोटक ताऱ्यांचे निरीक्षण

दुसरी पद्धत अधिक प्रत्यक्ष आहे, आणि हबलने 1920 च्या दशकात केलेल्या कामाच्या भावनेच्या अधिक जवळ आहे. ती त्या आकाशगंगांमध्ये स्फोट होणाऱ्या सुपरनोव्हांची तेजस्विता मोजून दूरच्या आकाशगंगा आकाशगंगेपासून किती वेगाने दूर जात आहेत हे मोजते. टाइप Ia सुपरनोव्हा "मानक मेणबत्त्या" म्हणून काम करतात कारण त्यांची तेजस्विता ते कुठेही आढळली तरी सारखीच असते, ज्यामुळे खगोलशास्त्रज्ञ आभासी तेजस्विता अंतराचे चिन्ह म्हणून वापरू शकतात. या मार्गाने वैश्विक सूक्ष्मतरंग पार्श्वभूमीच्या मार्गापेक्षा जास्त विस्तार दर मिळतो.

दोन उत्तरांमधील फरक हा हबल तणाव आहे. हा नेमका असाच प्रकारचा विसंगती आहे ज्यामुळे विश्वशास्त्रज्ञ अस्वस्थ होतात: मापने वारंवार सुधारली गेली आहेत, तरीही मतभेद विरघळलेला नाही.

दुसऱ्या गूढातून घेतलेला सुगावा

The Conversation मध्ये लिहिणाऱ्या आणि ScienceDaily ने वृत्त दिलेल्या संशोधकांनी विचारले की पूर्णपणे वेगळ्या कोड्यासाठी — वैश्विक चुंबकीय क्षेत्रांच्या उगमासाठी — मांडलेली कल्पना हबल तणावावरही प्रकाश टाकू शकते का. त्यांचे नुकतेच प्रकाशित झालेले काम तपासते की महास्फोटानंतरच्या अगदी सुरुवातीच्या क्षणांपासून उरलेली अत्यंत क्षीण चुंबकीय क्षेत्रे विस्तार-दर मापनांमधील संघर्ष स्पष्ट करण्यास मदत करू शकतात का.

प्रश्नातील क्षेत्रे फ्रिजच्या चुंबकाचे परिचित चुंबकत्व नाहीत, किंवा आज आकाशगंगांमधून पसरलेली विस्तृत क्षेत्रेही नाहीत. ती आदिम आहेत: वैश्विक इतिहासाच्या पहिल्या क्षणांमध्ये निर्माण झालेली, जेव्हा विश्व प्रयोगशाळेत पुनरुत्पादित करता येणाऱ्या कोणत्याही गोष्टीपेक्षा खूप घन, गरम आणि उर्जावान होते. त्यांची ताकद अत्यंत कमी असेल, परंतु त्यांचा प्रभाव नगण्य नसेल.

क्षीण चुंबकत्व वैश्विक संख्या कशी हलवू शकते

प्रस्तावित यंत्रणा हायड्रोजनमधून जाते. तपशीलवार सिम्युलेशन्स दर्शवतात की या आदिम चुंबकीय क्षेत्रांमुळे सुरुवातीच्या विश्वात हायड्रोजन कसा तयार झाला यात बदल झाला असू शकतो. हे महत्त्वाचे आहे कारण हायड्रोजनची निर्मिती हा बाजूचा तपशील नाही — ती बालविश्वात सामान्य पदार्थ प्रकाशाशी कसा संवाद साधत होता हे घडवते, आणि त्यामुळे वैश्विक सूक्ष्मतरंग पार्श्वभूमीवर छाप सोडते.

हायड्रोजनची कथा बदला, आणि प्राचीन पश्चप्रकाशातील नमुना बदलतो. नमुना बदला, आणि त्यातून काढलेला विस्तार दरही बदलतो. तत्त्वतः, हा क्रम अप्रत्यक्ष अंदाजाला प्रत्यक्ष अंदाजाशी जुळवण्याचा मार्ग देतो, मूळ मॉडेल सोडून न देता किंवा दशकांच्या सुपरनोव्हा निरीक्षणांना फेकून न देता.

हा एक सूक्ष्म तरफ आहे, आणि त्याचे आकर्षण यातच आहे. सुरुवातीच्या विश्वाच्या भौतिकशास्त्रातील लहान समायोजन त्या मापनांमध्येच पसरू शकतात जी जुळवणे इतके कठीण ठरले आहे.

सिम्युलेशन्स युक्तिवाद का वाहतात

हा युक्तिवाद एका निरीक्षणावर नाही तर तपशीलवार संख्यात्मक मॉडेलिंगवर आधारित आहे. सिम्युलेशन्स संशोधकांना हायड्रोजन तयार होत असताना चुंबकीय क्षेत्रे उपस्थित असतील तर काय होते हे पाहू देतात, आणि नंतर आज दुर्बिणी निरीक्षण करत असलेल्या सूक्ष्मतरंग पार्श्वभूमीपर्यंत परिणामांचा मागोवा घेऊ देतात. अशा प्रकारे सुरुवातीच्या विश्वाबद्दलची कल्पना डेटाबद्दलचा चाचणीयोग्य दावा बनते.

हे काम व्यापक फायद्याकडेही निर्देश करते: पृथ्वीवर साध्य होणाऱ्या कोणत्याही उर्जेपेक्षा खूप पुढील भौतिकशास्त्राची खिडकी. कण प्रवेगक महास्फोटानंतरच्या क्षणी असलेल्या परिस्थितीपर्यंत पोहोचू शकत नाहीत. जर आदिम चुंबकत्वाने वैश्विक सूक्ष्मतरंग पार्श्वभूमीवर मोजता येण्याजोगी छाप सोडली असेल, तर आकाश स्वतःच प्रयोग बनते.

संशोधन काय सोडवते — आणि काय नाही

ही एक प्रस्तावित स्पष्टीकरण आहे, निर्णय नाही. हबल तणाव अजूनही अनिराकृत आहे, आणि संशोधक त्यांचे काम हे शोधण्यासाठी मांडतात की या दुर्लक्षित घटकाला महत्त्व असू शकते का. या कल्पनेची ताकद ही आहे की ती सहसा स्वतंत्रपणे हाताळल्या जाणाऱ्या दोन कोडी जोडते, आणि ती मोजता येण्याजोग्या संकेतात रुजलेल्या भविष्यवाणी करते. खुला प्रश्न हा आहे की हा परिणाम इतका मोठा आणि इतका वेगळा आहे का की तो केवळ सिम्युलेशन्समधून अनुमान न करता वास्तविक डेटामध्ये ओळखता येईल.

त्या प्रश्नाचे उत्तर देता येते. वैश्विक सूक्ष्मतरंग पार्श्वभूमीची आणि जवळच्या सुपरनोव्हांची मापने अधिक अचूक होत जातील तसे, हबल स्थिरांकाचे दोन अंदाज एकतर एकत्र येतील किंवा अधिक दूर जातील. जर ते वेगळे राहिले, तर आदिम चुंबकत्वासारखी स्पष्टीकरणे कल्पनाशीलतेकडून आवश्यकतेकडे जातात. जर ते शेवटी जुळले, तर दबाव कमी होतो — आणि गूढ पुन्हा मापन त्रुटीचा प्रश्न बनतो.

संख्या पलीकडे तणाव का महत्त्वाचा आहे

विश्वशास्त्राचे मानक मॉडेल उल्लेखनीयरीत्या यशस्वी आहे, आणि म्हणूनच एक चिकाटीचा अंतर्गत विरोधाभास इतके लक्ष वेधतो. पश्चप्रकाश, हलक्या मूलद्रव्यांची विपुलता आणि विश्वाची मोठ्या प्रमाणातील रचना स्पष्ट करणाऱ्या मॉडेलने ते किती वेगाने विस्तारत आहे हेही सांगता आले पाहिजे. त्या संख्येकडे जाणारे दोन काळजीपूर्वक मार्ग जेव्हा असहमत होतात, तेव्हा सर्वाधिक संभाव्य अर्थ लावणे आकर्षक नसते: एकतर एक मापन सूक्ष्मरीत्या दोषपूर्ण आहे, किंवा मॉडेल अपूर्ण आहे.

आदिम-चुंबकीय-क्षेत्राचा प्रस्ताव दुसऱ्या श्रेणीत मोडतो. तो सुचवतो की हे अंतर कदाचित त्रुटीच नसेल, तर मानक चित्र वगळते त्या भौतिकशास्त्राची ठसा असू शकते — इतक्या लवकर सक्रिय असलेला घटक की त्याचे परिणाम अन्यथा लपलेले आहेत.

काय पाहावे

• वैश्विक सूक्ष्मतरंग पार्श्वभूमीवरील अधिक कडक मर्यादा, ज्यामुळे विस्तार दराचा अप्रत्यक्ष अंदाज अधिक तीव्र होईल.
• सुपरनोव्हा सर्वेक्षणांचे सातत्य, जे प्रत्यक्ष मापन सुधारते आणि विसंगती टिकून आहे का हे ठरवते.
• सुरुवातीची चुंबकीय क्षेत्रे हायड्रोजन निर्मितीला शोधण्याजोगी छाप सोडण्याइतकी हलवू शकतात का हे तपासणारे सिम्युलेशन काम.
• आदिम चुंबकत्वाचे स्वतंत्र तपास, जे अशी क्षेत्रे आवश्यक ताकदीने अस्तित्वात होती का हे दर्शवतील.

यापैकी कोणतीही पायरी एकटी हबल तणाव सोडवणार नाही. एकत्रितपणे, त्या ठरवतात की विश्वाच्या पहिल्या क्षणांतील चुंबकत्वाची एक फुसफुस उत्तराचा भाग आहे — की आश्चर्यांची अपेक्षा करायला शिकलेल्या क्षेत्रातील आणखी एक रोचक शक्यता म्हणजे.

हा लेख Science Daily च्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.