शास्त्रज्ञांनी गुरुत्वीय लाटांमध्ये डार्क मॅटर शोधण्याचा नवा मार्ग सुचवला

डार्क मॅटरचा शोध आता कृष्णविवरांच्या विलयनांकडे

डार्क मॅटरचे दीर्घकाळ थेट निरीक्षण झालेले नाही; त्याबद्दल केवळ अनुमान लावले गेले आहे. तो विश्वातील बहुतांश पदार्थासाठी कारणीभूत असावा असे मानले जाते, तरी तो प्रकाशाशी किंवा विद्युतचुंबकीय वर्णपटातील उरलेल्या भागांशी अशा प्रकारे परस्परसंवाद करत नाही की ज्यामुळे वैज्ञानिक त्याला सहज ओळखू शकतील. त्यामुळे संशोधकांना त्याची उपस्थिती अप्रत्यक्षपणे, सहसा आकाशगंगांवरील आणि मोठ्या प्रमाणावरील संरचनेवरील त्याच्या गुरुत्वीय परिणामांद्वारे, शोधावी लागली आहे.

आता, उपलब्ध स्रोत सामग्रीनुसार, एमआयटी-नेतृत्वाखालील पथकाने वेगळा मार्ग सुचवला आहे: कृष्णविवरांच्या विलयनांमधून येणाऱ्या गुरुत्वीय लाटा विश्लेषित करून डार्क मॅटर शोधणे. कल्पना अशी की पृथ्वीवरील डिटेक्टरमध्ये कणांचा धक्का शोधण्याऐवजी, अवकाश-कालाच्या लाटांमध्येच दडलेला नमुना शोधायचा.

सुपररेडिएन्स यंत्रणा

प्रस्तावित पद्धत सुपररेडिएन्स नावाच्या प्रक्रियेवर अवलंबून आहे. पथकाच्या मॉडेलमध्ये, डार्क मॅटर अतिशय हलक्या कणांपासून बनलेला आहे, जे इलेक्ट्रॉनपेक्षा अनेक पटींनी हलके आहेत. जेव्हा हे तरंगासारखे कण वेगाने फिरणाऱ्या कृष्णविवराला भेटतात, तेव्हा कृष्णविवर आपल्या फिरण्याच्या ऊर्जेचा काही भाग त्यांना देऊ शकतो, ज्यामुळे डार्क मॅटर क्षेत्र फार उच्च घनतेपर्यंत वाढते.

स्रोतात याची तुलना क्रीम घुसळून लोणी बनवण्याशी केली आहे: जे विखुरलेले असते ते अधिक दाट आणि संरचित बनते. परिणामी, फिरणाऱ्या कृष्णविवराभोवती डार्क मॅटरचा एक घन ढग तयार होतो.

गुरुत्वीय लाटा कथेत कुठे येतात

जर दुसरे कृष्णविवर आतल्या दिशेने सर्पिल होऊन पहिल्याशी विलीन झाले, तर त्याला त्या डार्क मॅटर ढगातून जावे लागेल. संशोधकांच्या मते, त्या परस्परसंवादामुळे विलयनातून निर्माण होणाऱ्या गुरुत्वीय लाटांवर सूक्ष्म पण ओळखता येईल असा ठसा उमटेल, ज्यामुळे सिग्नल प्रत्यक्षात जवळजवळ रिकाम्या अवकाशातील कृष्णविवर विलयनापेक्षा वेगळा दिसेल.

हीच या पद्धतीची मुख्य हमी आहे. डार्क मॅटर थेट पाहण्याऐवजी, वैज्ञानिक प्रत्यक्ष विलयन सिग्नलची तुलना अशा मॉडेल्सशी करू शकतात जी आजूबाजूचा ढग वेव्हफॉर्म कसा बदलतो ते सांगतात.

वास्तविक डेटावर कल्पनेची चाचणी

एमआयटी पोस्टडॉक्टोरल भौतिकशास्त्रज्ञ Josu Aurrekoetxea यांच्या नेतृत्वाखालील पथकाने तो ठसा कसा दिसेल याचे मॉडेल तयार केले आणि नंतर ते LIGO, Virgo, आणि KAGRA च्या सार्वजनिक डेटावर लागू केले. दिलेल्या स्रोतांनुसार, त्यांनी या वेधशाळांच्या पहिल्या तीन निरीक्षण फेऱ्यांमधील 28 सर्वात स्पष्ट गुरुत्वीय-लाट घटना तपासल्या.

लेखानुसार, त्या 28 सिग्नलपैकी 27 सामान्य निर्वात-आधारित कृष्णविवर विलयनांसारखे दिसत होते. GW190728 म्हणून नोंदवलेला 28वा सिग्नल वेगळा दिसला. दिलेला मजकूर पूर्ण मांडणी सांगण्यापूर्वीच थांबतो, त्यामुळे सर्वात सुरक्षित निष्कर्ष असा नाही की डार्क मॅटर सापडला, तर तो कार्यक्रम पथकाच्या तपासणी पद्धतीत इतरांपेक्षा वेगळा दिसला इतकाच आहे.

हे का महत्त्वाचे आहे

तो फरक महत्त्वाचा आहे. डार्क मॅटरविषयीचे दावे काळजीपूर्वक हाताळावे लागतात, आणि हे काम सध्याच्या निरीक्षणांवर केलेल्या प्राथमिक चाचणीसह पद्धत-प्रस्ताव म्हणून समजणे योग्य ठरेल. तरीही हे एक लक्षवेधी पाऊल आहे, कारण यामुळे शोधाची जागा प्रत्यक्षात वाढते. गुरुत्वीय-लाट खगोलशास्त्र आधीच विलयन घटनांचा वाढता संग्रह तयार करत आहे. जर डार्क मॅटर त्या सिग्नलमध्ये आपले ठसे सोडू शकला, तर प्रत्येक भावी शोध हा फक्त कृष्णविवराचा मोजमाप न राहता मूलभूत भौतिकशास्त्राचा संभाव्य तपासही ठरेल.

स्रोतामध्ये Aurrekoetxea यांचे उद्धरण आहे की डार्क मॅटर आपल्या आजूबाजूला आहे, पण त्याचे परिणाम दिसण्यासाठी तो पुरेसा दाट असला पाहिजे, आणि कृष्णविवरे ती घनता वाढवण्यासाठी एक यंत्रणा देतात. त्यामुळे तर्क नीट समोर येतो. कृष्णविवर हा केवळ गुरुत्वीय लाटांचा स्रोत नाही; तो डार्क मॅटरला निरीक्षणयोग्य स्वरूपात केंद्रित करणारे इंजिनही आहे.

गुरुत्वीय-लाट खगोलशास्त्रासाठी नवा थर

• ही पद्धत समन्वित लाटांसारखे वागणाऱ्या अतिशय हलक्या डार्क मॅटर कणांना लक्ष्य करते.
• वेगाने फिरणारी कृष्णविवरे सुपररेडिएन्सद्वारे त्या लाटांना वाढवू शकतात.
• कृष्णविवराभोवतीचा घन ढग नंतरच्या विलयनाच्या वेव्हफॉर्ममध्ये बदल करू शकतो.
• एमआयटी-नेतृत्वाखालील पथकाने 28 सार्वजनिक LIGO, Virgo, आणि KAGRA सिग्नल्सवर ही कल्पना तपासली.

सध्या मुख्य निष्कर्ष संकल्पनात्मक आणि पद्धतशीर आहे. तो संशोधकांना पाहण्यासाठी एक ठोस स्वाक्षरी देतो आणि विद्यमान व भविष्यातील शोधांकडे डार्क मॅटरच्या दृष्टीने पुन्हा पाहण्याचे कारण देतो. ज्या क्षेत्रात पुढचा धागा नेमका कुठे सापडेल हे माहीत नसणे हीच मोठी अडचण असते, तिथे हेही महत्त्वाचे आहे.

जर हा दृष्टिकोन टिकून राहिला, तर गुरुत्वीय-लाट कॅटलॉग दुसऱ्या उद्देशासाठीही उपयुक्त ठरू शकतात: फक्त विश्वातील हिंसक घटना नकाशावर आणणे नाही, तर त्यावर प्रभुत्व असलेल्या अदृश्य पदार्थाचा उलगडा करणेही.

हा लेख Universe Today च्या वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.