Fast Radio Bursts மூலம் விஞ்ஞானிகள் பிரபஞ்சத்தின் காணாமல் போன பொருளைக் கண்காணிக்கின்றனர்

Fast radio bursts பிரபஞ்சக் கணக்கியல் செய்வதற்கான புதிய கருவியாக மாறுகின்றன

பல தசாப்தங்களாக, விண்வெளியியல் அறிஞர்கள் பிரபஞ்சத்தின் பதிவில் ஒரு பிடிவாதமான பொருந்தாமையை எதிர்கொண்டுள்ளனர். ஆரம்ப பிரபஞ்சத்தின் கணக்கீடுகள், நட்சத்திரங்கள், கோள்கள், வாயு மற்றும் மனிதர்களை உருவாக்கும் சாதாரண பொருள், இன்று தொலைநோக்கிகள் விண்மீன் மண்டலங்களிலும் நட்சத்திரங்களிலும் நேரடியாக கணக்கிட முடிவதைவிட மிக அதிக அளவில் காணப்பட வேண்டும் என்று காட்டுகின்றன. ஜூலை 21 அன்று, ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த காணாமல் போன பங்கைக் கண்காணிக்க ஒரு புதிய முறையை விவரித்தனர்; அதில் விண்வெளியியலின் மிகச் சிறிய, மிக ஆற்றல் வாய்ந்த சிக்னல்களில் ஒன்றான fast radio bursts பயன்படுத்தப்பட்டது.

MIT விஞ்ஞானிகள் வழிநடத்திய, CHIME/FRB Collaboration-இன் ஒரு பகுதியாக நடைபெற்ற மற்றும் Physical Review Letters இதழில் அறியப்படுத்தப்பட்ட இந்த ஆய்வு, இடைநட்சத்திர இடத்தை கடந்து செல்லும் போது radio bursts எவ்வாறு வளைந்து மாறுகின்றன என்பதை பயன்படுத்துகிறது. முடிவு பல cosmologists நீண்ட காலமாக சந்தேகித்தும் நேரடி ஆதாரத்துடன் உறுதிப்படுத்த முடியாதிருந்த ஒரு படத்தை சுட்டிக்காட்டுகிறது: பிரபஞ்சத்தின் “காணாமல் போன” சாதாரண பொருளின் பெரும்பகுதி, எதிர்பார்த்ததைவிட அதிக தூரம் வரை விரிந்து, விண்மீன் மண்டலக் குழுக்களைச் சுற்றியுள்ள மங்கலான மேகங்களில் பரவியிருக்கிறது போலத் தெரிகிறது.

காணாமல் போனது பொருள் அல்ல, நம்பகமான வரைபடம்தான்

சிக்கல் எப்போதும் விஞ்ஞானிகள் பொருள் மறைந்து போய்விட்டதாக நினைத்தார்கள் என்பதல்ல. மாறாக, இளம் பிரபஞ்சத்தையும் பின்னைய பிரபஞ்ச அமைப்புகளையும் பற்றிய அளவீடுகள், பெரும்பாலானோர் பிரபஞ்சத்துடன் இணைக்கும் பிரகாசமான அமைப்புகளுக்கு வெளியே குறிப்பிடத்தக்க அளவு சாதாரண பொருள் இருக்க வேண்டும் என்று நீண்ட காலமாக சுட்டிக்காட்டி வருகின்றன. நட்சத்திரங்களும் விண்மீன் மண்டலங்களும் எதிர்பார்க்கப்படும் மொத்தத்தின் ஒரு பகுதியை மட்டுமே கொண்டுள்ளன. மீதமுள்ளது விண்மீன் மண்டலங்களுக்கு இடையிலும் அவற்றைச் சுற்றியும் உள்ள வாயுவில் மெல்லப் பரவியிருக்கலாம் என நம்பப்பட்டது; அதனால் அதை நேரடியாகக் கண்டறிவது கடினமாக இருந்தது.

அங்கேதான் fast radio bursts, அல்லது FRBs, பயனுள்ளதாகின்றன. இவை மில்லி வினாடிகள் மட்டுமே நீடிக்கும், தொலைவிலுள்ள பிரபஞ்சத்தின் வலுவான நிகழ்வுகளிலிருந்து உருவாகும் மிகப் பிரகாசமான radio wave துடிப்புகள். ஒரு FRB விண்வெளியில் பயணிக்கும்போது, அது கடந்து செல்லும் பொருளால் அதன் சிக்னல் பாதிக்கப்படுகிறது. வழங்கப்பட்ட அறிக்கையில், அந்த சிக்னல் நேரத்தில் “smear” ஆகிறது என்று விவரிக்கப்படுகிறது. பாதையில் அதிக பொருள் இருந்தால், burst பூமியை அடையும் நேரத்தில் அதிகமாக smear ஆகும்.

இந்த அடிப்படை விளைவு, மற்றபடி காண முடியாத பொருளை ஆராய்வதற்காக FRBs-ஐ பயன்படுத்த விண்வெளியியல் அறிஞர்களுக்கு வழி அளிக்கிறது. வளைவின் எவ்வளவு பகுதி விண்மீன் மண்டலங்களுக்குள்ளேயுள்ள பொருளால் வருகிறது, எவ்வளவு பகுதி பிற இடங்களில் உள்ள மங்கலான வாயுவால் வருகிறது என்பதைப் பிரித்தறிவதே சவால்.

புதிய முறை burst தரவையும் விண்மீன் மண்டலங்களின் இடங்களையும் இணைக்கிறது

MIT-வழிநடத்திய குழு இந்த சிக்கலை புள்ளியியல் முறையில் அணுகியது. வழங்கப்பட்ட மூல உரையின்படி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் பூமியில் கண்டறியப்பட்ட ஆயிரக்கணக்கான FRB சிக்னல்களின் smear-ஐ அளந்து, அந்த அளவீடுகளை பிரபஞ்சம் முழுவதும் உள்ள விண்மீன் மண்டலங்களின் இடங்களுடன் ஒப்பிட்டனர். இதன் மூலம், ஒவ்வொரு burst-இன் வளைவின் எவ்வளவு பகுதி விண்மீன் மண்டலங்களுடன் தொடர்புடைய பொருளால், எவ்வளவு பகுதி சுற்றியுள்ள விண்வெளியில் உள்ள பிற பொருளால் ஏற்பட்டது என்பதை மதிப்பிட முடிந்தது.

இந்த படியின் முக்கியத்துவம் காணாமல் போன பொருள் உள்ளது என்று சுட்டிக்காட்டுவதோடு மட்டுமல்ல. அது அந்த பொருள் எங்கு திரண்டிருக்க tends என்பதையும் உள்ளூர்மயமாக்க உதவுகிறது. சாதாரண பொருள் விண்மீன் மண்டலக் குழுக்களைச் சுற்றியுள்ள மிக மங்கலான மேகங்களில் συγκன்றுள்ளதாகவும், அவை விஞ்ஞானிகள் கணித்ததைவிட அதிக தூரம் வரை நீள்கின்றன என்றும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவிக்கின்றனர்.

நடைமுறையில், இதன் பொருள், விண்மீன் மண்டலங்கள் ஒரு எளிய நட்சத்திர-மற்றும்-சுழற்கோள் படம் காட்டுவதைவிட மிகவும் பரந்த விண்வெளிப் பகுதியில் தாக்கம் செலுத்தக்கூடும் என்பதாகும். பொருள் ஒளிப்படங்களில் காணப்படும் பிரகாசமான அமைப்புகளுக்குள் ஒழுங்காக அடைக்கப்பட்டிருக்கவில்லை. மாறாக, அதன் குறிப்பிடத்தக்க பகுதி விரிவான, மங்கலான halos மற்றும் சுற்றுப்புறங்களில் இருப்பது போலத் தெரிகிறது; அவற்றை நேரடியாகக் கண்காணிப்பது கடினம்.

ஒரே ஒரு கணக்கியல் பிரச்சினையைத் தாண்டி இந்த முடிவு ஏன் முக்கியம்

காணாமல் போன பொருள் குறித்த பிரபஞ்ச ஆய்வுகள் வெறும் பதிவேட்டுப் பயிற்சிகள் அல்ல. சாதாரண பொருள் இறுதியில் எங்கு சென்று சேர்கிறது என்பது, விண்மீன் மண்டலங்கள் எப்படி உருவாகின்றன, வளர்கின்றன, மற்றும் தங்களை எவ்வாறு ஒழுங்குபடுத்துகின்றன என்பதுடன் தொடர்புடையது. வழங்கப்பட்ட உரையில் சுருக்கப்பட்ட முடிவு, ஆற்றல்மிக்க செயல்முறைகள் மூலம் பொருள் விண்மீன் மண்டலங்களிலிருந்து வெளியே தள்ளப்படலாம் என்ற கருத்தை ஆதரிக்கிறது. இது முக்கியம், ஏனெனில் விண்மீன் மண்டல வளர்ச்சி உள்ளே வரும் மற்றும் வெளியேறும் ஓட்டங்களின் சுழற்சிகளின் மீது சார்ந்துள்ளது: வாயு உள்ளே விழுகிறது, நட்சத்திரங்களை உருவாக்குகிறது, பின்னர் நட்சத்திரச் செயல்பாடு மற்றும் பிற ஆற்றல்மிக்க நிகழ்வுகளால் சூடாக்கப்படலாம் அல்லது வெளியேற்றப்படலாம்.

சாதாரண பொருளின் பெரிய அளவு விண்மீன் மண்டலங்களிலிருந்து வெகுதூரத்தில் மெல்லிய மேகங்களில் இருந்தால், அது எதிர்கால நட்சத்திர உருவாக்கத்திற்கான எரிபொருளை விண்மீன் மண்டலங்கள் எவ்வாறு தக்கவைத்துக்கொள்கின்றன மற்றும் சுற்றுப்புறத்துடன் பொருளை எவ்வாறு பரிமாறிக் கொள்கின்றன என்பதைக் பாதிக்கும். இது இன்றைய பிரபஞ்சத்தின் பார்வைகளை, ஆரம்ப பிரபஞ்சத்திலிருந்து பெறப்படும் நிபந்தனைகளுடன் இணைக்கும் முயற்சிகளையும் வடிவமைக்கிறது.

இந்த ஆய்வின் முறை, முடிவைவிட குறைவற்ற முக்கியத்துவம் கொண்டதாக இருக்கலாம். FRBs பல ஆண்டுகளாக நம்பிக்கைக்குரிய astophysical கருவிகளாகக் கருதப்பட்டு வந்தன, ஆனால் இப்போது அதிகரித்து வரும் burst கண்டறிதல்கள் அந்த நம்பிக்கையை மேலும் முறையான ஒன்றாக மாற்றுகின்றன. ஆயிரக்கணக்கான நிகழ்வுகளின் மாதிரி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் தனிப்பட்ட கதைகளைக் கடந்து, இந்த சிக்னல்களை பிரபஞ்ச அமைப்பின் பெரிய அளவிலான ஆய்வுக் கருவியாகப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது.

இது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம். மிகப் பிரகாசமான அல்லது மிகவும் அபூர்வமான நிகழ்வுகளையே நம்பாமல், இப்போது விண்வெளியியல் அறிஞர்கள் FRB மக்கள் தொகைகளைப் பயன்படுத்தி மிகப் பெரிய தூரங்களில் பொருள் விநியோகத்தை ஆய்வு செய்யத் தொடங்கலாம். கண்டறிதல் பட்டியல்கள் பெருகும் போது, அந்த வரைபடங்களின் துல்லியமும் மேம்பட வேண்டும்.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் என்ன கண்டுபிடித்ததாகச் சொல்கிறார்கள்

வழங்கப்பட்ட உரையில் MIT பட்டதாரி மாணவர் Haochen Wang கூறியதாக மேற்கோள் காட்டப்பட்டுள்ளது: மொத்தத்தில், அதிக விண்மீன் மண்டலங்கள் இருக்கும் இடங்களில், அவற்றைச் சுற்றி அதிக காணாமல் போன பொருளும் இருக்கிறது. இந்த framing முக்கியமானது, ஏனெனில் அது மறைந்துள்ள பொருளை தனித்த அவலங்களுடன் அல்ல, பிரபஞ்சத்தின் பரந்த கட்டமைப்புடன் இணைக்கிறது. பொருள் சீரற்ற முறையில் சிதறவில்லை. அது விண்மீன் மண்டலங்களும் விண்மீன் மண்டலக் குழுக்களும் உருவாக்கும் சுற்றுப்புறங்களைப் பின்தொடர்வது போலத் தெரிகிறது.

இதனால், கண்கூடாகத் தெரியும் விண்மீன் மண்டலங்களுக்குள் அல்லாமல், அவற்றைச் சுற்றியுள்ள பெரிய, மங்கலான அமைப்புகளில் சாதாரண பொருள் பட்ஜெட்டின் பெரும்பகுதி இருப்பதாகும் ஒரு படத்தை இந்த ஆய்வு வலுப்படுத்துகிறது. அந்த மங்கலான மேகங்கள் எவ்வளவு தூரம் நீள்கின்றன என்பது குறித்த முந்தைய கருதுகோள்கள் மிக எச்சரிக்கையுடன் இருந்திருக்கலாம் என்பதையும் இது சுட்டிக்காட்டுகிறது.

நீண்டகால விளைவுகளைக் கொண்ட ஒரு சுருக்கமான சிக்னல்

Fast radio bursts நவீன விண்வெளியியலின் மிகவும் சுவாரஸ்யமான நிகழ்வுகளில் ஒன்றாகவே உள்ளன, ஆனால் இந்த ஆய்வு, அவற்றின் மதிப்பு bursts-ஐ மட்டும் புரிந்துகொள்வதற்கே கட்டுப்பட்டதல்ல என்பதை காட்டுகிறது. வழக்கமான இமேஜிங் செய்ய முடியாத வகையில் பிரபஞ்சத்தை அளவிடுவதற்கான கருவிகளாக அவை மாறுகின்றன. ஒவ்வொரு burst-ஐ அது கடக்கும் விண்வெளியின் ஒரு probe ஆகக் கருதுவதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் தானாகத் தனித்து தெரியாத அளவிற்கு மங்கலாகவும் பரவலாகவும் உள்ள பொருளைப் பற்றி அறியலாம்.

இதனால் புதிய முடிவு ஒரு குறுகிய cosmology புதுப்பிப்பைத் தாண்டி நிற்கிறது. இது, தற்காலிக radio flashes துறையின் மிகப் பழமையான பெரிய அளவிலான பார்வை இடைவெளிகளில் ஒன்றை தீர்க்க உதவும் ஒரு கட்டத்திற்குள் விண்வெளியியல் நுழைந்துவிட்டது என்பதற்கான ஆதாரம். காணாமல் போன சாதாரண பொருள், நேரடி அர்த்தத்தில் ஒருபோதும் உண்மையிலேயே காணாமல் போயிருக்க வேண்டியதில்லை. அது விண்மீன் மண்டலங்களைச் சுற்றியுள்ள மங்கலான, விரிவான களஞ்சியங்களில் காத்திருந்தது, இப்போது fast radio bursts அதை பார்வைக்கு கொண்டுவர உதவுகின்றன.

இந்தக் கட்டுரை Phys.org செய்தியறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.