பிரபஞ்சத்தின் தொடக்கக் காந்தப் புலங்கள் ஹபிள் பதற்றத்தைத் தணிக்கலாம்

அண்டவியலின் மையத்தில் ஒரு கருத்து வேறுபாடு

பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறதா என்பதில் தீவிர விவாதம் இல்லை. அது எவ்வளவு வேகமாக விரிவடைகிறது என்பதில்தான் தகராறு. நவீன வானியலின் மிக நம்பகமான இரண்டு அளவீட்டு முறைகளும் ஒன்றோடொன்று பொருந்த மறுக்கும் மதிப்புகளைத் திருப்பித் தருகின்றன; இந்த மோதலை ஆய்வாளர்கள் ஹபிள் பதற்றம் என்கின்றனர். இந்த வேறுபாடு முழுமையான அளவில் சிறியது, ஆனால் சுயாதீன அளவீடுகளுக்கு இடையேயான உண்மையான முரண்பாடு நிலையான மாதிரியில் ஏதோ ஒன்று விடுபட்டிருப்பதைக் குறிக்கலாம் என்பதால், இது அண்டவியலின் முக்கியப் பிரச்சினைகளில் ஒன்றாக மாறியுள்ளது.

ஹபிள் மாறிலி என்பது விரிவாக்க விகிதத்தை வானியலாளர்கள் வெளிப்படுத்தப் பயன்படுத்தும் எண். 1920களில் பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது என்பதை முதன்முதலில் நிரூபித்த அமெரிக்க வானியலாளர் எட்வின் ஹபிளின் பெயரை இது தாங்குகிறது. ஒரு நூற்றாண்டுக்குப் பிறகும் அந்த மாறிலியின் மதிப்பு இன்னும் சர்ச்சைக்குரியதாகவே உள்ளது — கருவிகள் மோசமானவை என்பதால் அல்ல, மாறாக அதைப் பெறப் பயன்படுத்தப்படும் இரு வகை முறைகளும் மிகவும் வேறுபட்ட இயற்பியல் நிலைகளில் இருந்து தொடங்குகின்றன என்பதால்.

முதல் பாதை: பின்னொளியைப் படித்தல்

முதல் அணுகுமுறை மறைமுகமானது. இது நிலையான அண்டவியல் மாதிரியை எடுத்து, பிக் பேங்கின் பின்னொளியான அண்ட நுண்ணலைப் பின்னணியில் உள்ள மங்கலான ஏற்ற இறக்க வடிவத்திற்குப் பொருத்துகிறது. பிளாங்க் போன்ற விண்வெளித் தொலைநோக்கிகள் அந்தப் பழமையான ஒளியின் நுட்பமான மாறுபாடுகளை மிகத் துல்லியமாக வரைபடமாக்கியுள்ளன. அந்த வடிவத்தை மாதிரியில் செலுத்தினால், வெளிவரும் விரிவாக்க விகிதம் ஒரு மெகாபார்செக்குக்கு வினாடிக்கு சுமார் 67 கிலோமீட்டர் ஆகும்.

வானியல் அறிமுகமில்லாத வாசகர்களுக்கு இந்த அலகுகள் புரியாமல் இருக்கலாம். ஒரு பார்செக் என்பது சுமார் 3.26 ஒளி ஆண்டுகள், அல்லது சுமார் 30.9 டிரில்லியன் கிலோமீட்டர்களுக்குச் சமமான தூர அலகு; ஒரு மெகாபார்செக் என்பது பத்து லட்சம் பார்செக். எனவே இந்தக் கணிப்பு, ஒரு குறிப்பிட்ட அண்டத் தூரம் எவ்வளவு வேகமாக வளர்கிறது என்பதை விவரிக்கிறது.

இரண்டாம் பாதை: வெடிக்கும் நட்சத்திரங்களைக் கவனித்தல்

இரண்டாவது முறை மிகவும் நேரடியானது; 1920களில் ஹபிள் செய்ததற்கு மனப்பான்மையில் நெருக்கமானது. அந்த விண்மீன் மண்டலங்களில் வெடிக்கும் சூப்பர்நோவாக்களின் ஒளிர்வைக் கண்காணிப்பதன் மூலம், தொலைதூர விண்மீன் மண்டலங்கள் பால்வழியில் இருந்து எவ்வளவு வேகமாக விலகுகின்றன என்பதை இது அளவிடுகிறது. வகை Ia சூப்பர்நோவாக்கள் "நிலையான மெழுகுவர்த்திகள்" ஆகச் செயல்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை எங்கு நிகழ்ந்தாலும் அவற்றின் ஒளிர்வு ஒன்றே எனப் புரிந்து கொள்ளப்படுகிறது; இது வானியலாளர்கள் தோற்ற ஒளிர்வைத் தூர அடையாளமாகப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது. இந்தப் பாதை அண்ட நுண்ணலைப் பின்னணிப் பாதையை விட அதிக விரிவாக்க விகிதத்தைத் தருகிறது.

இந்த இரு பதில்களுக்கு இடையேயான இடைவெளியே ஹபிள் பதற்றம். இது அண்டவியலாளர்களை அமைதியின்மைக்கு உள்ளாக்கும் வகையான முரண்பாடு: அளவீடுகள் மீண்டும் மீண்டும் செம்மைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன, ஆனால் கருத்து வேறுபாடு கரைந்துவிடவில்லை.

மற்றொரு புதிரிலிருந்து கடன் வாங்கிய துப்பு

The Conversation இதழில் எழுதிய ஆய்வாளர்கள், ScienceDaily வழியாகச் செய்தி வெளியிடப்பட்டது, முற்றிலும் வேறுபட்ட ஒரு புதிருக்கு — அண்டக் காந்தப் புலங்களின் தோற்றம் — முன்மொழியப்பட்ட ஒரு கருத்து ஹபிள் பதற்றத்திற்கும் வெளிச்சம் போட முடியுமா என்று கேட்டனர். சமீபத்தில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் ஆய்வு, பிக் பேங்கிற்குப் பிந்தைய மிக ஆரம்பத் தருணங்களில் எஞ்சிய மிகப் பலவீனமான காந்தப் புலங்கள், விரிவாக்க விகித அளவீடுகளுக்கு இடையேயான மோதலை விளக்க உதவ முடியுமா என்பதை ஆராய்கிறது.

இங்கு குறிப்பிடப்படும் புலங்கள், குளிர்சாதனப் பெட்டிக் காந்தத்தின் பரிச்சயமான காந்தத்தன்மையோ, இன்று விண்மீன் மண்டலங்களை ஊடுருவிச் செல்லும் பரந்த புலங்களோ அல்ல. அவை ஆதிகமானவை: பிரபஞ்ச வரலாற்றின் முதல் கணங்களில், பிரபஞ்சம் ஆய்வகத்தில் மீண்டும் உருவாக்க முடியாத அளவுக்கு அடர்த்தியாகவும், வெப்பமாகவும், ஆற்றல் மிக்கதாகவும் இருந்தபோது உருவாக்கப்பட்டவை. அவற்றின் வலிமை மிக மிகச் சிறியதாக இருக்கும், ஆனால் அவற்றின் தாக்கம் அற்பமானதாக இருந்திருக்காது.

மங்கலான காந்தத்தன்மை ஒரு அண்ட எண்ணை எவ்வாறு நகர்த்தலாம்

முன்மொழியப்பட்ட இயங்குமுறை ஹைட்ரஜன் வழியாகச் செல்கிறது. விரிவான உருவகப்படுத்தல்கள், இந்த ஆதிக் காந்தப் புலங்கள் ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தில் ஹைட்ரஜன் எவ்வாறு உருவானது என்பதை மாற்றியிருக்கலாம் எனக் காட்டுகின்றன. இது முக்கியமானது, ஏனெனில் ஹைட்ரஜனின் உருவாக்கம் ஒரு பக்க விவரம் அல்ல — அது குழந்தைப் பிரபஞ்சத்தில் சாதாரணப் பொருள் ஒளியுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொண்டது என்பதை வடிவமைக்கிறது, எனவே அண்ட நுண்ணலைப் பின்னணியில் ஒரு முத்திரையை விட்டுச் செல்கிறது.

ஹைட்ரஜன் கதையை மாற்றினால், பழமையான பின்னொளியில் உள்ள வடிவம் மாறுகிறது. வடிவத்தை மாற்றினால், அதிலிருந்து ஊகிக்கப்படும் விரிவாக்க விகிதமும் மாறுகிறது. கொள்கையளவில், அந்தத் தொடர், அடிப்படை மாதிரியைக் கைவிடாமலோ பல தசாப்த சூப்பர்நோவா அவதானிப்புகளை நிராகரிக்காமலோ, மறைமுக மதிப்பீட்டை நேரடி மதிப்பீட்டுடன் ஒத்திசைக்க ஒரு வழியை வழங்குகிறது.

இது ஒரு நுட்பமான நெம்புகோல்; அதுவே அதன் கவர்ச்சியின் ஒரு பகுதி. ஆரம்பகால பிரபஞ்ச இயற்பியலில் சிறிய சரிசெய்தல்கள், ஒத்திசைக்க மிகவும் கடினமாக நிரூபிக்கப்பட்ட அந்த அளவீடுகளுக்கே பரவலாம்.

உருவகப்படுத்தல்கள் வாதத்தை ஏன் தாங்குகின்றன

இந்த வழக்கு ஒரு ஒற்றை அவதானிப்பை விட விரிவான எண்ணியல் மாதிரியாக்கத்தின் மீது தங்கியுள்ளது. ஹைட்ரஜன் உருவாகி வந்த காலத்தில் காந்தப் புலங்கள் இருக்கும்போது என்ன நிகழ்கிறது என்பதை ஆய்வாளர்கள் பின்தொடரவும், பின்னர் அதன் விளைவுகளை இன்று தொலைநோக்கிகள் அவதானிக்கும் நுண்ணலைப் பின்னணி வரை முன்னோக்கிக் கண்டறியவும் உருவகப்படுத்தல்கள் அனுமதிக்கின்றன. ஊகத்தின் அடிப்படையிலான ஆரம்பகால பிரபஞ்சக் கருத்து, தரவு பற்றிய சோதிக்கக்கூடிய கூற்றாக மாறுவது இப்படித்தான்.

இந்த ஆய்வு ஒரு பரந்த பலனையும் சுட்டிக்காட்டுகிறது: பூமியில் அடையக்கூடிய எதையும் விட மிக அதிக ஆற்றல் மட்டங்களில் உள்ள இயற்பியலுக்கான ஒரு சாளரம். துகள் முடுக்கிகள் பிக் பேங்கிற்குப் பின் சில கணங்களில் நிலவிய நிலைகளை அடைய முடியாது. ஆதிக் காந்தத்தன்மை அண்ட நுண்ணலைப் பின்னணியில் அளவிடக்கூடிய முத்திரையை விட்டிருந்தால், வானமே சோதனையாக மாறுகிறது.

இந்த ஆய்வு எதைத் தீர்க்கிறது — எதைத் தீர்க்கவில்லை

இது ஒரு முன்மொழியப்பட்ட விளக்கம், ஒரு தீர்ப்பு அல்ல. ஹபிள் பதற்றம் இன்னும் தீர்க்கப்படவில்லை; புறக்கணிக்கப்பட்ட இந்தக் கூறு முக்கியமாக இருக்க முடியுமா என்பதை ஆராய்வதாகவே ஆய்வாளர்கள் தங்கள் பணியை வரையறுக்கின்றனர். இந்தக் கருத்தின் வலிமை என்னவென்றால், பொதுவாகத் தனித்தனியாகக் கையாளப்பட்ட இரண்டு புதிர்களை இது இணைக்கிறது, மேலும் அளவிடக்கூடிய ஒரு சமிக்ஞையில் நங்கூரமிடப்பட்ட கணிப்புகளைத் தருகிறது. திறந்திருக்கும் கேள்வி என்னவென்றால், உருவகப்படுத்தல்களில் இருந்து மட்டும் ஊகிக்கப்படாமல், உண்மையான தரவுகளில் அடையாளம் காணக்கூடிய அளவுக்கு இந்த விளைவு பெரியதாகவும் தனித்துவமானதாகவும் உள்ளதா என்பதே.

அந்தக் கேள்விக்குப் பதில் சொல்ல முடியும். அண்ட நுண்ணலைப் பின்னணி மற்றும் அருகிலுள்ள சூப்பர்நோவாக்களின் அளவீடுகள் மேலும் துல்லியமாகும்போது, ஹபிள் மாறிலியின் இரு மதிப்பீடுகளும் ஒன்றிணையும் அல்லது மேலும் பிரியும். அவை பிரிந்தே இருந்தால், ஆதிக் காந்தத்தன்மை போன்ற விளக்கங்கள் ஊகத்திலிருந்து அவசியமானவையாக நகர்கின்றன. அவை இறுதியில் ஒத்துப்போனால், அழுத்தம் தணிகிறது — புதிர் மீண்டும் அளவீட்டுப் பிழையின் விஷயமாகிறது.

எண்ணுக்கு அப்பால் பதற்றம் ஏன் முக்கியம்

அண்டவியலின் நிலையான மாதிரி குறிப்பிடத்தக்க வெற்றியைப் பெற்றுள்ளது; அதனால்தான் ஒரு நிலையான உள் முரண்பாடு இவ்வளவு கவனத்தை ஈர்க்கிறது. பின்னொளியையும், இலகுவான தனிமங்களின் மிகுதியையும், பிரபஞ்சத்தின் பெரிய அளவிலான அமைப்பையும் விளக்கும் ஒரு மாதிரி, அது எவ்வளவு வேகமாக விரிவடைகிறது என்பதையும் கூற முடிய வேண்டும். அந்த எண்ணுக்கான இரண்டு கவனமான பாதைகள் முரண்படும்போது, மிக நம்பத்தகுந்த விளக்கங்கள் விரும்பத்தகாதவை: ஒன்று ஒரு அளவீடு நுட்பமாகக் குறைபாடுடையது, அல்லது மாதிரி முழுமையற்றது.

ஆதிக் காந்தப் புல முன்மொழிவு இரண்டாவது வகையைச் சேர்ந்தது. இந்த இடைவெளி ஒரு பிழையாகவே இருக்காமல், நிலையான படம் விட்டுவிடும் இயற்பியலின் கைரேகையாக இருக்கலாம் — அதன் விளைவுகள் மற்றபடி மறைந்திருக்கும் அளவுக்கு மிக ஆரம்பத்தில் செயலில் இருந்த ஒரு கூறு என்று அது பரிந்துரைக்கிறது.

எதைக் கவனிக்க வேண்டும்

• அண்ட நுண்ணலைப் பின்னணி மீதான இறுக்கமான கட்டுப்பாடுகள், இது விரிவாக்க விகிதத்தின் மறைமுக மதிப்பீட்டைக் கூர்மைப்படுத்தும்.
• தொடர்ச்சியான சூப்பர்நோவா ஆய்வுகள், இவை நேரடி அளவீட்டைச் செம்மைப்படுத்தி, வேறுபாடு தொடர்கிறதா என்பதைத் தீர்மானிக்கும்.
• ஆரம்பகால காந்தப் புலங்கள் ஹைட்ரஜன் உருவாக்கத்தைக் கண்டறியக்கூடிய முத்திரையை விட்டுச் செல்லும் அளவுக்கு மாற்ற முடியுமா என்பதைச் சோதிக்கும் உருவகப்படுத்தல் பணி.
• ஆதிக் காந்தத்தன்மையின் சுயாதீன ஆய்வுகள், இவை தேவையான வலிமையில் அத்தகைய புலங்கள் இருந்தனவா என்பதைக் காட்டும்.

இந்தப் படிகளில் எதுவும் தனியாக ஹபிள் பதற்றத்தைத் தீர்க்காது. ஒன்றாகச் சேர்ந்து, பிரபஞ்சத்தின் முதல் கணங்களிலிருந்து வரும் ஒரு காந்தத்தன்மையின் கிசுகிசு பதிலின் ஒரு பகுதியா — அல்லது ஆச்சரியங்களை எதிர்பார்க்கக் கற்றுக்கொண்ட ஒரு துறையில் மற்றொரு சுவாரஸ்யமான சாத்தியக்கூறு மட்டுமா என்பதை அவை தீர்மானிக்கின்றன.

இந்தக் கட்டுரை Science Daily வின் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.