एक राक्षस तारे की रोशनी में, अंधेरे का एक संकेत | क्वांटा पत्रिका

पिछले अक्टूबर में, जैसे ही जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने तारामंडल एरिडानस के पास आकाश के अपने पहले लंबे एक्सपोज़र को नीचे गिराया, खगोलविदों ने प्रकाश के एक मंद, टिमटिमाते बिंदु की कहानी को एक साथ जोड़ना शुरू कर दिया, जो ब्रह्मांड के सबसे गहरे स्थानों से निकलता हुआ प्रतीत होता था।

जो कुछ भी था, वह सुपरनोवा बनने के लिए बहुत देर तक चमकता रहा; एक भी सितारा, मेज से बाहर था। "ऐसा लगता है जैसे आप शायद इन सीएसआई फिल्मों में से एक में हैं, कि आप एक जासूस हैं," कहा जोस मारिया डिएगो, स्पेन में कैंटाब्रिया के भौतिकी संस्थान के एक खगोल भौतिकीविद् जिन्होंने सिग्नल को समझने का काम किया। "आपकी मेज पर बहुत सारे संदिग्ध हैं, और आपको एक-एक करके [उन्हें] खत्म करना होगा।"

डिएगो और उनके सहयोगियों ने हाल ही में बताया कि प्रकाश की हल्की धुंध बाहर से आती हुई प्रतीत होती है एक चरम सितारा प्रणाली उन्होंने मोथरा उपनाम दिया - महादानव तारों की एक जोड़ी, जो पूरे 10 अरब साल पहले अपने सुनहरे दिनों में, अपनी आकाशगंगा में लगभग सभी चीज़ों को मात दे गई थी।

उस समय, संपूर्ण ब्रह्माण्ड अब पृथ्वी की तुलना में छोटा था; हमारे ग्रह का एकजुट होना तब शुरू हुआ जब मोथरा फोटॉन एक ऐसी दुनिया की अपनी ब्रह्मांडीय यात्रा के आधे रास्ते पर पहुंच गए जो उनके प्रकाश को पकड़ने के लिए समय पर एक विशाल अवरक्त-संवेदनशील अंतरिक्ष दूरबीन विकसित करेगा। अलग-अलग तारा प्रणालियों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश का पता लगाना, जो बहुत पहले असंभव हुआ करता था। लेकिन मोथरा, जिसका नाम रेशम की पतंगों से प्रेरित काइजु राक्षस के नाम पर रखा गया है, हाल ही में सबसे पुराने, अब तक के सबसे दूर के, खगोलविदों द्वारा जेडब्ल्यूएसटी और हबल स्पेस टेलीस्कोप की छवियों में पाए गए उत्कृष्ट तारा प्रणालियों की श्रृंखला में नवीनतम है। और एक मोड़ में, जबकि मोथरा और उसके जानवर भाई अपने आप में दिलचस्प खगोलभौतिकी वस्तुएं हैं, जो बात डिएगो को सबसे अधिक उत्साहित करती है वह यह है कि राक्षस सितारों की रोशनी उसके और पृथ्वी के बीच तैरती हुई वस्तु के एक बहुत अलग वर्ग को प्रकट करती है: एक अन्यथा अदृश्य उन्होंने और उनके सहयोगियों ने जिस काले पदार्थ के ढेले की गणना की, उसका वजन सूर्य के द्रव्यमान से 10,000 से 2.5 मिलियन गुना के बीच था।

यदि ऐसी कोई वस्तु वास्तव में मौजूद है - अभी के लिए प्रारंभिक निष्कर्ष - यह भौतिकविदों को डार्क मैटर के बारे में अपने सिद्धांतों को सीमित करने में मदद कर सकता है और शायद, शायद, ब्रह्मांड के अस्पष्टीकृत द्रव्यमान के रहस्य को सुलझा सकता है।

2023 तक, अलग-अलग डार्क मैटर कणों की खोज के प्रयोगशाला प्रयास बेकार हो गए हैं, जिससे कुछ खगोल भौतिकीविदों को गंभीर व्यावहारिक संदेह हो गया है कि मनुष्य जिस तरह से रहस्यमय पदार्थ पर कैलीपर्स लगा सकते हैं, वह व्यापक ब्रह्मांड पर इसके गुरुत्वाकर्षण प्रभावों का अध्ययन कर सकता है। इसलिए डिएगो की टीम और अन्य लोग ब्रह्मांड में अंधेरी वस्तुओं की भूतिया रूपरेखा की खोज कर रहे हैं। वे मौजूद डार्क मैटर के सबसे छोटे गुच्छों की पहचान करने की उम्मीद करते हैं - जो बदले में डार्क मैटर कण की बुनियादी भौतिकी पर निर्भर करता है। लेकिन शुद्ध काले पदार्थ की गांठें केवल खगोलविदों के सामने ही प्रस्तुत नहीं होती हैं; टीमें ऐसी परछाइयों को परछाइयों से सहलाने के लिए अवलोकन संबंधी तरकीबों का उपयोग करती हैं। अब खगोलशास्त्री ब्रह्मांडीय घटनाओं पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं, जिनमें अंतरिक्ष-तानाशाही गुरुत्वाकर्षण लेंस - अदृश्य, काले पदार्थ-प्रधान आवर्धक कांच की तरह, जिसने मोथरा को प्रकट किया - से लेकर घर के बहुत करीब तारों की फड़फड़ाती, रिबन जैसी धाराएं शामिल हैं। अब तक, इन प्रयासों ने "वार्म डार्क मैटर" नामक मॉडलों के एक लोकप्रिय सेट के कई प्रकारों को खारिज कर दिया है।

"आप डार्क मैटर को नहीं छू सकते," कहा अन्ना नीरेनबर्ग, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, मर्सिड में एक खगोल भौतिकीविद् जो JWST के साथ डार्क इंटरस्टेलर ब्लब्स की खोज कर रहे हैं। लेकिन इससे बनी छोटी संरचनाएँ ढूँढना? "यह उतना ही करीब है जितना आप पाएंगे।"

हेलो, हेलो, हेलो

डार्क मैटर के बारे में हम जो थोड़ा भी जानते हैं वह अस्पष्ट, धुंधली रूपरेखा में मौजूद है। दशकों के साक्ष्य से पता चला है कि या तो गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत अधूरे हैं, या, जैसा कि खगोल भौतिकीविद् आमतौर पर तर्क देते हैं, एक डार्क मैटर कण ब्रह्मांड को परेशान करता है। एक क्लासिक अवलोकन में, तारे आकाशगंगाओं के बाहरी इलाके में दौड़ते हुए प्रतीत होते थे जैसे कि दृश्यमान पदार्थ की तुलना में कहीं अधिक मजबूत गुरुत्वाकर्षण पकड़ में थे। इन तारों की गति को मापकर और अतिरिक्त भार वाले अंतरिक्ष के क्षेत्रों की पहचान करने वाली अन्य तकनीकों को लागू करके, खगोलविद कल्पना कर सकते हैं कि ब्रह्मांड के काले पदार्थ को बड़े पैमाने पर कैसे वितरित किया जाता है।

नीरेनबर्ग ने कहा, "अगर हमारे पास डार्क मैटर चश्मा होता, तो हर आकाशगंगा के आसपास हम शायद एक बड़ी, धुंधली, विस्तारित, तरबूज के आकार की संरचना देखते जो आकाशगंगा से भी बहुत बड़ी होती।" हमारी अपनी आकाशगंगा के लिए, खगोलविदों का अनुमान है कि यह फैला हुआ, काला कोकून - जिसे प्रभामंडल कहा जाता है - का वजन लगभग एक ट्रिलियन सौर द्रव्यमान है और यह आकाशगंगा के तारों की सर्पिल डिस्क से 10 गुना अधिक चौड़ा है।

हालाँकि, छोटे पैमाने पर ज़ूम करें, और वैज्ञानिक निश्चितता टूट जाती है। क्या आकाशगंगा का काला पदार्थ प्रभामंडल एक चिकना स्मीयर है? या यह गुच्छों में व्यवस्थित है, जिसे सब-हेलो कहा जाता है? और यदि हां, तो वे गुच्छे किस आकार के हैं?

उत्तर वैज्ञानिकों को डार्क मैटर की वास्तविक प्रकृति की पहचान करने की अनुमति दे सकते हैं। ब्रह्मांड ने अपनी वर्तमान संरचना कैसे विकसित की - एक ब्रह्मांडीय वेब, जो आकाशगंगाओं के मोतियों के तारों से बुना हुआ है - के मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि डार्क मैटर के कण, चाहे वे कुछ भी हों, बिग बैंग के बाद पहले कुछ सौ हज़ार वर्षों के दौरान छोटे, गुरुत्वाकर्षण से बंधे गुच्छों में एकत्र हुए। उनमें से कई गुच्छे विलीन हो गए और अंततः दृश्यमान पदार्थ में समा गए। वे आकाशगंगाओं के बीज बन गए। लेकिन कुछ सबसे छोटे अंधेरे प्रभामंडल जो विलीन नहीं हुए थे, उन्हें अभी भी "प्रारंभिक ब्रह्मांड में संरचना निर्माण के अवशेष" के रूप में मौजूद रहना चाहिए। एथन नाडलर, कार्नेगी वेधशालाओं और दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में एक खगोल भौतिकीविद्। "एक टाइम मशीन की तरह।"

इन अवशेष गुच्छों को खोजने और तौलने से भौतिकविदों को डार्क मैटर की बुनियादी भौतिकी पर अपनी पकड़ मजबूत करने में मदद मिलेगी - जिसमें रहस्यमय कण का द्रव्यमान और उसका "तापमान" भी शामिल है, जो कुछ हद तक भ्रामक शब्द है जो उस गति का वर्णन करता है जिस पर व्यक्तिगत कणों के बादल चारों ओर घूमते हैं।

डार्क मैटर रहस्य में प्रमुख संदिग्धों में से एक कोल्ड डार्क मैटर है, मॉडलों का एक वर्ग जिसमें अपराधी अपेक्षाकृत भारी और सुस्त कण होते हैं; एक उदाहरण कमज़ोर रूप से अंतःक्रिया करने वाला विशाल कण या WIMP है। यदि ये सिद्धांत सही हैं, तो प्रारंभिक ब्रह्मांड में ऐसे कण आसानी से स्व-गुरुत्वाकर्षण समूहों में बस गए होंगे, जिनमें से कुछ पृथ्वी के द्रव्यमान जितने छोटे हो सकते हैं। आज, डार्क मैटर के ये लंबे समय तक चलने वाले लघु-प्रभामंडल अभी भी आकाशगंगा जैसी आकाशगंगाओं के बड़े सामूहिक प्रभामंडल के भीतर और आसपास बिखरे हुए होने चाहिए।

लेकिन यदि हल्के डार्क मैटर कण प्रारंभिक ब्रह्मांड में तेजी से घूमते, जैसा कि "गर्म" डार्क मैटर मॉडल के एक प्रतिस्पर्धी वर्ग का सुझाव है, तो केवल भारी गुरुत्वाकर्षण खिंचाव वाले बड़े गुच्छे ही बन सकते थे। ये मॉडल सुझाव देते हैं कि डार्क मैटर संरचनाओं के लिए एक कटऑफ है, एक न्यूनतम द्रव्यमान जिसके नीचे प्रभामंडल मौजूद नहीं है। इसलिए जब भी कोई एक नए, सबसे छोटे ज्ञात अंधेरे प्रभामंडल (जैसे कि पृथ्वी और मोथरा के बीच कथित प्रभामंडल) की खोज करता है, तो सिद्धांतकारों को उत्तरोत्तर ठंडे परिदृश्यों को खारिज करने के लिए मजबूर किया जाता है।

मॉडलों का एक अन्य लोकप्रिय वर्ग, जिसे फ़ज़ी डार्क मैटर कहा जाता है, एक डार्क मैटर कण की फुसफुसाहट मात्र मानता है - शायद 10²⁸ एक इलेक्ट्रॉन से कई गुना हल्का। उदाहरण के लिए, एक्सियन कहे जाने वाले काल्पनिक कण इस आकार सीमा में हो सकते हैं और अपेक्षाकृत ठंडे भी हो सकते हैं। ये फेदरवेट कणों की तुलना में तरंगों की तरह अधिक व्यवहार करेंगे, जो आकाशगंगाओं में तरंगित होंगे। गर्म काले पदार्थ की तरह, यह तरंग जैसा अवतार आकाशगंगाओं से छोटे द्रव्यमान के पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण से बंधे गुच्छों का निर्माण नहीं करेगा। लेकिन अल्ट्रालाइट डार्क मैटर की बात कुछ और ही होगी। जैसे ही धुंधले काले पदार्थ की तरंगें एक प्रभामंडल के भीतर एक-दूसरे के खिलाफ घूमती हैं, वे छोटे हस्तक्षेप पैटर्न बना सकते हैं जिन्हें ग्रैन्यूल कहा जाता है - दानेदार दिखने वाले क्षेत्र जहां काले पदार्थ का घनत्व अधिक होता है - जो अपने स्वयं के मापने योग्य गुरुत्वाकर्षण हस्ताक्षर प्रदान करेगा।

इनमें से कुछ सिद्धांतों को खारिज करने के लिए कम और कम द्रव्यमान वाले काले पदार्थ के प्रभामंडल को खोजने - या स्पष्ट रूप से न खोजने की आवश्यकता है। यह खोज बौनी आकाशगंगाओं को घेरने के लिए जाने जाने वाले सबसे छोटे प्रभामंडल, काले पदार्थ के गुच्छों की पहचान करके शुरू हुई, जिनका वजन अभी भी करोड़ों सौर द्रव्यमानों का है, और अब यह अज्ञात की ओर अपना काम कर रहा है। हालाँकि, समस्या यह है कि इन काल्पनिक छोटे अंधेरे प्रभामंडलों में संभवतः नियमित पदार्थ को आकर्षित करने और तारों को प्रज्वलित करने के लिए आवश्यक गुरुत्वाकर्षण शक्ति का अभाव है। उन्हें सीधे नहीं देखा जा सकता - वे भारी छाया से कुछ अधिक हैं। उन्होंने कहा, "सबूतों की तलाश जारी है।" मैथ्यू वॉकर, कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय में एक खगोल भौतिकीविद्। "इसे ढूंढना बहुत कठिन है।"

लेंस से सबक

लगभग एक चमत्कारी घटना पर छोटे, गहरे उप-प्रभामंडल गुल्लक की आज की सबसे उन्नत खोज: गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग। आइंस्टीन द्वारा भविष्यवाणी की गई, गुरुत्वाकर्षण लेंस एक विशाल वस्तु के चारों ओर विकृत अंतरिक्ष-समय के क्षेत्र हैं। उस वस्तु का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र - लेंस - पृष्ठभूमि प्रकाश को उसी तरह विकृत और केंद्रित करता है जैसे एक आवर्धक कांच एक चींटी की छवि को बड़ा कर सकता है या आग जलाने के लिए सूर्य के प्रकाश को केंद्रित कर सकता है।

प्रत्येक लेंसिंग संरेखण में ब्रह्मांड के सुदूर तटों से चमकने वाला एक प्रकाश स्रोत और स्वयं लेंस शामिल होता है। अक्सर, ये लेंस विशाल आकाशगंगाएँ या आकाशगंगा समूह होते हैं जो अंतरिक्ष-समय को मोड़ते हैं और ब्रह्मांडीय संयोग से, उस दूर के स्रोत और पृथ्वी के बीच संरेखित होते हैं। लेंस प्रकाश के चापों से लेकर एक ही पृष्ठभूमि स्रोत की कई प्रतियों से लेकर वस्तुओं की अत्यधिक आवर्धित छवियों तक, जो अन्यथा देखने के लिए बहुत दूर होतीं, कई प्रकार के ऑप्टिकल प्रभाव उत्पन्न करते हैं।

2017 में, लेंस वाले ब्रह्मांड के माध्यम से मछली पकड़ने से ही खगोलविदों ने तस्वीरें खींचीं इकारस, एक तारा जो लगभग 9 अरब वर्ष पहले चमकीला था। अभी हाल ही में, उन्हें लगभग 13 अरब वर्ष पुराना एरेन्डेल मिला, जो सबसे प्राचीन तारे का वर्तमान रिकॉर्ड धारक है, जो उतनी ही रोशनी डालता है अपने आप में 1 मिलियन सूर्य के समान। उन्होंने गॉडज़िला को भी देखा, जो एक राक्षसी रूप से ऊर्जावान दूर का तारा है एक विस्फोटक विस्फोट से गुजर रहा है, और गॉडज़िला का साथी राक्षस मोथरा, जो एक समान प्रकार की परिवर्तनशील वस्तु प्रतीत होती है। ("और हाँ, हम इसका आनंद ले रहे हैं," डिएगो ने अपनी टीम के नामकरण प्रक्रिया के बारे में कहा।)

लेकिन गुरुत्वाकर्षण लेंस ब्रह्मांड के दूसरी ओर के प्रवेश द्वार मात्र नहीं हैं। डार्क मैटर के शिकारियों ने लंबे समय से लेंसों को उतना ही दिलचस्प माना है जितना वे बड़ा करते हैं। जिस सटीक तरीके से लेंस पृष्ठभूमि छवि को विकृत और विकृत करता है, वह इस बात से मेल खाता है कि लेंसिंग आकाशगंगा या क्लस्टर में और उसके आसपास द्रव्यमान कैसे वितरित किया जाता है। यदि आकाशगंगा के आकार के प्रभामंडल के ज्ञात पैटर्न के भीतर छोटे तारे रहित गुच्छों में डार्क मैटर मौजूद है - ठीक है, तो, खगोलविदों को उन गुच्छों के चारों ओर झुकते हुए प्रकाश को भी देखने में सक्षम होना चाहिए।

इस विधि के माध्यम से पता लगाए गए सबसे छोटे अंधेरे प्रभामंडल पहले से ही बौनी आकाशगंगाओं के आसपास मापे गए सबसे छोटे प्रभामंडल के प्रतिद्वंद्वी हैं। 2020 में, नीरेनबर्ग सहित एक टीम ने क्वासर की आवर्धित छवियों को देखने के लिए हबल स्पेस टेलीस्कोप और हवाई में केक वेधशाला का उपयोग किया - ब्लैक होल में गिरने वाले पदार्थ द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की धधकती किरणें - और करोड़ों सौर द्रव्यमान जितने छोटे काले प्रभामंडल के साक्ष्य मिले. यह सबसे छोटी आकाशगंगाओं से जुड़ा वही मोटा प्रभामंडल आकार है, जो नाडलर के अनुसार सांख्यिकीय सहमति का एक स्तर है। एक खोज अगले वर्ष प्रकाशित, एक इलेक्ट्रॉन के लगभग 1/50 से भी हल्के कणों से बने गर्म डार्क मैटर मॉडल को खारिज करने के लिए उपयोग किया गया, जिसमें ऐसे छोटे गुच्छे कभी नहीं बन सकते थे।

इस वर्ष, इस बीच, दो टीमों ने फजी, पंखों वाले काले पदार्थ के कणों के कणों की तलाश के लिए लेंसयुक्त क्वासर का उपयोग किया - पहले लेखक के अनुसार, ऐसे कण जो एक स्विमिंग पूल की सतह पर तरंगों को प्रकट करने वाली प्रक्रिया के समान प्रक्रिया के माध्यम से बनते हैं। इनमें से एक अध्ययन में, डेवोन पॉवेल मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोफिजिक्स के। उन्होंने कहा, ''आपको मामले का बहुत ही अव्यवस्थित, ढुलमुल वितरण मिलता है।'' "यह सिर्फ तरंग हस्तक्षेप है।"

उनकी टीम का विश्लेषण, जून में प्रकाशित हुआ रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी के मासिक नोटिस, का प्रमाण नहीं मिला तरंग जैसा डार्क मैटर प्रभाव एक गुरुत्वाकर्षण लेंस से प्रकाश के चाप की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों में, यह सुझाव दिया गया है कि अंधेरे कण सबसे छोटे फजी उम्मीदवारों की तुलना में भारी होना चाहिए। लेकिन एक अप्रैल में अध्ययन प्रकृति खगोल विज्ञान, के नेतृत्व में अल्फ्रेड अमृत हांगकांग विश्वविद्यालय के प्रोफेसर ने पृष्ठभूमि क्वासर की चार लेंसयुक्त प्रतियों को देखा और विपरीत निष्कर्ष पर पहुंचे: उन्होंने तर्क दिया, फजी डार्क मैटर से बना एक लेंस, बेहतर समझाया गया उनके डेटा में छोटे उतार-चढ़ाव। (विरोधाभासी निष्कर्ष पूरी तरह से आश्चर्यजनक नहीं होंगे, यह देखते हुए कि अपेक्षित संकेत सूक्ष्म हैं और प्रयोगात्मक दृष्टिकोण नया है, दोनों टीमों के बाहर के विशेषज्ञ बताते हैं क्वांटा.)

इस बीच, नीरेनबर्ग और उनके सहयोगियों ने पिछले वर्ष जेडब्लूएसटी का उपयोग करके क्वासर को बड़ा करने वाले गुरुत्वाकर्षण लेंस का निरीक्षण करने में बिताया है, जिसका अस्थायी लक्ष्य सितंबर में अपना पहला विश्लेषण प्रकाशित करना है। सिद्धांत रूप में, उन्होंने गणना की है कि लेंस में छोटे पैमाने की संरचना को उजागर करने की JWST की क्षमता से पता चलेगा कि क्या अंधेरे प्रभामंडल पूरी तरह से अदृश्य, तारा रहित गुच्छों के रूप में मौजूद हैं, जिनकी आकार सीमा करोड़ों सौर द्रव्यमानों की है। यदि ऐसा है, तो वे प्रभामंडल इस बात पर अब तक की सबसे मजबूत बाधा डालेंगे कि डार्क मैटर कितना "गर्म" हो सकता है।

गुरुत्वाकर्षण लेंस के माध्यम से मोथरा जैसे चरम, दूर के सितारों को देखने की यह और भी नई विधि जल्द ही JWST युग में खगोल विज्ञान की एक नियमित विशेषता बनने के लिए एकमुश्त जिज्ञासाओं की पहचान करने से आगे बढ़ सकती है। यदि डिएगो और उनके सहकर्मी सही हैं, और वे मोथरा को देख सकते हैं क्योंकि इसे कुछ मिलियन सौर द्रव्यमान से कम वजन वाले एक काले पदार्थ के समूह द्वारा लेंस किया जा रहा है, तो वह अवलोकन अकेले गर्म अंधेरे पदार्थ मॉडल की एक विस्तृत श्रृंखला को खारिज कर देगा। लेकिन यह अभी भी ठंडे और फजी डार्क मैटर दोनों का समर्थन करेगा, हालांकि बाद के मामले में - जहां मोथरा का अतिरिक्त आवर्धन गुरुत्वाकर्षण से बंधे समूह के बजाय डार्क मैटर के घने कण से आता है - यह अभी भी फजी डार्क मैटर को एक संकीर्ण सीमा में मजबूर करेगा संभावित जनसमूह का.

डिएगो ने कहा, खगोलविद हबल और जेडब्लूएसटी के साथ कई और लेंस वाले सितारों का पता लगा रहे हैं, अन्य असामान्य ऑप्टिकल विकृतियों पर नजर रखते हुए, जो छोटी अंधेरी वस्तुओं के चारों ओर झुकने वाली तारों की रोशनी से आ सकती हैं। उन्होंने कहा, "हम अभी सतह को खंगालना शुरू कर रहे हैं।" "मैं इन दिनों ज़्यादा छुट्टियाँ नहीं लेता।"

तारों की धारा में अंधेरे द्वीप

छोटे डार्क मैटर हेलो की अन्य खोजें बहुत करीब के सितारों पर केंद्रित हैं - जो आकाशगंगा के पास स्ट्रीमर में हैं, और पास की बौनी आकाशगंगाओं में बाइनरी सितारे हैं। 2018 में, एना बोनाकाअब कार्नेगी वेधशालाओं में एक खगोल भौतिकीविद्, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के गैया अंतरिक्ष यान से डेटा डाउनलोड करने के लिए दौड़ पड़े, जो आकाशगंगा में लगभग 2 अरब सितारों की गति को मापता है। बोनाका ने उन प्रारंभिक अवलोकनों को क्रमबद्ध किया और जीडी-1 नामक संरचना से संबंधित सितारों से जानकारी को अलग किया। उसने जो देखा वह "तुरंत बेहद रोमांचक" था, उसने कहा। "हम अगले एक सप्ताह में एक पेपर लिखने के लिए दौड़ पड़े।"

जीडी-1 एक तारकीय धारा है, आकाशगंगा सितारों की एक ढीली स्ट्रिंग है - यदि आप इसे नग्न आंखों से देख सकें - रात के आकाश में आधे से अधिक तक फैली होगी। ये तारे बहुत पहले एक गोलाकार तारा समूह से निकले थे; वे अब उस समूह के दोनों ओर आकाशगंगा की परिक्रमा करते हैं, एक अंतरतारकीय चैनल को चिह्नित करने वाली प्लवों की तरह उसके पथ के पीछे और आगे उछलते हैं।

उनके विश्लेषण में जीडी-1 में, बोनाका की टीम को डार्क मैटर के इंटरलोपिंग हंक का सैद्धांतिक फिंगरप्रिंट मिला। विशेष रूप से, जीडी-1 का हिस्सा दो हिस्सों में बंटा हुआ लग रहा था जैसे कि कोई विशाल अदृश्य वस्तु रास्ते से भटक गई हो और तारों को अपनी चपेट में ले रही हो। उन्होंने गणना की कि वह पासिंग ऑब्जेक्ट, कुछ मिलियन सौर द्रव्यमान वजन वाला एक डार्क मैटर सब-हेलो हो सकता है - जो इसे सबसे छोटे अनुमानित डार्क मैटर क्लंप के लिए एक दावेदार बनाता है, और गर्म डार्क मैटर के टोस्टियर वेरिएंट के लिए एक संभावित खतरा है। .

लेकिन किसी एकल निष्कर्ष को किसी अधिक सांख्यिकीय चीज़ में कैसे परिवर्तित किया जाए? बोनाका ने कहा, अब तक, खगोलविदों ने लगभग 100 तारकीय धाराओं का वर्णन किया है। जबकि केवल कुछ मुट्ठी भर का ही विस्तार से अध्ययन किया गया है, जिनकी जांच की गई है उनमें से प्रत्येक के अपने असामान्य मोड़ और मोड़ हैं जो समान छोटी, अंधेरे वस्तुओं के साथ गुरुत्वाकर्षण मुठभेड़ से आ सकते हैं। लेकिन टिप्पणियाँ अभी तक निर्णायक नहीं हैं।

"मुझे लगता है कि आगे बढ़ने का सबसे अच्छा तरीका धाराओं का एक साथ विश्लेषण करना है," उसने कहा, "यह समझने के लिए कि उनमें से कितनी असामान्य विशेषताएं डार्क मैटर से आ रही हैं।"

इससे भी छोटे पैमाने पर, कार्नेगी मेलन में वॉकर ने पिछले साल बौनी आकाशगंगाओं के JWST अवलोकनों को स्कैन करते हुए सबसे नाजुक तारा प्रणालियों की खोज में बिताया है: बाइनरी तारे जो बहुत दूर हैं और एक ढीले गुरुत्वाकर्षण आलिंगन में एक साथ बंधे हुए हैं। यदि छोटे काले प्रभामंडल - जिस प्रकार की वस्तुएं ठंडे डार्क मैटर मॉडल कहते हैं कि प्रचुर मात्रा में होनी चाहिए - लगातार गुजर रही हैं और अपने परिवेश पर गुरुत्वाकर्षण खींच रही हैं, तो ये बहुत व्यापक बायनेरिज़ मौजूद नहीं होने चाहिए। लेकिन यदि व्यापक बायनेरिज़ दिखाई देते हैं, तो इसका मतलब है कि छोटे अंधेरे प्रभामंडल मौजूद नहीं हैं - जो कई ठंडे काले पदार्थ मॉडल के खिलाफ एक बड़ा झटका है जो उनकी भविष्यवाणी करते हैं।

वॉकर ने कहा, "इसे मैं सबगैलेक्टिक डार्क मैटर हैलोज़ की एंटी-सर्च कहता हूं।"

दीवारों में घूमना

ब्रह्मांडीय परछाइयों की खोज अभी भी उस चीज़ का पता लगाने के बड़े प्रयास का एक छोटा सा हिस्सा है जो अब तक पहुंच से बाहर हो गई है। पृथ्वी-आधारित प्रयोगों को उन कणों को फंसाने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो फजी, गर्म और ठंडे डार्क मैटर प्रतिमानों पर फिट होंगे; टीमें अभी भी डार्क मैटर भौतिकी के अन्य लक्षणों की तलाश कर रही हैं, जब कण सामान्य पदार्थ के साथ बातचीत करते हैं तो उत्पन्न होने वाले साइड उत्पादों से लेकर, डार्क मैटर का घनत्व डार्क हेलो के भीतर कैसे बढ़ता और घटता है, इस सूक्ष्म प्रश्न तक, जो इस बात पर निर्भर करता है कि डार्क कण कैसे इंटरैक्ट करते हैं। एक दूसरे के साथ।

ट्रेसी स्लेटियरमैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, डार्क मैटर रहस्य को असंख्य संभावनाओं से भरे एक विशाल बक्से के रूप में देखते हैं लेकिन केवल एक ही सही उत्तर रखते हैं। इस सादृश्य में, उसकी रणनीति डार्क मैटर कणों के गुणों के बारे में विशिष्ट, अप्रमाणित विचारों को उस बॉक्स में गहराई से डालने की है। हालाँकि, बॉक्स के किनारे खगोलविदों द्वारा प्रदान किए जा सकने वाले एकमात्र सच्चे सीमित तथ्यों का प्रतिनिधित्व करते हैं, जैसे कि डार्क मैटर कितना गर्म हो सकता है इसकी ऊपरी सीमा, और यह कितना धुंधला - या हल्का - हो सकता है इसकी निचली सीमाएँ।

स्लैटियर ने कहा, अगर खगोलशास्त्री आत्मविश्वास से मिलियन-सौर-द्रव्यमान सीमा में पूरी तरह से अंधेरे ब्रह्मांडीय वस्तुओं का पता लगा सकते हैं, तो यह एक "अवलोकनात्मक टूर डे फोर्स" होगा। "यह अविश्वसनीय होगा।" उसके बक्से की दीवारें अंदर की ओर खिसक जाएंगी, जिससे संभावनाओं के लिए उपलब्ध जगह सिकुड़ जाएगी।

आने वाली तकनीक जल्द ही इन विभिन्न खोजों को अंधेरे में शुरुआती खोजों से लेकर ब्रह्मांड के नीचे छायादार संरचनाओं में गहरे प्रयासों में बदल सकती है। JWST आने वाले वर्षों में गुरुत्वाकर्षण लेंस के अपने अध्ययन को गहरा करेगा; उदाहरण के लिए, नीरेनबर्ग के समूह ने आठ ऐसी प्रणालियों के साथ शुरुआत की है लेकिन अंततः उनमें से 31 का विश्लेषण करने की योजना है। जब यह 2027 में लॉन्च होगा, तो नैन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप, एक हबल-ग्रेड वेधशाला जिसमें देखने का एक व्यापक क्षेत्र है, को बौनी आकाशगंगाओं के माध्यम से पैन करना बहुत आसान बनाना चाहिए जैसा कि वॉकर कर रहा है। वेरा सी. रुबिन वेधशाला, जिसका नाम अग्रणी खगोलशास्त्री के नाम पर रखा गया है, जिनके अवलोकनों ने शोधकर्ताओं को पहले स्थान पर काले पदार्थ के रहस्य को गंभीरता से लेने के लिए मजबूर किया, 2024 में चिली से अवलोकन शुरू करने के बाद तारकीय धाराओं के अधिक विवरण प्रकट करेगा। दोनों वेधशालाएं एक साथ हजारों नए गुरुत्वाकर्षण लेंस सामने आने चाहिए जिन्हें अंधेरे उपसंरचनाओं की जांच की जा सके।

अब तक, किसी भी अवलोकन ने लोकप्रिय ठंडे डार्क मैटर मॉडल को पीछे नहीं छोड़ा है, जो भविष्यवाणी करता है कि ब्रह्मांड छोटे और छोटे पदार्थों के गुच्छों से अटा पड़ा है। चूँकि खगोलशास्त्रियों ने उन गुच्छों को ढूँढ़ने का कठिन काम जारी रखा है, कई सिद्धांतकारों और प्रयोगवादियों को उम्मीद है कि पृथ्वी पर एक कण भौतिकी प्रयोग रहस्य की तह तक बहुत तेजी से पहुँचेगा। लेकिन अंधेरे के इन अलग-थलग हिस्सों को उजागर करना - और उनके साथ आने वाली किसी भी जटिल भौतिकी - "एक स्वच्छ प्रयोगशाला प्राप्त करने" जैसा है, स्लैटियर ने कहा। "हम एक रोमांचक समय पर हैं।"