ताजा एक्स-रे से पता चलता है कि ब्रह्माण्ड उतना ही अव्यवस्थित है जितना ब्रह्माण्ड विज्ञान भविष्यवाणी करता है | क्वांटा पत्रिका

सैकड़ों या हजारों आकाशगंगाओं के समूह पदार्थ के विशाल, आड़े-तिरछे तंतुओं के चौराहों पर स्थित हैं जो ब्रह्मांड की टेपेस्ट्री बनाते हैं। जैसे ही गुरुत्वाकर्षण प्रत्येक आकाशगंगा समूह में मौजूद हर चीज़ को अपने केंद्र की ओर खींचता है, आकाशगंगाओं के बीच की जगह को भरने वाली गैस संपीड़ित हो जाती है, जिससे यह गर्म हो जाती है और एक्स-रे में चमकने लगती है।

2019 में अंतरिक्ष में भेजे गए ईरोसिटा एक्स-रे टेलीस्कोप ने पूरे आकाश से उच्च-ऊर्जा प्रकाश के पिंग एकत्र करने में दो साल से अधिक समय बिताया। डेटा ने वैज्ञानिकों को हजारों आकाशगंगा समूहों के स्थानों और आकारों को मैप करने की अनुमति दी है, जिनमें से दो-तिहाई पहले अज्ञात थे। में ढेर सारे कागजात 14 फरवरी को ऑनलाइन पोस्ट किया गया जो जर्नल में दिखाई देगा खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी, वैज्ञानिकों ने ब्रह्माण्ड विज्ञान के कई बड़े प्रश्नों पर विचार करने के लिए समूहों की अपनी प्रारंभिक सूची का उपयोग किया।

परिणामों में ब्रह्मांड की अकड़न के नए अनुमान शामिल हैं - हाल ही में एक बहुचर्चित विशेषता, जैसा कि अन्य हालिया मापों ने इसे अप्रत्याशित रूप से सुचारू पाया है - और न्यूट्रिनो नामक भूतिया कणों के द्रव्यमान और डार्क एनर्जी की एक प्रमुख संपत्ति, रहस्यमय प्रतिकारक ऊर्जा जो ब्रह्मांड के विस्तार को गति दे रही है।

ब्रह्माण्ड विज्ञानियों का ब्रह्माण्ड का मौजूदा मॉडल डार्क एनर्जी को अंतरिक्ष की ऊर्जा के रूप में पहचानता है और इसे ब्रह्माण्ड की सामग्री का 70% मानता है। ब्रह्मांड का एक-चौथाई हिस्सा अदृश्य डार्क मैटर है, और 5% सामान्य पदार्थ और विकिरण है। यह सब गुरुत्वाकर्षण बल के तहत विकसित हो रहा है। लेकिन पिछले दशक के कुछ अवलोकन ब्रह्माण्ड विज्ञान के इस "मानक मॉडल" की अवहेलना करते हैं, जिससे यह संभावना बढ़ जाती है कि मॉडल में ऐसे तत्व या प्रभाव गायब हैं जो गहरी समझ की शुरुआत कर सकते हैं।

इसके विपरीत, ईरोसिटा अवलोकन सभी मामलों में मौजूदा तस्वीर को मजबूत करता है। "यह मानक मॉडल की एक उल्लेखनीय पुष्टि है," ने कहा ड्रेगन ह्यूटेररमिशिगन विश्वविद्यालय के एक ब्रह्मांड विज्ञानी, जो इस काम में शामिल नहीं थे।

ब्रह्मांड का एक्स-रे करना

बिग बैंग के बाद, नवजात ब्रह्मांड में सूक्ष्म घनत्व भिन्नताएं धीरे-धीरे अधिक स्पष्ट हो गईं क्योंकि पदार्थ के कण एक-दूसरे पर चमकने लगे। सघन गुच्छों ने अधिक सामग्री खींची और बड़े हो गए। आज, आकाशगंगा समूह ब्रह्मांड में गुरुत्वाकर्षण से बंधी सबसे बड़ी संरचनाएं हैं। उनके आकार और वितरण का निर्धारण करने से ब्रह्मांडविज्ञानी अपने मॉडल का परीक्षण कर सकते हैं कि ब्रह्मांड कैसे विकसित हुआ।

समूहों को खोजने के लिए, eRosita टीम ने बिंदु जैसी वस्तुओं के विपरीत "वास्तव में फ़्लफ़ी" एक्स-रे स्रोतों की खोज करने के लिए एक कंप्यूटर एल्गोरिदम को प्रशिक्षित किया, जैसा कि कहा गया है एसरा बुलबुल गार्चिंग, जर्मनी में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एक्स्ट्राटेरेस्ट्रियल फिजिक्स के, जिन्होंने ईरोसिटा के क्लस्टर अवलोकनों का नेतृत्व किया। उन्होंने उम्मीदवारों की एक सूची को "बेहद शुद्ध नमूने" तक सीमित कर दिया, उन्होंने कहा, दूरबीन द्वारा पता लगाए गए एक्स-रे के लगभग 5,259 मिलियन स्रोतों में से 1 आकाशगंगा समूहों में से।

फिर उन्हें यह पता लगाना था कि ये समूह कितने भारी हैं। विशाल वस्तुएँ अंतरिक्ष-समय के ताने-बाने को मोड़ देती हैं, जिससे गुजरने वाले प्रकाश की दिशा बदल जाती है और प्रकाश का स्रोत विकृत दिखाई देता है - एक घटना जिसे गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग कहा जाता है। ईरोसिटा वैज्ञानिक अपने 5,259 समूहों में से कुछ के द्रव्यमान की गणना उनके पीछे बैठी अधिक दूर की आकाशगंगाओं के लेंसिंग के आधार पर कर सकते हैं। जबकि उनके समूहों में से केवल एक तिहाई को इस तरह से रेखांकित पृष्ठभूमि आकाशगंगाओं के बारे में पता था, वैज्ञानिकों ने पाया कि क्लस्टर द्रव्यमान उनके एक्स-रे की चमक के साथ दृढ़ता से जुड़ा हुआ है। इस मजबूत सहसंबंध के कारण, वे शेष समूहों के द्रव्यमान का अनुमान लगाने के लिए चमक का उपयोग कर सकते थे।

फिर उन्होंने ब्रह्मांडीय मापदंडों के मूल्यों का अनुमान लगाने के लिए विकसित हो रहे ब्रह्मांड के कंप्यूटर सिमुलेशन में बड़े पैमाने पर जानकारी डाली।

अकड़न का आकलन

रुचि का एक अंक ब्रह्माण्ड का "अकड़न कारक" है, S₈. एक S₈ शून्य का मान एक विशाल ब्रह्मांडीय शून्यता का प्रतिनिधित्व करेगा, जो एक समतल मैदान के समान होगा जिसमें कोई चट्टान भी दिखाई नहीं देगी। एक S₈ 1 के करीब का मान गहरी घाटियों पर उभरे हुए खड़े पहाड़ों से मेल खाता है। वैज्ञानिकों ने अनुमान लगाया है S₈ कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) के माप के आधार पर - प्रारंभिक ब्रह्मांड से आने वाली प्राचीन रोशनी। ब्रह्मांड के प्रारंभिक घनत्व भिन्नताओं से बाहर निकलते हुए, शोधकर्ता वर्तमान की उम्मीद करते हैं S₈ मान 0.83 होगा.

परंतु हाल के शोध आज आकाशगंगाओं को देखने पर मान 8% से 10% कम मापा गया है, जिसका अर्थ है कि ब्रह्मांड अप्रत्याशित रूप से सुचारू है। उस विसंगति ने ब्रह्माण्ड विज्ञानियों को परेशान कर दिया है, जो संभावित रूप से मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल में दरार की ओर इशारा कर रहा है।

हालाँकि, eRosita टीम को ऐसी कोई विसंगति नहीं मिली। "हमारा परिणाम मूल रूप से सीएमबी की शुरुआती समय की भविष्यवाणी के अनुरूप था," ने कहा विटोरियो घिरार्दिनी, जिन्होंने विश्लेषण का नेतृत्व किया। उन्होंने और उनके सहयोगियों ने गणना की S₈ 0.85 की.

घिरार्दिनी ने कहा, कुछ टीम के सदस्य निराश थे, क्योंकि ज्ञात सिद्धांत से मिलान करने की तुलना में लापता अवयवों पर संकेत देना अधिक रोमांचक संभावना थी।

एस₈ सीएमबी अनुमान से थोड़ा अधिक मूल्य होने से अन्य टीमों द्वारा अधिक विश्लेषण किए जाने की संभावना है गेरिट शेलेनबर्गर, एक खगोल भौतिकीविद् जो हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स में आकाशगंगा समूहों का अध्ययन करता है। "मेरा मानना ​​है कि यह शायद आखिरी पेपर नहीं है जो हमने उस विषय पर देखा है।"

न्यूट्रिनो का वजन

प्रारंभिक ब्रह्मांड में प्रचुर मात्रा में न्यूट्रिनो का निर्माण हुआ - लगभग फोटॉन (प्रकाश के कण) के बराबर, जैसा कि कहा गया है मारिलेना लोर्डेवाशिंगटन विश्वविद्यालय में एक ब्रह्मांड विज्ञानी। लेकिन भौतिक विज्ञानी जानते हैं कि फोटॉन के विपरीत, न्यूट्रिनो, छोटे-छोटे द्रव्यमान होने चाहिए क्योंकि वे तीन प्रकारों के बीच कैसे दोलन करते हैं। कण अन्य प्राथमिक कणों के समान तंत्र के माध्यम से द्रव्यमान प्राप्त नहीं करते हैं, इसलिए उनका द्रव्यमान एक बहुत अध्ययन किया गया रहस्य है। और पहला प्रश्न यह है कि वे वास्तव में कितने विशाल हैं।

ब्रह्मांड विज्ञानी ब्रह्मांड की संरचना पर उनके प्रभावों का अध्ययन करके न्यूट्रिनो के द्रव्यमान का अनुमान लगा सकते हैं। न्यूट्रिनो लगभग प्रकाश की गति से घूमते हैं और अन्य पदार्थों पर चमकने के बजाय सीधे उनके बीच से गुजरते हैं। इसलिए ब्रह्मांड में उनकी उपस्थिति ने इसकी अकड़न को कम कर दिया है। "जितना अधिक द्रव्यमान आप न्यूट्रिनो पर डालते हैं, उतना अधिक द्रव्यमान उन [बड़े] पैमानों पर चिकना होता है," लोवेर्डे ने कहा।

अपने आकाशगंगा क्लस्टर माप को सीएमबी माप के साथ जोड़ते हुए, ईरोसिटा टीम ने अनुमान लगाया कि तीन प्रकार के न्यूट्रिनो के द्रव्यमान का योग 0.11 इलेक्ट्रॉन वोल्ट (ईवी) से अधिक नहीं है, या एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के दस लाखवें हिस्से से कम है। अन्य न्यूट्रिनो प्रयोग हैं एक निचली सीमा स्थापित की, यह दर्शाता है कि तीन न्यूट्रिनो द्रव्यमानों का योग कम से कम 0.06 eV (तीन द्रव्यमान मानों के एक संभावित क्रम के लिए) या 0.1 eV (उल्टे क्रम के लिए) होना चाहिए। जैसे-जैसे ऊपरी और निचली सीमा के बीच की दूरी कम होती जा रही है, वैज्ञानिक न्यूट्रिनो द्रव्यमान के मूल्य को इंगित करने के करीब पहुंच रहे हैं। बुलबुल ने कहा, "हम वास्तव में सफलता हासिल करने के कगार पर हैं।" बाद के डेटा रिलीज़ में, eRosita टीम उल्टे क्रम के न्यूट्रिनो द्रव्यमान मॉडल को बाहर करने के लिए ऊपरी सीमा को काफी नीचे धकेल सकती है।

सावधानी आवश्यक है. कोई अन्य तेज़, हल्के कण जो मौजूद हो सकते हैं - जैसे अक्ष, डार्क मैटर के लिए उम्मीदवार के रूप में प्रस्तावित काल्पनिक कण - संरचना निर्माण पर समान प्रभाव डालेंगे। और वे न्यूट्रिनो द्रव्यमान माप में त्रुटियां पेश करेंगे।

डार्क एनर्जी पर नज़र रखना

गैलेक्सी क्लस्टर माप न केवल यह बता सकते हैं कि संरचनाएं कैसे बढ़ीं, बल्कि यह भी पता चल सकता है कि डार्क एनर्जी द्वारा उनकी वृद्धि कैसे बाधित हुई - प्रतिकारक ऊर्जा की पतली चमक जो अंतरिक्ष में प्रवेश करती है, अंतरिक्ष के विस्तार को तेज करती है और इस तरह पदार्थ को अलग करती है।

यदि डार्क एनर्जी स्वयं अंतरिक्ष की ऊर्जा है, जैसा कि ब्रह्मांड विज्ञान का मानक मॉडल मानता है, तो पूरे अंतरिक्ष और समय में इसका एक निरंतर घनत्व होगा (यही कारण है कि इसे कभी-कभी ब्रह्मांड संबंधी स्थिरांक के रूप में जाना जाता है)। लेकिन अगर समय के साथ इसका घनत्व कम हो रहा है, तो यह पूरी तरह से कुछ और है। ऑस्ट्रिया में इंसब्रुक विश्वविद्यालय में ईरोसिटा टीम के सदस्य सेबस्टियन ग्रैंडिस ने कहा, "यह ब्रह्मांड विज्ञान का सबसे बड़ा सवाल है।"

हजारों समूहों के अपने मानचित्र से, शोधकर्ताओं ने पाया कि डार्क एनर्जी एक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की प्रोफ़ाइल से मेल खाती है, हालांकि उनके माप में 10% अनिश्चितता है, इसलिए डार्क एनर्जी घनत्व में कभी-कभी थोड़ा-सा बदलाव संभव है।

मूल रूप से, eRosita, जो एक रूसी अंतरिक्ष यान पर सवार है, को आठ पूर्ण-आकाश सर्वेक्षण करने थे, लेकिन फरवरी 2022 में, दूरबीन द्वारा अपना पांचवां सर्वेक्षण शुरू करने के कुछ हफ्ते बाद, रूस ने यूक्रेन पर आक्रमण किया। जवाब में, सहयोग का जर्मन पक्ष, जो ईरोसिटा का संचालन और संचालन करता है, ने सभी वैज्ञानिक टिप्पणियों को बंद करते हुए दूरबीन को सुरक्षित मोड में डाल दिया।

ये प्रारंभिक दस्तावेज़ केवल पहले छह महीनों के डेटा से लिए गए हैं। जर्मन समूह को अतिरिक्त 1.5 वर्षों के अवलोकन में लगभग चार गुना अधिक आकाशगंगा समूहों को खोजने की उम्मीद है, जो इन सभी ब्रह्माण्ड संबंधी मापदंडों को अधिक सटीकता के साथ इंगित करने की अनुमति देगा। "क्लस्टर कॉस्मोलॉजी सीएमबी के अलावा कॉस्मोलॉजी की सबसे संवेदनशील जांच हो सकती है," ने कहा अंजा वॉन डेर लिंडेन, स्टोनी ब्रुक विश्वविद्यालय में एक खगोल भौतिकीविद्।

उनके प्रारंभिक परिणाम अपेक्षाकृत अप्रयुक्त सूचना स्रोत की शक्ति को प्रदर्शित करते हैं। ग्रैंडिस ने कहा, "हम ब्लॉक पर नए बच्चे की तरह हैं।"