सुपरनोवा के गुरुत्वीय लेंसिंग से हबल स्थिरांक - भौतिकी विश्व के लिए नया मूल्य प्राप्त होता है

एक दूर के सुपरनोवा से पृथ्वी की ओर यात्रा करते समय प्रकाश को गुरुत्वाकर्षण लेंस द्वारा कैसे देखा गया, इसका अध्ययन हबल स्थिरांक के लिए एक नए मूल्य की गणना करने के लिए किया गया है - एक महत्वपूर्ण पैरामीटर जो ब्रह्मांड के विस्तार का वर्णन करता है। हालांकि इस नवीनतम परिणाम ने खगोलविदों को आश्चर्यचकित नहीं किया है, भविष्य में इसी तरह के अवलोकन हमें यह समझने में मदद कर सकते हैं कि विभिन्न तकनीकों ने अब तक हबल स्थिरांक के लिए बहुत अलग मूल्य क्यों प्राप्त किए हैं।

13.7 अरब वर्ष पहले बिग बैंग में निर्मित होने के बाद से ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है। 1920 के दशक में, अमेरिकी खगोलशास्त्री एडविन हबल ने देखा कि पृथ्वी से अधिक दूर की आकाशगंगाएँ उन आकाशगंगाओं की तुलना में तेजी से दूर जा रही हैं जो हमारे करीब हैं। उन्होंने इन आकाशगंगाओं से प्रकाश के रेडशिफ्ट को मापकर ऐसा किया - जो कि प्रकाश की तरंग दैर्ध्य का खिंचाव है जो तब होता है जब कोई वस्तु पर्यवेक्षक से दूर जाती है।

उनके द्वारा मापी गई दूरी और गति के बीच रैखिक संबंध को हबल स्थिरांक द्वारा वर्णित किया गया है और तब से खगोलविदों ने इसे मापने के लिए कई तकनीकें विकसित की हैं।

हालाँकि, खगोलशास्त्री हैरान हैं, क्योंकि विभिन्न मापों ने हबल स्थिरांक के लिए बहुत भिन्न मान प्रदान किए हैं. यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के प्लैंक उपग्रह द्वारा कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीआरबी) विकिरण का मापन लगभग 67 किमी/सेकेंड/एमपीसी का मान देता है। हालाँकि, SH1ES सहयोग द्वारा किए गए प्रकार 0a सुपरनोवा के अवलोकन से जुड़े माप लगभग 73 किमी/सेकंड/एमपीसी का मान देते हैं। इन मापों में अनिश्चितताएँ लगभग 1-2% हैं, इसलिए दोनों तकनीकों के बीच स्पष्ट तनाव है। खगोलशास्त्री जानना चाहते हैं कि ऐसा क्यों है, और यह पता लगाने के लिए कि वे हबल स्थिरांक को मापने के लिए नए तरीके विकसित कर रहे हैं।

अब, खगोलविदों ने 9.34 अरब वर्ष पहले विस्फोटित एक सुपरनोवा के प्रकाश का उपयोग करके हबल स्थिरांक को मापा है। पृथ्वी की ओर जाते समय, प्रकाश आकाशगंगा समूह से होकर गुजरा और समूह के विशाल गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा विक्षेपित हो गया, जिसने प्रकाश को पृथ्वी की ओर केंद्रित कर दिया। इस प्रभाव को गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग कहा जाता है।

ढेलेदार जन वितरण

क्लस्टर में द्रव्यमान के ढेलेदार वितरण ने एक जटिल गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र बनाया जिसने सुपरनोवा के प्रकाश को कई अलग-अलग रास्तों से पृथ्वी की ओर भेजा। जब सुपरनोवा को पहली बार 2014 में देखा गया था, तो यह प्रकाश के चार बिंदुओं के रूप में दिखाई दिया था। जैसे ही चार बिंदु फीके पड़ गए, 376 दिन बाद पांचवां दिखाई दिया। यह प्रकाश क्लस्टर के माध्यम से तय किए गए लंबे रास्ते के कारण विलंबित था।

उन 376 दिनों के दौरान ब्रह्मांड का विस्तार हो गया था, जिसका अर्थ है कि देर से आने वाले प्रकाश की तरंग दैर्ध्य लाल हो गई थी। इस अतिरिक्त रेडशिफ्ट को मापकर, एक टीम का नेतृत्व किया गया पैट्रिक केली मिनेसोटा विश्वविद्यालय हबल स्थिरांक की गणना करने में सक्षम था। समूहों के लिए कई अलग-अलग द्रव्यमान वितरण मॉडल का उपयोग करते हुए, टीम 64.8 किमी/सेकेंड/एमपीसी या 66.6 किमी/सेकंड/एमपीसी के स्थिरांक के लिए मान लेकर आई।

सुपरनोवा समय-विलंब माप पहली नज़र में SH0ES पर हबल स्थिरांक के प्लैंक के मूल्य के पक्ष में प्रतीत होता है। हालाँकि, पिछली बार क्वासर प्रकाश के माप में देरी देखी गई थी H0LiCOW सहयोग 73.3 किमी/सेकंड/एमपीसी का मान देता है - जो SH0ES के बहुत करीब है।

हालाँकि यह भ्रामक लग सकता है, केली के सहकर्मी टोमासो त्रेउ कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स के डॉक्टर बताते हैं कि नवीनतम परिणाम आश्चर्यजनक नहीं हैं।

"वे बहुत अलग नहीं हैं," वे कहते हैं। "अनिश्चितताओं के भीतर, यह नया माप तीनों [प्लैंक, SH0ES और H0LiCOW] के अनुरूप है।"

शेरी सूयू जर्मनी में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोफिजिक्स के निदेशक, जो H0LiCOW परियोजना का नेतृत्व करते हैं और इन नए समय-विलंब मापों में शामिल नहीं थे, उन्हें भी कोई विरोधाभास दिखाई नहीं देता है।

भविष्य का वादा

"यह मान [सुपरनोवा से] एक एकल लेंस प्रणाली से है, और इसकी त्रुटि पट्टियों को देखते हुए, माप सांख्यिकीय रूप से H0LiCOW के लेंस वाले क्वासर के परिणामों के अनुरूप है," वह कहती हैं।

सुपरनोवा समय-विलंब माप में अनिश्चितता इस बात से संबंधित है कि आकाशगंगा में द्रव्यमान कैसे वितरित किया जाता है - कितना डार्क मैटर और बैरोनिक (सामान्य) पदार्थ मौजूद है और यह पूरे क्लस्टर में कैसे फैला हुआ है। केली और ट्रेउ की टीम ने विभिन्न प्रकार के मॉडलों का उपयोग किया, और मॉडलों के बीच अंतर हबल स्थिरांक के लिए उनके मूल्यों में अनिश्चितता का एक बड़ा हिस्सा बनता है।

एक सुसंगत स्थिरांक ढूँढना

"यहाँ प्रस्तुत निम्न हबल स्थिरांक माप की परिशुद्धता उच्च SH0ES मान के विरुद्ध बहस करने के लिए पर्याप्त नहीं है," कहते हैं डेनियल मोर्टलॉक इंपीरियल कॉलेज, लंदन के, जो शोध में शामिल नहीं थे।

फिर भी, मोर्टलॉक का मानना ​​है कि सुपरनोवा के समय-विलंब माप से हबल स्थिरांक की यह गणना एक मील का पत्थर है। अब तक, केवल कुछ लेंस वाले सुपरनोवा की खोज की गई है, लेकिन आने वाले वर्षों में जब वेरा सी. रुबिन वेधशाला चिली में, जहां एक विशाल 8.4-मीटर सर्वेक्षण दूरबीन है, ऑनलाइन आ गई है, लेंसयुक्त सुपरनोवा खोजों की संख्या में नाटकीय रूप से वृद्धि होनी चाहिए।

"प्यारा" काम

मोर्टलॉक कहते हैं, "कुल मिलाकर मुझे लगता है कि यह माप करना एक सुंदर काम है, लेकिन शायद इसका सबसे रोमांचक पहलू भविष्य का वादा है, क्योंकि रुबिन जैसे सर्वेक्षण इस प्रकार की कई और प्रणालियों की खोज करेंगे।"

लेंस वाले सुपरनोवा की बढ़ी हुई संख्या के साथ हबल स्थिरांक के माप में अधिक सटीकता आएगी, जो त्रुटि सलाखों को कम करने में मदद करेगी और पुष्टि करेगी कि ये डेटा प्लैंक या एसएच0ईएस परिणामों का समर्थन करते हैं या नहीं। कुछ सिद्धांतकारों ने तो यह भी कहा है सुझाव दिया कि नई भौतिकी हबल तनाव को समझाने की आवश्यकता हो सकती है, यह मानते हुए कि यह वास्तविक है और अवलोकनों में एक अपरिचित व्यवस्थित त्रुटि नहीं है।

ट्रू ने निष्कर्ष निकाला, "स्पष्ट रूप से हबल तनाव के समाधान में योगदान देने के लिए अधिक सटीकता की आवश्यकता है।" "लेकिन यह एक महत्वपूर्ण पहला कदम है।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/gravitational-lensing-of-supernova-yields-new-value-for-hubble-constant/