गामा-किरणें - ब्रह्मांड में सबसे चमकदार, सबसे शक्तिशाली प्रकाश - आकाश में मानव आंखों के लिए अदृश्य। सुपरनोवा विस्फोटों से विकिरण के ये असाधारण ऊर्जावान विस्फोट निकलते हैं, टकराने वाले न्यूट्रॉन सितारों की चिंगारी निकलती है, और भूखे ब्लैक होल से आगे निकलती है।
जब खगोलशास्त्री उन्हें गामा-रे दूरबीनों के साथ पकड़ सकते हैं, तो ये अदृश्य आतिशबाजी ब्रह्मांड की कुछ सबसे विस्फोटक संरचनाओं की ओर इशारा करती हैं। अब, शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम को उम्मीद है कि उन सभी शक्तिशाली किरणों से कुछ दूर अजनबी और अधिक मायावी भी हो सकते हैं - अदृश्य पदार्थ जिसे डार्क मैटर कहा जाता है।
फिजिकल रिव्यू लेटर्स जर्नल में प्रकाशन के लिए स्वीकार किए गए एक नए अध्ययन में और प्रिफरेंस डेटाबेस arXiv पर विस्तृत, शोधकर्ताओं ने देखा कि वे "अनसुलझे गामा-रे बैकग्राउंड" को क्या कहते हैं - यानी सभी बेहोश और रहस्यमय गामा-रे ब्लैक होल और सुपरनोवा जैसे ज्ञात स्रोतों के बाद जो सिग्नल बचे हैं, उनका हिसाब लगाया जाता है। जब टीम ने ब्रह्मांड के एक ही खंड में द्रव्य घनत्व के मानचित्र के साथ अनसुलझे गामा-किरणों के नक्शे की तुलना की, तो उन्होंने पाया कि किरणों को गुरुत्वाकर्षण बड़े पैमाने पर उन क्षेत्रों के साथ ठीक संरेखित किया गया है जहां अंधेरे पदार्थ को छिपाने के लिए भविष्यवाणी की गई थी।
अध्ययन के सह-लेखक डैनियल ग्रुएन के अनुसार, यह सहसंबंध बताता है कि ब्रह्मांड की धुंधली गामा-किरण पृष्ठभूमि के लिए डार्क मैटर काफी हद तक जिम्मेदार हो सकता है। अगर ऐसा है, तो यह खगोलविदों को रहस्यमय पदार्थ के गुणों के बारे में कुछ महत्वपूर्ण सुराग दे सकता है।
"डार्क मैटर रेडियोधर्मी नाभिक की तरह क्षय कर सकता है, गामा किरणों का उत्पादन करता है," कैलिफोर्निया के स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में ऊर्जा विभाग की एसएलएसी नेशनल एक्सलेरेटर प्रयोगशाला में एक खगोल वैज्ञानिक, ग्रुएन ने लाइव साइंस को बताया। "या शायद कई डार्क मैटर के कण टकरा रहे हैं, गामा-किरणों का उत्पादन करते हैं जैसे वे बातचीत करते हैं।"
अंधेरे में लहरें
डार्क मैटर को ब्रह्मांड के द्रव्यमान का लगभग 85% बनाने के लिए माना जाता है, हालांकि शोधकर्ता अभी भी सकारात्मक नहीं हैं कि यह क्या है या कहाँ है। आधुनिक वैज्ञानिक उपकरणों के लिए पूरी तरह से अदृश्य, सामान का सफलतापूर्वक पता नहीं चला है।
"हम जानते हैं कि डार्क मैटर के कुछ गुण हैं," ग्रुएन ने कहा। "हम जानते हैं कि यह बहुत आम है, और हम जानते हैं कि इसमें द्रव्यमान होता है जो अन्य द्रव्यमान के साथ गुरुत्वाकर्षण से संपर्क करता है।"
दूसरे शब्दों में, भले ही अंधेरा पदार्थ अदृश्य हो, यह अपने शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से ब्रह्मांड पर एक दृश्य प्रभाव डालता है। उन प्रभावों में से एक को गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के रूप में जाना जाता है - अनिवार्य रूप से, दूर की आकाशगंगाओं से प्रकाश कैसे बड़े पैमाने पर वस्तुओं के गुरुत्वाकर्षण द्वारा विकृत होता है जो पृथ्वी की ओर अपने रास्ते पर गुजरता है।
नए अध्ययन के लिए, शोधकर्ताओं ने ब्रह्मांड के एक विशेष हिस्से में गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के नक्शे को देखा, जिसे डार्क एनर्जी सर्वे (डीईएस) नामक एक परियोजना द्वारा संकलित किया गया था। चिली में एक विशालकाय टेलीस्कोप पर चढ़ा, सर्वेक्षण के समर्पित कैमरे ने एक साल में सैकड़ों लाखों आकाशगंगाओं की उच्च-परिभाषा वाली तस्वीरों को तड़कते हुए बिताया, जिसमें ध्यान केंद्रित किया गया था कि गहन गुरुत्वाकर्षण की जेब से दूर की रोशनी सबसे ज्यादा गलत होती है। ग्रूएन ने कहा कि कुछ परिणामी मानचित्रों पर कुछ विशाल क्षेत्र ज्ञात आकाशगंगाओं के अनुरूप हैं, वहीं अन्य विषम जेबों में काम के दौरान काले पदार्थ के छिपे प्रभाव का पता चलता है।
यह समझने के लिए कि यह प्रभाव कैसा दिख सकता है, शोधकर्ताओं ने पिछले नौ वर्षों में नासा के फर्मी गामा-रे दूरबीन द्वारा इसी क्षेत्र में पाए गए गामा-रे उत्सर्जन के मानचित्र के साथ इस द्रव्यमान मानचित्र की तुलना की। एक गणितीय मॉडल का उपयोग करते हुए, टीम ने सभी विकिरणों को हटा दिया जो निश्चित रूप से अपने ऊर्जा उत्पादन, दूरी और विभिन्न अन्य कारकों के आधार पर ब्लैक होल और सुपरनोवा जैसे "सांसारिक" स्रोतों से बंधे हो सकते हैं।
अब, केवल रहस्यमय "अनसुलझे" गामा-रे स्रोतों के साथ, टीम ने दोनों मानचित्रों की तुलना की। उन्होंने उच्च गामा-किरण विकिरण के क्षेत्रों और बहुत सारे द्रव्यमान वाले क्षेत्रों के बीच एक स्पष्ट ओवरलैप देखा।
"यह पहला अध्ययन है जहाँ हमें यकीन है कि, जहाँ बहुत सारी गामा किरणें हैं, वहाँ भी बहुत सारे काले पदार्थ हैं," ग्रुएन ने कहा।
अगर डार्क मैटर वास्तव में गामा किरणों का उत्सर्जन कर रहा है, तो यह गंभीरता से संकीर्ण हो सकता है कि यह कैसे पता लगाया जाए और यह वास्तव में किस चीज से बना है। हालांकि, यह अभी भी संभव है कि फर्मी मानचित्र पर बेहोश गामा-किरण पृष्ठभूमि का अंधेरे मामले से कोई लेना-देना नहीं है, ग्रुएन ने कहा। गणितीय मॉडल जो शोधकर्ता गामा-रे उत्सर्जन के उन "सांसारिक" स्रोतों का इस्तेमाल करते थे (जैसे ब्लैक होल) उन वस्तुओं के गुणों के बारे में कुछ मान्यताओं पर आधारित है। यदि वे धारणाएँ गलत हैं, तो दूर के ब्लैक होल जिम्मेदार हो सकते हैं शोधकर्ताओं की तुलना में रहस्यमय गामा-किरण पृष्ठभूमि के बहुत अधिक है।
"शायद वह मॉडल अधूरा है, और शायद हम वास्तव में इन गामा-रे-उत्सर्जन ब्लैक होल के बारे में कुछ सीख रहे हैं," ग्रुएन ने कहा। "शायद, ये ब्लैक होल जितना हमने सोचा था उससे कहीं अधिक विशाल आकाशगंगाओं में रह रहे हैं।"
गामा किरणों और गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग दोनों पर अधिक डेटा से टीम को अपने मॉडल को बेहतर बनाने और ब्रह्मांड के मानचित्रों की बेहतर व्याख्या करने में मदद मिलेगी। अध्ययन के निष्कर्ष के बाद से, DES ने ब्रह्मांड के द्रव्यमान वितरण पर छह गुना अधिक जानकारी एकत्र की है, और FERMI उपग्रह गामा-रे विस्फोटों पर नज़र रखने वाले कई दूरबीनों में से एक बना हुआ है। ग्रुएन ने कहा कि अगले कुछ वर्षों में स्पष्ट परिणाम दिखाने वाले एक अनुवर्ती अध्ययन का अनुसरण किया जाना चाहिए।
