100 से अधिक वर्षों के लिए, खगोलविद पृथ्वी से लगभग 190 प्रकाश वर्ष दूर स्थित एक जिज्ञासु तारे का नक्षत्र तुला में देख रहे हैं। यह तेजी से 800,000 मील प्रति घंटे (1.3 मिलियन किलोमीटर प्रति घंटे) पर आसमान में यात्रा करता है। लेकिन उससे भी अधिक दिलचस्प, एचडी 140283 - या मेथुलसह जैसा कि आमतौर पर जाना जाता है - यह ब्रह्मांड के सबसे पुराने ज्ञात सितारों में से एक भी है।
2000 में, वैज्ञानिकों ने यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) हिप्पोस्कोप उपग्रह के माध्यम से अवलोकनों का उपयोग करके तारांकित तिथि की मांग की, जिसकी आयु 16 अरब वर्ष की थी। इस तरह के एक चित्र बल्कि मन उड़ाने और भी बहुत चौंकाने वाला था। पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी के खगोल विज्ञानी हॉवर्ड बॉन्ड ने बताया, ब्रह्मांड की आयु - लौकिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि की टिप्पणियों से निर्धारित होती है - 13.8 बिलियन वर्ष पुरानी है। "यह एक गंभीर विसंगति थी," उन्होंने कहा।
अंकित मूल्य पर लिया गया, स्टार की अनुमानित आयु ने एक बड़ी समस्या खड़ी कर दी। कोई तारा ब्रह्मांड से अधिक पुराना कैसे हो सकता है? या, इसके विपरीत, ब्रह्मांड छोटा कैसे हो सकता है? यह निश्चित रूप से स्पष्ट था कि मेथ्यूलेस - का नाम एक बाइबिल पितृसत्ता के नाम पर रखा गया है, जिसकी मृत्यु 969 वर्ष की आयु में हुई है, जिससे वह सबसे लंबे समय तक बाइबल के सभी आंकड़ों में रहते थे - पुराना था, क्योंकि धातु-गरीब उपसमूह मुख्य रूप से हाइड्रोजन से बना है। और हीलियम और बहुत कम लोहा होता है। यह रचना का मतलब है कि लोहे के सामान्य होने से पहले तारा अस्तित्व में आ गया होगा।
लेकिन अपने पर्यावरण की तुलना में दो अरब वर्ष से अधिक पुराना है? निश्चित रूप से यह अभी संभव नहीं है।
मेथुलसह की उम्र पर करीब से नज़र डालें
बॉन्ड और उनके सहयोगियों ने यह पता लगाने के कार्य के लिए खुद को निर्धारित किया कि 16 बिलियन का प्रारंभिक आंकड़ा सही था या नहीं। उन्होंने हबल स्पेस टेलीस्कोप के फाइन गाइडेंस सेंसर्स द्वारा 2003 और 2011 के बीच दर्ज किए गए 11 से अधिक अवलोकनों को देखा, जो सितारों की स्थिति, दूरियों और ऊर्जा उत्पादन पर ध्यान देते हैं। लंबन, स्पेक्ट्रोस्कोपी और फोटोमेट्री माप प्राप्त करने में, उम्र की बेहतर समझ निर्धारित की जा सकती है।
बॉन्ड ने ऑल अबाउट स्पेस के बारे में बताया, "एचडी 140283 की उम्र के साथ अनिश्चितताओं में से एक स्टार की सटीक दूरी थी।" "यह अधिकार प्राप्त करना महत्वपूर्ण था क्योंकि हम इसकी चमक को बेहतर ढंग से निर्धारित कर सकते हैं, और इसकी उम्र से - उज्जवल आंतरिक प्रकाश, छोटे सितारे। हम लंबन प्रभाव की तलाश कर रहे थे, जिसका मतलब था कि हम छह महीने से स्टार को देख रहे थे। पृथ्वी की परिक्रमा गति के कारण इसकी स्थिति में बदलाव की तलाश है, जो हमें दूरी बताती है। "
उन्होंने कहा कि सितारों के सैद्धांतिक मॉडलिंग में भी अनिश्चितताएं थीं, जैसे कि कोर में परमाणु प्रतिक्रियाओं की सटीक दर और बाहरी परतों में नीचे की ओर फैलते तत्वों का महत्व। उन्होंने इस विचार पर काम किया कि बचे हुए हीलियम कोर में गहराई से फैलते हैं, जिससे परमाणु संलयन के माध्यम से जलने के लिए कम हाइड्रोजन निकलती है। तेजी से उपयोग किए जाने वाले ईंधन के साथ, आयु कम होती है।
"एक अन्य कारक जो महत्वपूर्ण था, सभी चीजों का, स्टार में ऑक्सीजन की मात्रा," बॉन्ड ने कहा। HD 140283 में अनुमानित ऑक्सीजन-से-लौह अनुपात की तुलना में अधिक था और चूंकि कुछ मिलियन वर्षों तक ब्रह्मांड में ऑक्सीजन प्रचुर मात्रा में नहीं थी, इसलिए इसने फिर से तारे के लिए कम उम्र की ओर इशारा किया।
बॉन्ड और उनके सहयोगियों ने अनुमान लगाया कि एचडी 140283 की आयु 14.46 बिलियन वर्ष है - पहले दावा किए गए 16 बिलियन में उल्लेखनीय कमी। हालांकि, ब्रह्मांड की उम्र से अभी भी अधिक था, लेकिन वैज्ञानिकों ने 800 मिलियन वर्षों की एक अवशिष्ट अनिश्चितता को उजागर किया, जो बॉन्ड ने कहा कि स्टार की आयु ब्रह्मांड की उम्र के साथ संगत है, भले ही यह पूरी तरह से सही नहीं था ।
"सभी मापा अनुमानों की तरह, यह यादृच्छिक और व्यवस्थित त्रुटि दोनों के अधीन है," ब्रिटेन के बर्मिंघम में एस्टन विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट मैथ्यूज ने कहा, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे। मैथ्यूज ने कहा, "त्रुटि सलाखों में ओवरलैप कॉस्मैटिक उम्र के निर्धारण के साथ टकराव की संभावना का संकेत देता है।" "दूसरे शब्दों में, स्टार की सबसे अच्छी समर्थित उम्र ब्रह्मांड की व्युत्पन्न उम्र के लिए संघर्ष में है, और संघर्ष को केवल चरम सीमा तक त्रुटि सलाखों को धक्का देकर हल किया जा सकता है।"
इसके अलावा शोधन में एचडी 140283 की उम्र में कुछ और गिरावट देखी गई। 2014 के एक अनुवर्ती अध्ययन ने स्टार की आयु को 14.27 बिलियन वर्ष तक अद्यतन किया। "निष्कर्ष यह निकला कि आयु लगभग 14 बिलियन वर्ष है और, फिर से, यदि किसी में अनिश्चितता के सभी स्रोत शामिल हैं - अवलोकन माप और सैद्धांतिक मॉडलिंग दोनों में - त्रुटि लगभग 700 या 800 मिलियन वर्ष है, इसलिए कोई संघर्ष नहीं है क्योंकि स्टार की त्रुटि बार के भीतर 13.8 बिलियन वर्ष निहित है, "बॉन्ड ने कहा।
ब्रह्मांड की उम्र पर करीब से नज़र डालना
बॉन्ड के लिए, ब्रह्मांड की उम्र और इस पुराने पास के स्टार के बीच समानताएं - जो दोनों विश्लेषण के विभिन्न तरीकों से निर्धारित की गई हैं - "एक अद्भुत वैज्ञानिक उपलब्धि है जो ब्रह्मांड के बिग बैंग चित्र के लिए बहुत मजबूत सबूत प्रदान करती है। "। उन्होंने कहा कि सबसे पुराने सितारों की उम्र की समस्या 1990 के दशक की तुलना में कहीं अधिक गंभीर है, जब तारकीय उम्र 18 बिलियन वर्ष या, एक मामले में, 20 बिलियन वर्ष के करीब पहुंच रही थी। "दृढ़ संकल्प की अनिश्चितताओं के साथ, उम्र अब सहमत हैं," बॉन्ड ने कहा।
फिर भी मैथ्यू का मानना है कि समस्या अभी तक हल नहीं हुई है। जुलाई 2019 में सांता बारबरा, कैलिफ़ोर्निया में केवली इंस्टीट्यूट फॉर थियोरेटिकल फ़िज़िक्स के शीर्ष ब्रह्मांड विज्ञानियों के एक अंतरराष्ट्रीय सम्मेलन में खगोलविदों ने उन अध्ययनों पर विचार कर रहे थे जो ब्रह्मांड के लिए विभिन्न युगों का सुझाव देते थे। वे आकाशगंगाओं के माप को देख रहे थे जो अपेक्षाकृत आस-पास हैं जो सुझाव देते हैं कि ब्रह्माण्डीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि द्वारा निर्धारित आयु की तुलना में ब्रह्मांड करोड़ों वर्षों से छोटा है।
वास्तव में, 13.8 बिलियन वर्ष पुराना होने से, जैसा कि 2013 में यूरोपीय प्लैंक स्पेस टेलीस्कोप द्वारा कॉस्मिक विकिरण के विस्तृत मापों से अनुमान लगाया गया था, ब्रह्मांड 11.4 बिलियन वर्षों के समान युवा हो सकता है। पढ़ाई के पीछे उन लोगों में से एक बाल्टीमोर, मैरीलैंड में स्पेस टेलीस्कोप साइंस इंस्टीट्यूट के नोबेल पुरस्कार विजेता एडम रीस हैं।
निष्कर्ष एक विस्तारित ब्रह्मांड के विचार पर आधारित हैं, जैसा कि 1929 में एडविन हबल द्वारा दिखाया गया था। यह बिग बैंग के लिए मौलिक है - यह समझ कि कभी गर्म घनत्व की स्थिति थी जो अंतरिक्ष में फैल गई थी। यह एक शुरुआती बिंदु को इंगित करता है जो औसत दर्जे का होना चाहिए, लेकिन नए निष्कर्ष बता रहे हैं कि विस्तार दर वास्तव में प्लैंक द्वारा सुझाए गए एक से लगभग 10% अधिक है।
वास्तव में, प्लैंक टीम ने निर्धारित किया कि विस्तार दर 67.4 किमी प्रति सेकंड मेगापेर्सेक थी, लेकिन ब्रह्मांड के विस्तार दर के बारे में अधिक हाल के माप 73 या 74 के मूल्यों को इंगित करते हैं। इसका मतलब है कि कितनी तेजी से माप के बीच अंतर है ब्रह्माण्ड का आज विस्तार हो रहा है और प्रारंभिक ब्रह्मांड की भौतिकी के आधार पर इसका विस्तार कितनी तेजी से होना चाहिए, इस बात का अंदाजा रीस ने कहा। यह स्वीकृत सिद्धांतों के पुनर्मूल्यांकन के लिए अग्रणी है, जबकि यह भी दिखा रहा है कि अंधेरे पदार्थ और अंधेरे ऊर्जा के बारे में जानने के लिए अभी भी बहुत कुछ है, जो इस पहेली के पीछे माना जाता है।
हबल कॉन्स्टेंट के लिए एक उच्च मूल्य ब्रह्मांड के लिए कम उम्र को दर्शाता है। मेगापार्सेक प्रति सेकंड 67.74 किमी की निरंतरता से 13.8 बिलियन वर्ष की आयु होगी, जबकि 73 में से एक, या यहां तक कि 77 जैसा कि कुछ अध्ययनों से पता चला है कि, ब्रह्मांड की आयु 12.7 बिलियन वर्ष से अधिक नहीं होगी। यह एक बेमेल बात है जो एक बार फिर से बताती है कि HD 140283 ब्रह्मांड से भी पुराना है। यह भी विज्ञान में प्रकाशित 2019 के एक अध्ययन द्वारा प्रकाशित किया गया है, जिसने साइंस में 82.4 के हबल कॉन्स्टेंट को प्रस्तावित किया है - यह सुझाव देते हुए कि ब्रह्मांड की आयु केवल 11.4 बिलियन वर्ष है।
मैथ्यू का मानना है कि उत्तर अधिक से अधिक ब्रह्मांडीय शोधन में निहित हैं। "मुझे संदेह है कि प्रेक्षणीय ब्रह्मांडविदों ने कुछ ऐसा याद किया है जो तारकीय खगोल भौतिकीविदों की बजाय इस विरोधाभास को बनाता है," उन्होंने सितारों के मापों की ओर इशारा करते हुए कहा कि शायद अधिक सटीक है। "ऐसा इसलिए नहीं है क्योंकि कॉस्मोलॉजिस्ट किसी भी तरह से सुस्त हैं, लेकिन क्योंकि ब्रह्मांड का आयु निर्धारण सितारों की तुलना में अधिक और यकीनन पेचीदा और तर्कसंगत और सैद्धांतिक अनिश्चितताओं के अधीन है।"
तो, वैज्ञानिक इसका पता कैसे लगाएंगे?
ब्रह्मांड को इस विशेष तारे से कम दिखाई देने वाला क्या हो सकता है?
मैथ्यूज ने कहा, "दो विकल्प हैं, और विज्ञान का इतिहास बताता है कि ऐसे मामलों में वास्तविकता दोनों का मिश्रण है।" "इस मामले में जो अवलोकन संबंधी त्रुटि के स्रोत होंगे, जो पूरी तरह से समझ में नहीं आए हैं, साथ ही ब्रह्मांड की गतिशीलता के सिद्धांत में कुछ अंतराल, जैसे कि अंधेरे ऊर्जा की ताकत, जो ब्रह्मांडीय विस्तार का प्रमुख चालक रहा है अब कई अरबों वर्षों के लिए। ”
वह इस संभावना का सुझाव देता है कि वर्तमान "आयु विरोधाभास" अंधेरे ऊर्जा में समय भिन्नता को दर्शाता है, और इस प्रकार त्वरण की दर में बदलाव - एक संभावना सिद्धांतकारों ने पाया है कि गुरुत्वाकर्षण की मौलिक प्रकृति के बारे में विचारों के साथ संगत हो सकता है, जैसे कि तथाकथित कारण निर्धारित सिद्धांत। मैथ्यूज ने कहा कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों में नए शोध से विरोधाभास को सुलझाने में मदद मिल सकती है।
ऐसा करने के लिए, वैज्ञानिक कॉम्बो माइक्रोवेव बैकग्राउंड पर भरोसा करने या हबल कॉन्स्टेंट को मापने के लिए सुपरहेड चर और सुपरनोवा जैसी आस-पास की वस्तुओं की निगरानी के बजाय मृत सितारों के जोड़े द्वारा बनाए गए अंतरिक्ष और समय के कपड़े में तरंगों को देखेंगे। पहले 67 मेगा प्रति सेकेंड प्रति सेकंड और 73 में बाद की गति के परिणामस्वरूप।
परेशानी यह है कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों को मापना कोई आसान काम नहीं है, क्योंकि उन्हें 2015 में पहली बार सीधे पता चला था। लेकिन न्यूयॉर्क के फ्लैटिरोन इंस्टीट्यूट के एक खगोल वैज्ञानिक स्टीफन फिने के अनुसार, एक सफलता एक कोर्स के दौरान बनाई जा सकती है। अगले दशक। यह विचार दृश्य प्रकाश का उपयोग करके न्यूट्रॉन सितारों के जोड़े के बीच टकराव से डेटा एकत्र करने के लिए है, ये घटनाएँ उस गति का पता लगाने के लिए हैं जो वे पृथ्वी के सापेक्ष गति कर रहे हैं। यह दूरी के विचार के लिए परिणामी गुरुत्वाकर्षण तरंगों का विश्लेषण करने पर भी जोर देता है - ये दोनों हबल कॉन्स्टेंट का माप देने के लिए गठबंधन कर सकते हैं जो कि अभी तक सबसे सटीक होना चाहिए।
एचडी 140283 की आयु का रहस्य ब्रह्मांड को कैसे काम करता है, इसकी समझ को बदलते हुए, कुछ बड़े और अधिक वैज्ञानिक रूप से जटिल है।
मैथ्यूज ने कहा, "विरोधाभास के लिए सबसे संभावित स्पष्टीकरण कुछ अनदेखी प्रभाव और / या ब्रह्मांडीय विस्तार की गतिशीलता की हमारी समझ से गायब कुछ हैं," मैथ्यूज ने कहा। ठीक है कि "कुछ" है, कुछ समय के लिए खगोलविदों को चुनौती देने के लिए सुनिश्चित है।
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