यूनिवर्स स्टॉप मेकिंग सेंस कैसे

हम ब्रह्मांड के बारे में कुछ गलत कर रहे हैं।

यह कुछ छोटा हो सकता है: एक माप का मुद्दा जो कुछ सितारों को करीब या दूर दिखता है, वे कुछ खगोल विज्ञानियों को कुछ ट्वीक के साथ ठीक कर सकते हैं कि वे अंतरिक्ष में दूरी कैसे मापते हैं। यह कुछ बड़ा हो सकता है: एक त्रुटि - या त्रुटियों की श्रृंखला - ब्रह्मांड विज्ञान में, या ब्रह्मांड की उत्पत्ति और विकास की हमारी समझ। अगर ऐसा है, तो अंतरिक्ष और समय का हमारा पूरा इतिहास गड़बड़ हो सकता है। लेकिन जो भी मुद्दा है, यह ब्रह्मांड की महत्वपूर्ण टिप्पणियों को एक-दूसरे से असहमत कर रहा है: एक तरह से मापा जाता है, ब्रह्मांड एक निश्चित दर पर विस्तार करता प्रतीत होता है; दूसरे तरीके से मापा गया, ब्रह्मांड एक अलग दर पर विस्तार करता हुआ प्रतीत होता है। और, एक नए पेपर शो के रूप में, उन विसंगतियों ने हाल के वर्षों में बड़ा हो गया है, यहां तक ​​कि मापों ने अधिक सटीक रूप से प्राप्त किया है।

नॉर्थ कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी (एनसीएसयू) की सैद्धांतिक ब्रह्मांड विज्ञानी और नए पेपर के सह-लेखक केटी मैक ने कहा, "हमें लगता है कि अगर ब्रह्मांड विज्ञान के बारे में हमारी समझ सही है, तो इन सभी अलग-अलग मापों का हमें एक ही जवाब देना चाहिए।" ।

दो सबसे प्रसिद्ध माप एक दूसरे से बहुत अलग तरीके से काम करते हैं। पहला कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) पर निर्भर करता है: बिग बैंग के बाद पहले क्षणों से माइक्रोवेव विकिरण बचे हुए। कॉस्मोलॉजिस्टों ने ब्रह्मांड के संपूर्ण इतिहास के सैद्धांतिक मॉडल CMB नींव पर बनाए हैं - वे मॉडल जिन पर वे बहुत विश्वास करते हैं, और जिन्हें तोड़ने के लिए एक सभी नए भौतिकी की आवश्यकता होगी। मैक ने कहा, वे हबल स्थिरांक या H0 के लिए एक यथोचित सटीक संख्या का उत्पादन करते हैं, जो इस बात को नियंत्रित करता है कि वर्तमान में ब्रह्मांड कितनी तेजी से विस्तार कर रहा है।

दूसरी माप में पास के आकाशगंगाओं में सुपरनोवा और चमकती तारों का उपयोग किया जाता है, जिसे सेफिड्स के रूप में जाना जाता है। यह अनुमान लगाने से कि वे आकाशगंगाएं हमारे अपने से कितनी दूर हैं, और वे कितनी तेजी से हमसे दूर जा रही हैं, खगोलविदों ने यह मान लिया है कि वे मानते हैं कि हब्बल स्थिरांक का एक बहुत सटीक माप है। और यह विधि एक अलग H0 प्रदान करती है।

"अगर हमें अलग-अलग उत्तर मिल रहे हैं, तो इसका मतलब है कि कुछ ऐसा है जिसे हम नहीं जानते हैं," मैक ने लाइव साइंस को बताया। "तो यह वास्तव में ब्रह्मांड के वर्तमान विस्तार दर को समझने के बारे में नहीं है - जो कुछ ऐसी चीज है जिसमें हम रुचि रखते हैं - लेकिन यह समझना कि ब्रह्मांड कैसे विकसित हुआ है, विस्तार कैसे विकसित हुआ है, और क्या अंतरिक्ष-समय यह सब कर रहा है समय।"

वेसांग लिन, जो एनसीएसयू के एक कॉस्मोलॉजिस्ट भी हैं और कागज के प्रमुख लेखक हैं, ने कहा कि समस्या की पूरी तस्वीर विकसित करने के लिए, टीम ने एक ही स्थान पर "H0" के सभी अलग-अलग तरीकों को गोल करने का फैसला किया। कागज अभी तक औपचारिक रूप से सहकर्मी की समीक्षा या प्रकाशित नहीं किया गया है, और प्रीप्रिंट सर्वर arXiv पर उपलब्ध है।

यहां बताया गया है कि "अड़चन" का अर्थ है: भौतिकी में माप शायद ही कभी सटीक उत्तर देते हैं। इसके बजाय, उन्होंने संभावित उत्तरों की सीमा पर सीमाएं लगा दीं। और इन बाधाओं को एक साथ देखकर, आप जो कुछ पढ़ रहे हैं उसके बारे में बहुत कुछ सीख सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक दूरबीन के माध्यम से देखने पर, आप सीख सकते हैं कि अंतरिक्ष में प्रकाश का एक बिंदु या तो लाल, पीला या नारंगी है। एक और आपको बता सकता है कि यह अंतरिक्ष में सबसे अधिक रोशनी से उज्ज्वल है, लेकिन सूरज की तुलना में कम उज्ज्वल है। एक और आपको बता सकता है कि यह एक ग्रह के रूप में तेजी से आकाश में घूम रहा है। उन बाधाओं में से कोई भी आपको अपने दम पर ज्यादा नहीं बताएगा, लेकिन साथ में लिया गया सुझाव है कि आप मंगल को देख रहे हैं।

लिन, मैक और उनके तीसरे सह-लेखक, एनसीएसयू स्नातक छात्र लिकियांग हो, ने दो स्थिरांक पर बाधाओं को देखा: H0, और कुछ को ब्रह्मांड का "मास अंश" कहा जाता है, जिसे Ωm के रूप में दर्शाया गया है, जो बताता है कि ब्रह्मांड का कितना हिस्सा है ऊर्जा है, और कितना पदार्थ है। H0 के कई माप भी मुझे विवश करते हैं, लिन ने कहा, इसलिए उन्हें एक साथ देखना उपयोगी है।

इस रंगीन साजिश का निर्माण किया:

WMAP लेबल वाला स्ट्रेस्ड मैजेंटा ओवल संभावित द्रव्यमान अंशों और हब्बल स्थिरांक की श्रेणी है जो कि विल्किंसन माइक्रोवेव अनिसोट्रॉफी जांच के रूप में ज्ञात CMB के एक प्रमुख अतीत नासा अध्ययन के आधार पर संभव हुआ करता था। सीवी एसएन ("सेफहाइड-कैलिब्रेटेड टाइप-आई सुपरनोवा" के लिए छोटा) लेबल वाला पीला कॉलम सेफहिड-सुपरनोवा माप को संदर्भित करता है, जो ब्रह्मांड के बड़े पैमाने पर बाधा नहीं डालता है, लेकिन H0 को विवश करता है। एसएन पी लेबल वाली लाल पट्टी ("टाइप-आईए सुपरनोवा पेंटीहोन" के लिए संक्षिप्त) ब्रह्मांड के बड़े पैमाने पर एक प्रमुख बाधा है।

आप देख सकते हैं कि डब्ल्यूएमएपी और सीवी एसएन ओवरलैप के किनारों, ज्यादातर लाल पट्टी के बाहर। यह कुछ साल पहले विसंगति की तस्वीर थी, मैक ने कहा: यह चिंता करने के लिए पर्याप्त है कि दो माप अलग-अलग उत्तरों को बदल रहे थे, लेकिन इतना महत्वपूर्ण नहीं कि उन्हें थोड़ा ट्विकिंग के साथ असंगत प्रस्तुत करना।

लेकिन हाल के वर्षों में प्लांक सहयोग नामक समूह से सीएमबी का एक नया मापक हुआ है। प्लैंक सहयोग, जिसने 2018 में अपने नवीनतम डेटासेट को जारी किया, ब्रह्मांड के बड़े पैमाने पर और विस्तार दर पर बहुत कठोर अवरोधों को रखा, प्लैंक लेबल वाले भूखंड पर काली ज़ुल्फ़ द्वारा चिह्नित किया गया।

अब, लेखकों ने लिखा, ब्रह्मांड की दो बेतहाशा अलग-अलग तस्वीरें उभरती हैं। प्लैंक और WMAP - H0 और WMm को विवश करने के लिए अन्य तरीकों की एक श्रृंखला के साथ - सभी अधिक या कम संगत हैं। सफेद डैश के घेरे में, प्लॉट पर एक जगह है, जहाँ वे सभी समान उत्तरों के लिए अनुमति देते हैं कि ब्रह्मांड कितनी तेजी से विस्तार कर रहा है और यह कितना पदार्थ से बना है। आप देख सकते हैं कि भूखंड पर लगभग सभी आकृतियाँ उस सर्कल से गुजरती हैं।

लेकिन वास्तव में हमारे स्थानीय ब्रह्मांड में कितनी दूर की चीजें हैं और वे कितनी तेजी से आगे बढ़ रहे हैं, इस पर आधारित सबसे प्रत्यक्ष माप, सहमत नहीं है। सेफिड माप वहां दाईं ओर है, और न ही इसकी त्रुटि पट्टियाँ (बेहोश पीले रंग की बिट्स, संभावित मूल्यों की सीमा को निरूपित करते हुए) धराशायी सर्कल से गुजरती हैं। और यह एक समस्या है।

स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के एक कॉस्मोलॉजिस्ट, रिसा वीक्स्लर ने कहा, "पिछले कई महीनों में इस क्षेत्र में बहुत सारी गतिविधियाँ हुई हैं।" "तो यह सब कुछ संक्षेप में देखना अच्छा है। इसे H0 और reallym के संदर्भ में तैयार करना, जो कि मूलभूत पैरामीटर हैं, वास्तव में स्पष्ट है।"

फिर भी, वेक्स्लर ने लाइव साइंस से कहा, किसी भी निष्कर्ष पर नहीं जाना महत्वपूर्ण है।

"लोग इस बारे में उत्साहित हैं क्योंकि इसका मतलब यह हो सकता है कि नई भौतिकी है, और यह वास्तव में रोमांचक होगा," उसने कहा।

यह संभव है कि सीएमबी मॉडल किसी तरह से गलत है, और यह किसी तरह की व्यवस्थित त्रुटि के लिए अग्रणी है कि भौतिक विज्ञानी ब्रह्मांड को कैसे समझ रहे हैं।

"सभी को अच्छा लगेगा। भौतिकविदों को अपने मॉडल को तोड़ना पसंद है," वीक्स्लर ने कहा। "लेकिन यह मॉडल अभी तक बहुत अच्छा काम करता है, इसलिए मेरी प्राथमिकता यह है कि मुझे समझाने के लिए बहुत मजबूत सबूत होने चाहिए।"

अध्ययन से पता चलता है कि भौतिकी के एक नए टुकड़े को पेश करके सभी अन्य लोगों के साथ स्थानीय ब्रह्मांड से सेफिड माप का मिलान करना मुश्किल होगा, मैक ने कहा।

यह संभव है, मैक ने कहा, कि सुपरनोवा-सेफिड गणना सिर्फ गलत है। हो सकता है कि भौतिक विज्ञानी हमारे स्थानीय ब्रह्मांड में दूरी को गलत तरीके से माप रहे हों, और यह एक गलत स्थिति की ओर ले जा रहा हो। उसने कहा, यह कल्पना करना कठिन है कि मिसकॉल क्या होगा, हालांकि, उसने कहा। बहुत सारे खगोल भौतिकविदों ने खरोंच से स्थानीय दूरी को मापा है और समान परिणाम के साथ आए हैं। लेखकों द्वारा उठाए जाने की एक संभावना यह है कि हम ब्रह्मांड के एक अजीब हिस्से में रहते हैं जहाँ कम आकाशगंगाएँ हैं और कम गुरुत्वाकर्षण है, इसलिए हमारा पड़ोस पूरे ब्रह्मांड की तुलना में तेजी से विस्तार कर रहा है।

समस्या का जवाब, उसने कहा, बस कोने के आसपास हो सकता है। लेकिन अधिक संभावना है कि यह साल या दशक दूर है।

"यह ब्रह्मांड में या तो कुछ नया है या यह कुछ ऐसा है जिसे हम अपने माप के बारे में नहीं समझते हैं," उसने कहा।

वेच्स्लर ने कहा कि वह बाद में शर्त लगाएगी - कि इसमें शामिल कुछ मापों के आस-पास त्रुटि सलाखों के बारे में शायद कुछ सही नहीं है, और यह कि एक बार जब वे हल हो जाते हैं तो तस्वीर अधिक अच्छी तरह से एक साथ फिट होगी।

आने वाला माप विरोधाभास को स्पष्ट कर सकता है - या तो इसे दूर करना या इसे बढ़ाना, भौतिकी के एक नए क्षेत्र का सुझाव देना आवश्यक है। 2020 में ऑनलाइन आने वाले बड़े सिन्थोपिक सर्वे टेलिस्कोप से करोड़ों सुपरनोवा को खोजा जाना चाहिए, जिससे आकाशगंगाओं के बीच की दूरी को मापने के लिए उपयोग किए जा रहे डेटासेट एस्ट्रोफिजिसिस्टों को काफी हद तक सुधारना चाहिए। आखिरकार, मैक ने कहा, गुरुत्वाकर्षण तरंग अध्ययन ब्रह्मांड के विस्तार को बाधित करने के लिए काफी अच्छा हो जाएगा, जिससे ब्रह्मांड विज्ञान के लिए सटीक स्तर का एक और जोड़ होना चाहिए। सड़क के नीचे, उसने कहा, भौतिकविदों को संवेदनशील उपकरण भी विकसित हो सकते हैं ताकि वस्तुओं को वास्तविक समय में एक-दूसरे से दूर का विस्तार करते हुए देख सकें।

लेकिन फिलहाल ब्रह्माण्ड विज्ञानी अभी भी इंतजार कर रहे हैं और सोच रहे हैं कि ब्रह्मांड के उनके माप एक साथ क्यों नहीं हैं।