1960 के दशक में "जनरल रिलेटिविटी के स्वर्णिम काल" के बाद से, वैज्ञानिकों ने माना है कि ब्रह्मांड के अधिकांश भाग में एक रहस्यमय अदृश्य द्रव्यमान है, जिसे "डार्क मैटर" के रूप में जाना जाता है। तब से, वैज्ञानिकों ने दोहरे रहस्य वाले दृष्टिकोण के साथ इस रहस्य को सुलझाने का प्रयास किया है। एक ओर, खगोलविदों ने एक उम्मीदवार कण को खोजने का प्रयास किया है जो इस द्रव्यमान का हिसाब कर सकता है।
दूसरी ओर, खगोलविदों ने एक सैद्धांतिक आधार खोजने की कोशिश की है जो डार्क मैटर के व्यवहार की व्याख्या कर सकता है। अब तक, बहस इस सवाल पर केंद्रित है कि क्या यह "गर्म" या "ठंडा" है, ठंड के कारण इसकी सादगी की वजह से एक किनारे का आनंद ले रहा है। हालांकि, हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स (CfA) के नेतृत्व में एक नया अध्ययन किया गया
यह एक ब्रह्मांड के एक मॉडल का उपयोग करके आकाशगंगा गठन के ब्रह्मांड संबंधी सिमुलेशन पर आधारित था जिसमें इंटरैक्टिव डार्क मैटर शामिल था। सिमुलेशन का संचालन CfA, MIT के कावली इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोफिजिक्स एंड स्पेस रिसर्च, लाइबनिज़ इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोफिज़िक्स पॉट्सडैम और कई विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने किया था। अध्ययन हाल ही में सामने आया रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी के मासिक नोटिस.
जब यह सही से नीचे आता है, तो डार्क मैटर को उचित रूप से नामित किया जाता है। शुरुआत के लिए, यह ब्रह्मांड के द्रव्यमान का लगभग 84% बनाता है लेकिन प्रकाश का या विकिरण के किसी अन्य ज्ञात रूप का उत्सर्जन, अवशोषण या परावर्तित नहीं करता है। दूसरे, इसका कोई इलेक्ट्रोमैग्नेटिक चार्ज नहीं है और यह गुरुत्वाकर्षण के अलावा चार मूलभूत ताकतों में सबसे कमजोर को छोड़कर किसी अन्य मामले में बातचीत नहीं करता है।
तीसरा, यह परमाणुओं या उनके सामान्य इमारत ब्लॉकों (यानी इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) से बना नहीं है, जो इसकी रहस्यमय प्रकृति में योगदान देता है। नतीजतन, वैज्ञानिकों का मानना है कि यह कुछ नए तरह के पदार्थों से बना होना चाहिए जो ब्रह्मांड के नियमों के अनुरूप है लेकिन पारंपरिक कण भौतिकी अनुसंधान में नहीं दिखता है।
इसके वास्तविक स्वरूप के बावजूद, बिग बैंग के लगभग 1 बिलियन वर्ष बाद से डार्क मैटर का ब्रह्मांड के विकास पर गहरा प्रभाव पड़ा है। वास्तव में, यह माना जाता है कि आकाशगंगाओं के निर्माण से लेकर कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) विकिरण के वितरण तक हर चीज में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है।
डार्क मैटर द्वारा निभाई गई भूमिका को ध्यान में रखने वाले ब्रह्मांड के मॉडल और अधिक हैं, इन दो भिन्न प्रकार की लौकिक संरचनाओं का अवलोकन किया जाता है। इसके अलावा, वे ब्रह्माण्डीय मापदंडों के अनुरूप हैं, जिस दर पर ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, जो स्वयं एक रहस्यमय, अदृश्य शक्ति ("डार्क एनर्जी" के रूप में जाना जाता है) से प्रभावित है।
वर्तमान में, डार्क मैटर के सबसे व्यापक रूप से स्वीकृत मॉडल मानते हैं कि यह गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव से परे किसी अन्य प्रकार के पदार्थ या विकिरण (स्वयं सहित) के साथ बातचीत नहीं करता है - अर्थात यह "ठंडा" है। यह वही है जिसे कोल्ड डार्क मैटर (सीडीएम) परिदृश्य के रूप में जाना जाता है, जिसे अक्सर एलसीडीएम कॉस्मोलॉजिकल मॉडल के रूप में डार्क एनर्जी (लैम्बडा द्वारा प्रतिनिधित्व) के सिद्धांत के साथ जोड़ा जाता है।
डार्क मैटर के इस सैद्धांतिक रूप को भी कहा जाता है
"[सीडीएम] सबसे अच्छी तरह से परखा हुआ और पसंदीदा मॉडल है। यह मुख्य रूप से है क्योंकि पिछले चार दशकों में या तो, लोग हार्ड मैटर को मानक प्रतिमान के रूप में ठंडे डार्क मैटर का उपयोग करके पूर्वानुमान बनाने के लिए कड़ी मेहनत कर रहे हैं - ये फिर वास्तविक डेटा की तुलना में हैं - इस खोज के साथ कि सामान्य तौर पर, यह मॉडल करने में सक्षम है तराजू की एक विस्तृत श्रृंखला में देखे गए घटनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला को पुन: पेश करें। ”
जैसा कि वह इसका वर्णन करते हैं, कॉस्मिक इवोल्यूशन के संख्यात्मक सिमुलेशन के बाद कोल्ड डार्क मैटर परिदृश्य फ्रंट-रनर बन गया, जो इस मामले में "हॉट डार्क मैटर" का उपयोग कर रहे थे। ये उप-परमाणु कण हैं जो बहुत कुछ के समान हैं
इन सिमुलेशन से पता चला है कि पूर्वानुमानित वितरण आज के ब्रह्मांड की तरह कुछ भी नहीं दिखता है, ”बोस ने कहा। "इस कारण से, विपरीत सीमा पर विचार किया जाने लगा, ऐसे कण जिनका जन्म होने पर बमुश्किल ही कोई वेग होता है (उर्फ।" ठंडा)। इस अभ्यर्थी में शामिल होने वाले अभ्यर्थी ब्रह्मांड की आधुनिक टिप्पणियों को अधिक बारीकी से देखते हैं।
“पहले की तरह एक ही आकाशगंगा क्लस्टरिंग परीक्षण करने के बाद, खगोलविदों ने सिम्युलेटेड और मनाया ब्रह्मांडों के बीच एक चौंकाने वाला समझौता पाया। बाद के दशकों में, ठंडे कण का परीक्षण केवल आकाशगंगा क्लस्टरिंग की तुलना में अधिक कठोर, गैर-तुच्छ परीक्षणों के माध्यम से किया गया है, और यह आमतौर पर इनमें से प्रत्येक को उड़ते हुए रंगों के साथ पारित किया गया है। "
अपील का एक अन्य स्रोत यह तथ्य है कि कोल्ड डार्क मैटर (कम से कम सैद्धांतिक रूप से) का प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से पता लगाने योग्य होना चाहिए। हालाँकि, यह वह जगह है जहाँ सीडीएम मुसीबत में चला जाता है क्योंकि अब तक एक भी कण का पता लगाने के सभी प्रयास विफल रहे हैं। जैसे, कॉस्मोलॉजिस्ट अन्य संभावित उम्मीदवारों पर विचार करने के लिए ले गए हैं जो अन्य मामलों के साथ बातचीत के छोटे स्तर पर भी होंगे।
यह वही है, जो CownA के एक खगोलशास्त्री Sownak Bose ने अपने शोधकर्ताओं की टीम के साथ निर्धारित किया था। अपने अध्ययन के लिए, उन्होंने "गर्म" डार्क मैटर के उम्मीदवार पर ध्यान केंद्रित किया। इस प्रकार के कण में बहुत हल्के कणों के साथ आसानी से बातचीत करने की क्षमता होती है जो प्रकाश की गति के करीब जाते हैं, हालांकि अधिक इंटरैक्टिव "हॉट" विविधता से कम है।
विशेष रूप से, यह एचडीएम परिदृश्य के लिए पूर्व-सामने वाले न्यूट्रिनो के साथ बातचीत करने में सक्षम हो सकता है। माना जाता है कि हॉट शुरुआती यूनिवर्स के दौरान न्यूट्रीनो का बहुत प्रचलन रहा है, इसलिए डार्क मैटर को इंटरैक्ट करने की उपस्थिति का एक मजबूत प्रभाव होता।
"मॉडल के इस वर्ग में, डार्क मैटर कण को फोटॉन या न्यूट्रिनो जैसी विकिरण प्रजातियों के साथ एक परिमित (लेकिन कमजोर) बातचीत करने की अनुमति है," डॉ बोस ने कहा। "यह युग्मन प्रारंभिक समय में यूनिवर्स के 'ढेलेदारपन' में एक अद्वितीय छाप छोड़ता है, जो कि डार्क मैटर एक ठंडा कण होने की उम्मीद की जा सकती है, जो काफी अलग है।"
यह परीक्षण करने के लिए, टीम ने हार्वर्ड और आइसलैंड विश्वविद्यालय में सुपरकंप्यूटिंग सुविधाओं में अत्याधुनिक कॉस्मोलॉजिकल सिमुलेशन चलाए। इन सिमुलेशनों ने विचार किया कि बिग बैंग के 14 बिलियन वर्ष (वर्तमान में) के बाद लगभग 1 बिलियन से गर्म और डार्क मैटर दोनों की उपस्थिति से आकाशगंगा का निर्माण कैसे प्रभावित होगा। डॉ। बोस ने संकेत दिया:
"डब्ल्यू] ई ने 14 अरब वर्षों के विकास के बाद इस यूनिवर्स की तरह लगने वाले अहसास पैदा करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन चलाए। डार्क मैटर घटक के मॉडलिंग के अलावा, हमने स्टार निर्माण के लिए अत्याधुनिक नुस्खे, सुपरनोवा के प्रभाव और ब्लैक होल, धातुओं के निर्माण को भी शामिल किया। आदि.”
तब टीम ने परिणामों की तुलना एक दूसरे से उन विशिष्ट हस्ताक्षरों की पहचान करने के लिए की थी जो एक दूसरे से अलग होते थे। उन्होंने पाया कि कई सिमुलेशन के लिए इस इंटरेक्टिव डार्क मैटर के प्रभाव ध्यान देने योग्य होने के लिए बहुत कम थे। हालांकि, वे कुछ अलग-अलग तरीकों से मौजूद थे, विशेष रूप से इस तरह कि दूर आकाशगंगाओं को पूरे अंतरिक्ष में वितरित किया जाता है।
यह अवलोकन विशेष रूप से दिलचस्प है क्योंकि इसे अगली पीढ़ी के उपकरणों का उपयोग करके भविष्य में परीक्षण किया जा सकता है। “ऐसा करने का तरीका हाइड्रोजन गैस के वितरण को देखकर, इन शुरुआती समय में ब्रह्मांड की गांठ का नक्शा बनाना है,” डॉ। बोस ने समझाया। "अवलोकन से, यह एक अच्छी तरह से स्थापित तकनीक है: हम दूर के आकाशगंगाओं (आमतौर पर क्वासर) के स्पेक्ट्रा को देखकर प्रारंभिक ब्रह्मांड में तटस्थ हाइड्रोजन की जांच कर सकते हैं।"
संक्षेप में, दूर की आकाशगंगाओं से हमारे लिए यात्रा करने वाले प्रकाश को अंतरिक्ष माध्यम से गुजरना पड़ता है। यदि हस्तक्षेप करने वाले माध्यम में बहुत अधिक तटस्थ हाइड्रोजन होता है, तो आकाशगंगा से उत्सर्जन लाइनें आंशिक रूप से अवशोषित हो जाएंगी, जबकि थोड़ा होने पर वे बेपर्दा हो जाएंगे। यदि डार्क मैटर वास्तव में ठंडा है, तो यह हाइड्रोजन गैस के बहुत "लुम्पियर" वितरण के रूप में दिखाई देगा, जबकि एक डब्ल्यूडीएम परिदृश्य का परिणाम ऑसलेटिंग गांठ में होगा।
वर्तमान में, खगोलीय उपकरणों के पास प्रारंभिक ब्रह्मांड में हाइड्रोजन गैस दोलनों को मापने के लिए आवश्यक रिज़ॉल्यूशन नहीं है। लेकिन जैसा कि डॉ। बोस ने संकेत दिया था, यह शोध नए प्रयोगों और नई सुविधाओं के लिए प्रेरणा प्रदान कर सकता है जो इन टिप्पणियों को बनाने में सक्षम होंगे।
उदाहरण के लिए, आईआर उपकरण जैसे जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) हाइड्रोजन गैस अवशोषण के वितरण के नए नक्शे बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। ये मानचित्र इंटरएक्टिव डार्क मैटर के प्रभाव की पुष्टि करने में सक्षम होंगे या इसे एक उम्मीदवार के रूप में बता सकते हैं। यह भी आशा की जाती है कि यह शोध लोगों को उन उम्मीदवारों से परे सोचने के लिए प्रेरित करेगा जो पहले से ही विचार कर चुके हैं।
अंत में, डॉ। बोस ने कहा, वास्तविक मूल्य इस तथ्य से आता है कि इस प्रकार की सैद्धांतिक भविष्यवाणियां नए मोर्चे पर टिप्पणियों को प्रेरित कर सकती हैं और हम जो सोचते हैं, उसकी सीमाओं का परीक्षण करते हैं। "और वह सब विज्ञान वास्तव में है," उन्होंने कहा, "एक भविष्यवाणी करना, इसका परीक्षण करने के लिए एक विधि का प्रस्ताव करना, प्रयोग करना और फिर सिद्धांत को बाधित / शासित करना!"
