हिडन डार्क मैटर का मानचित्रण

छवि क्रेडिट: बर्कले

डार्क मैटर सामग्री का एक अदृश्य प्रभामंडल है जो हर आकाशगंगा को घेरता हुआ प्रतीत होता है। अब तक, खगोलविदों का मानना ​​था कि डार्क मैटर ने शायद अंतरिक्ष में कणों की एक भी धुंध का गठन किया है, लेकिन यूसी बर्कले और एमआईटी के शोधकर्ताओं ने एक कंप्यूटर सिमुलेशन बनाया है कि कैसे अंधेरे पदार्थ सामग्री की बड़ी मात्रा में एक साथ टकरा सकते हैं।

"डार्क मैटर", जिसमें ब्रह्मांड का एक अभी भी एक-अनिर्धारित एक चौथाई शामिल है, यूनिफ़ॉर्म कॉस्मिक फ़ॉग नहीं है, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले, एस्ट्रोफिजिसिस्ट कहते हैं, लेकिन इसके बजाय घने झुरमुट बनते हैं जो एक शाफ्ट में नाचते हुए की तरह घूमते हैं रोशनी।

इस सप्ताह भौतिक समीक्षा डी, चुंग-पेई मा, जो यूसी बर्कले में खगोल विज्ञान के एक सहयोगी प्रोफेसर, और मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) के एडमंड बर्टशिंगर ने प्रस्तुत किया है, यह साबित करते हैं कि गहरे रंग के थक्कों की गति को मॉडल किया जा सकता है। एयर-बॉर्न डस्ट या पराग के ब्राउनियन गति के समान एक रास्ता।

उनके निष्कर्षों को खगोल भौतिकविदों को अंधेरे पदार्थ के इस भूत ब्रह्मांड के विकास की गणना करने और इसे देखने योग्य ब्रह्मांड के साथ सामंजस्य स्थापित करने के लिए एक नया तरीका प्रदान करना चाहिए, मा ने कहा।

30 वर्षों से अधिक समय से खगोल विज्ञान के लिए डार्क मैटर एक समस्या है। गुच्छों के भीतर और आकाशगंगाओं के भीतर सितारे इस तरह से चलते हैं कि यह इंगित करता है कि वहाँ अधिक से अधिक मामला है जो हम देख सकते हैं। यह अनदेखा मामला एक गोलाकार प्रभामंडल में लगता है जो आकाशगंगाओं के आस-पास दिखाई देने वाले तारकीय प्रभामंडल की तुलना में शायद 10 गुना दूर तक फैला हुआ है। प्रारंभिक प्रस्ताव जो कि अदृश्य पदार्थ में जले हुए तारों या भारी न्युट्रीनो से बना होता है, पर कोई पाबंदी नहीं लगाई गई है, और वर्तमान पसंदीदा उम्मीदवार विदेशी कण हैं जिन्हें न्यूट्रिलीनो, अक्ष या अन्य काल्पनिक सुपरसिमेट्रिक कण कहा जाता है। क्योंकि ये विदेशी कण केवल गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से सामान्य पदार्थ के साथ बातचीत करते हैं, न कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों के माध्यम से, वे प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करते हैं।

"हम केवल सभी कणों को देख रहे हैं," मा ने कहा। "अब वे त्वरक में उत्पादन करने के लिए बहुत भारी हैं, इसलिए दुनिया का आधा हिस्सा जिसके बारे में हम नहीं जानते हैं।"

तस्वीर केवल चार साल पहले खराब हुई जब "डार्क एनर्जी" को डार्क मैटर की तुलना में अधिक प्रचलित पाया गया। ब्रह्मांडीय खाता अब ब्रह्मांड के बारे में 69 प्रतिशत, 27 प्रतिशत पर विदेशी अंधेरे पदार्थ, सांसारिक अंधेरे पदार्थ - मंद, अनदेखी सितारों - 3 प्रतिशत पर, और जो हम वास्तव में मात्र 1 प्रतिशत पर देखते हैं, में काली ऊर्जा की मात्रा को देखते हैं।

गुरुत्वाकर्षण के बल के तहत डार्क मैटर कैसे आगे बढ़ेगा, इसके कंप्यूटर मॉडल के आधार पर, मा ने कहा कि डार्क मैटर आकाशगंगाओं के एक समान धुंध आवरण समूह नहीं है। इसके बजाय, डार्क मैटर में छोटे-छोटे गुच्छे बनते हैं जो आकाशगंगाओं और गोलाकार गुच्छों की तरह सतही दिखते हैं जो हम अपने चमकदार ब्रह्मांड में देखते हैं। उन्होंने कहा कि डार्क मैटर में चमकदार पदार्थ से गतिशील जीवन है।

"कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड डार्क मैटर क्लंपिंग के शुरुआती प्रभावों को दर्शाता है, और ये क्लैंप गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के तहत बढ़ते हैं," उसने कहा। “लेकिन इन क्लैंपों में से प्रत्येक, आकाशगंगा समूहों के आसपास के प्रभामंडल को सुचारू माना जाता था। लोगों को यह पता लगाने के लिए तैयार किया गया था कि उच्च-रिज़ॉल्यूशन सिमुलेशन से पता चलता है कि वे चिकनी नहीं हैं, बल्कि जटिल उप-निर्माण हैं। अंधेरी दुनिया का अपना एक गतिशील जीवन है। "

मा, बर्टशिंगर और यूसी बर्कले स्नातक छात्र माइकल बॉयलान-कोलचिन ने इनमें से कुछ सिमुलेशन स्वयं किए। पिछले दो वर्षों में कई अन्य समूहों ने भी इसी तरह की अकड़ दिखाई है।

डार्क ब्रह्मांड का भूत ब्रह्मांड दृश्यमान ब्रह्मांड के लिए एक टेम्पलेट है, उसने कहा। डार्क मैटर दृश्यमान पदार्थ की तुलना में 25 गुना अधिक प्रचुर मात्रा में होता है, इसलिए दृश्य पदार्थ को जहां भी डार्क मैटर क्लस्टर होता है, उसे क्लस्टर करना चाहिए।

इसमें समस्या है, मा ने कहा। डार्क मैटर के विकास के कंप्यूटर सिमुलेशन एक क्षेत्र में डार्क मैटर के अधिक क्लैंप की भविष्यवाणी करते हैं, जहां हम चमकदार पदार्थ के क्लैंप होते हैं, जिसे हम देख सकते हैं। यदि चमकदार पदार्थ अंधेरे पदार्थ का अनुसरण करता है, तो प्रत्येक के लगभग बराबर संख्या होनी चाहिए।

"हमारी आकाशगंगा, मिल्की वे में लगभग एक दर्जन उपग्रह हैं, लेकिन सिमुलेशन में हमें हजारों काले पदार्थ दिखाई देते हैं," उसने कहा। "मिल्की वे में डार्क मैटर एक गतिशील, जीवंत वातावरण है, जिसमें डार्क मैटर क्लैंप के हजारों छोटे उपग्रह एक बड़े अभिभावक डार्क मैटर हेलो के चारों ओर घूम रहे हैं, लगातार एक-दूसरे से बातचीत कर रहे हैं और परेशान कर रहे हैं।"

इसके अलावा, अंधेरे पदार्थ की गति को मॉडलिंग करने वाले खगोलविदों को यह देखकर आश्चर्य हुआ कि प्रत्येक झुरमुट में घनत्व था जो केंद्र में चरम पर था और इसके आकार से स्वतंत्र उसी तरह किनारों की ओर गिर गया था। हालाँकि, यह सार्वभौमिक घनत्व प्रोफ़ाइल, मा के सहकर्मी, खगोलविद लियो ब्लिट्ज़ के यूसी बर्कले प्रोफेसर, और उनके अनुसंधान समूह द्वारा बनाई गई कुछ बौनी आकाशगंगाओं की टिप्पणियों के साथ संघर्ष में प्रतीत होती है।

मा को उम्मीद है कि काले पदार्थ की गति को देखने का एक नया तरीका इन समस्याओं और वर्ग सिद्धांत को अवलोकन के साथ हल करेगा। अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी के इस वर्ष की शुरुआत में हुई एक बैठक में चर्चा की गई अपने शारीरिक समीक्षा लेख में, उन्होंने यह साबित किया कि डार्क मैटर की गति ब्राउनियन गति की तरह बहुत अधिक मॉडलिंग की जा सकती है जिसे वनस्पति विज्ञानी रॉबर्ट ब्राउन ने 1828 में वर्णित किया था और अल्बर्ट आइंस्टीन ने 1905 में समझाया था। कागज जिसने उन्हें भौतिकी में 1921 का नोबेल पुरस्कार दिलाने में मदद की।

ब्राउनियन गति को पहली बार पानी में तैरने वाले पराग के दाने द्वारा यात्रा की गई ज़िगज़ैग पथ के रूप में वर्णित किया गया था, जो पानी के अणुओं के साथ टकराकर नष्ट हो गया। घटना का तात्पर्य समान रूप से अंधेरे पदार्थ ब्रह्मांड में हवा की धूल और घने झुरमुट में धूल की गति से है।

उन्होंने कहा कि इस अंतर्दृष्टि "एक अलग भाषा, मानक दृश्य की तुलना में एक अलग दृष्टिकोण," का उपयोग करें, अंधेरे मामले की गति और विकास की जांच करने के लिए, उसने कहा।

अन्य खगोलविदों, जैसे कि यूसी बर्कले, खगोलविद इवान किंग के प्रोफ़ेसर हैं, ने स्टार क्लस्टर्स के भीतर सैकड़ों हजारों सितारों की गति को मॉडल करने के लिए ब्राउनियन गति के सिद्धांत का उपयोग किया है, लेकिन यह मा ने कहा, “यह पहली बार लागू किया गया है। बड़े ब्रह्माण्ड संबंधी तराजू के लिए सख्ती से। विचार यह है कि हम बिल्कुल परवाह नहीं करते हैं कि क्लैंप कहां हैं, बल्कि, सिस्टम में क्लैंप कैसे व्यवहार करते हैं, वे गुरुत्वाकर्षण को कैसे बिखेरते हैं। ”

मा ने उल्लेख किया कि क्लंप्स का ब्राउनियन गति एक समीकरण, फोकर-प्लैंक समीकरण द्वारा शासित होता है, जिसका उपयोग स्टॉक मार्केट सहित कई स्टोचस्टिक या यादृच्छिक प्रक्रियाओं को मॉडल करने के लिए किया जाता है। मा और सहयोगी वर्तमान में ब्रह्माण्ड संबंधी काले पदार्थ के लिए इस समीकरण को हल करने पर काम कर रहे हैं।

"यह आश्चर्यजनक और सुखद है कि अंधेरे पदार्थ का विकास, गुच्छों का विकास, एक सरल, 90 वर्षीय समीकरण का पालन करता है," उसने कहा।

कार्य को राष्ट्रीय वैमानिकी और अंतरिक्ष प्रशासन द्वारा समर्थित किया गया था।

मूल स्रोत: यूसी बर्कले