ब्रह्मांड का त्वरित विस्तार: कुछ लोकप्रिय शब्द

प्रकृति की कुछ विडंबना यह है कि ब्रह्मांड में ऊर्जा का सबसे प्रचुर रूप भी सबसे रहस्यमय है। ब्रह्माण्ड के त्वरित विस्तार की तेजस्वी खोज के बाद, एक सुसंगत चित्र काफी तेज़ी से उभरा, जिससे यह संकेत मिलता है कि ब्रह्मांड के 2/3 को "डार्क एनर्जी" का बना दिया गया था-एक तरह का गुरुत्वाकर्षण प्रतिकारक सामग्री। लेकिन क्या प्रकृति के नए विदेशी कानूनों का समर्थन करने के सबूत पर्याप्त हैं? क्या इन परिणामों के लिए सरल ज्योतिषीय स्पष्टीकरण हो सकते हैं?

नोबेल पुरस्कार पृष्ठभूमि

डार्क एनर्जी की कहानी 1998 में शुरू हुई, जब दो स्वतंत्र टीमों ने ब्रह्मांड के विस्तार की मंदी की दर का पता लगाने के लिए दूर के सुपरनोवा की खोज की ।
उनमें से एक, सुपरनोवा कॉस्मोलॉजी प्रोजेक्ट , 1988 में काम करना शुरू किया, और इसका नेतृत्व शाऊल पर्लमटर ने किया। हाई-जेड सुपरनोवा सर्च टीम के ब्रायन श्मिट के नेतृत्व में एक और, 1994 में शोध में शामिल हुआ।

परिणाम ने उन्हें चौंका दिया: ब्रह्मांड लंबे समय से त्वरित विस्तार मोड में है।
जासूसों के रूप में, दुनिया भर के ब्रह्मांडविदों ने त्वरण के लिए जिम्मेदार अभियुक्तों पर फाइलें एकत्र कीं। इसकी विशेष विशेषताएं: गुरुत्वाकर्षण का प्रतिकारक, आकाशगंगाओं के निर्माण को रोकता है (आकाशगंगाओं में पदार्थ की क्लस्टरिंग), अंतरिक्ष-समय के विस्तार में स्वयं को प्रकट करता है। आरोपी का उपनाम "डार्क एनर्जी" है। कई सिद्धांतकारों ने सुझाव दिया है कि अभियुक्त एक ब्रह्मांडीय स्थिरांक है। यह निश्चित रूप से त्वरित विस्तार परिदृश्य से मेल खाता था। लेकिन क्या ब्रह्मांड के स्थिरांक के साथ पूरी तरह से अंधेरे ऊर्जा की पहचान करने के लिए पर्याप्त सबूत थे?

मौलिक भौतिकी के लिए गुरुत्वाकर्षण के प्रतिकारक अंधेरे ऊर्जा के अस्तित्व का नाटकीय परिणाम होना चाहिए था। सबसे अधिक रूढ़िवादी धारणा यह थी कि ब्रह्मांड शून्य कंपन या एक नए कणों के संघनन की क्वांटम ऊर्जा के एक सजातीय समुद्र से भरा है, जिसका द्रव्यमान है एक इलेक्ट्रॉन से कम बार। कुछ शोधकर्ताओं ने भी सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत को बदलने की आवश्यकता का सुझाव दिया, विशेष रूप से, नई लंबी दूरी की ताकतें जो गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को कमजोर करती हैं। लेकिन यहां तक ​​कि सबसे रूढ़िवादी प्रस्तावों में गंभीर खामियां थीं। उदाहरण के लिए, शून्य-बिंदु दोलनों की ऊर्जा घनत्व सैद्धांतिक भविष्यवाणियों से कम परिमाण के 120 अनुमानित आदेश हैं। इन चरम धारणाओं के दृष्टिकोण से, पारंपरिक ज्योतिषीय अवधारणाओं के ढांचे के भीतर एक समाधान की तलाश करना अधिक स्वाभाविक लग रहा था: अंतरिक्षीय धूल (उस पर फोटॉन का बिखरना और उससे जुड़े फोटॉन फ्लक्स का क्षीणन या नए और पुराने सुपरनोवा के बीच का अंतर। इस अवसर को रात में जागृत कई ब्रह्मांडविदों ने समर्थन दिया था।

सुपरनोवा टिप्पणियों और एस। पर्ल्मटर, बी। श्मिट, और ए। रीस द्वारा उनके विश्लेषण से यह स्पष्ट हो गया कि उनकी चमक उस समय की तुलना में बहुत तेजी से घटती है, जिसकी उम्मीद उस समय स्वीकार किए गए कॉस्मोलॉजिकल मॉडल से की जाएगी। हाल ही में, इस खोज को भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। इस तरह के अतिरिक्त लुप्त होती का अर्थ है कि दूरी का एक निश्चित प्रभावी जोड़ किसी दिए गए रेडशिफ्ट के अनुरूप है। लेकिन यह बदले में, केवल तभी संभव है जब कॉस्मोलॉजिकल विस्तार त्वरण के साथ होता है, अर्थात। हमारे से प्रकाश स्रोत को हटाने की गति कम नहीं होती है, लेकिन समय के साथ बढ़ जाती है। नए प्रयोगों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह थी कि उन्होंने न केवल त्वरित विस्तार के बहुत तथ्य को निर्धारित करने की अनुमति दी, बल्कि ब्रह्मांड में पदार्थ के घनत्व के लिए विभिन्न घटकों के योगदान के बारे में एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकालने के लिए भी अनुमति दी।
हाल तक तक, सुपरनोवा त्वरित विस्तार का एकमात्र प्रत्यक्ष प्रमाण और अंधेरे ऊर्जा का एकमात्र ठोस स्तंभ था। WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) डेटा सहित कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड के सटीक मापों ने डार्क एनर्जी की वास्तविकता की स्वतंत्र पुष्टि की। दो और शक्तिशाली परियोजनाओं के आंकड़ों से इसकी पुष्टि की गई: ब्रह्मांड और स्लोन डिजिटल स्काई सर्वे (एसडीएसएस) में आकाशगंगाओं का एक बड़े पैमाने पर वितरण।



स्लोअन डिजिटल स्काई सर्वे (SDSS, स्लोअन डिजिटल स्काई सर्वे) अपाचे प्वाइंट वेधशाला, न्यू मैक्सिको में 2.5-मीटर चौड़े कोण टेलीस्कोप का उपयोग करते हुए सितारों और आकाशगंगाओं की छवियों और स्पेक्ट्रा के लिए एक बड़े पैमाने पर अन्वेषण परियोजना है।

WMAP (विल्किंसन माइक्रोवेव अनिसोट्रॉपी जांच) - नासा का अंतरिक्ष यान, जिसे ब्रह्मांड के जन्म के समय बिग बैंग द्वारा उत्पन्न राहत विकिरण का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

WMAP, SDSS और अन्य डेटा के संयोजन ने पाया है कि अंधेरे ऊर्जा द्वारा उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण प्रतिकर्षण ब्रह्मांड में पदार्थ के सुपरडेंस क्षेत्रों के ढहने को धीमा कर देता है। अंधेरे ऊर्जा की वास्तविकता तुरंत अधिक स्वीकार्य हो गई।

अंतरिक्ष का विस्तार

कॉस्मिक विस्तार की खोज 1920 के दशक के अंत में एडविन हबल द्वारा की गई थी और यह हमारे ब्रह्मांड की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता हो सकती है। न केवल खगोलीय पिंड अपने पड़ोसियों के गुरुत्वाकर्षण संपर्क के प्रभाव में चलते हैं, बल्कि बड़े पैमाने पर संरचनाएं ब्रह्मांडीय विस्तार से और भी अधिक खिंचती हैं। एक लोकप्रिय सादृश्य ओवन में एक बहुत बड़े केक में किशमिश का आंदोलन है। जब केक ऊपर आता है, तो केक में डूबे हुए किशमिश के किसी भी जोड़े के बीच की दूरी बढ़ जाती है। यदि हम कल्पना करते हैं कि एक विशेष हाइलाइट हमारी आकाशगंगा का प्रतिनिधित्व करती है, तो हम पाएंगे कि अन्य सभी हाइलाइट्स (आकाशगंगाएं) सभी दिशाओं में हमसे दूर जा रही हैं। हमारे ब्रह्मांड का विस्तार एक गर्म, घने लौकिक सूप से हुआ, जो बिग बैंग के दौरान बहुत अधिक ठंडी और आकाशगंगाओं के गुच्छों और समूहों का अधिक स्त्रावित संग्रह था, जिसे हम आज देखते हैं।



इस या उस आकाशगंगा से पृथ्वी से जितना दूर है, उससे हमारे निष्कासन की गति उतनी ही अधिक है, और, तदनुसार, अधिक दृढ़ता से अपने स्पेक्ट्रम की रेखा के लाल छोर पर स्थानांतरित हो जाता है।




दूर आकाशगंगाओं में सितारों और गैसों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश उसी तरह से फैला है, जो पृथ्वी की अपनी यात्रा के दौरान अपनी तरंग दैर्ध्य को बढ़ाता है। यह तरंग दैर्ध्य शिफ्ट रेडशिफ्ट द्वारा दिया जाता है। जहाँ - पृथ्वी पर प्रकाश की लंबाई और उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन परमाणु में लिमन अल्फा संक्रमण एक तरंग दैर्ध्य की विशेषता है नैनोमीटर (जब जमीनी स्थिति में वापस आ रहा है)। दूर आकाशगंगाओं के विकिरण में इस संक्रमण का पता लगाया जा सकता है। विशेष रूप से, यह एक रिकॉर्ड उच्च रेडशिफ्ट का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया गया था: एक चौंका देने वाला z = 10 लिमन अल्फा लाइन के साथ नैनोमीटर। लेकिन रेडशिफ्ट प्रकाश के उत्सर्जन और अवशोषण के दौरान अंतरिक्ष के पैमाने में केवल एक बदलाव का वर्णन करता है और प्रकाश उत्सर्जित होने पर एमिटर या ब्रह्मांड की आयु के बारे में दूरी के बारे में प्रत्यक्ष जानकारी प्रदान नहीं करता है। यदि हम वस्तु और रेडशिफ्ट दोनों की दूरी जानते हैं, तो हम ब्रह्मांड के विस्तार की गतिशीलता के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्राप्त करने का प्रयास कर सकते हैं।
सुपरनोवा की टिप्पणियों ने कुछ गुरुत्वाकर्षण के प्रतिकारक पदार्थ की खोज की है जो ब्रह्मांड के त्वरण को नियंत्रित करता है। यह पहली बार नहीं है जब खगोलविदों को लापता पदार्थ की समस्या का सामना करना पड़ा है। आकाशगंगाओं का चमकदार द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान की तुलना में काफी कम था। यह अंतर काले पदार्थ के लिए बना था - ठंडा गैर-सापेक्ष संबंध, मुख्य रूप से, संभवतः, ऐसे कणों से मिलकर जो परमाणुओं और प्रकाश के साथ कमजोर रूप से संपर्क करते हैं।
हालांकि, टिप्पणियों ने संकेत दिया कि ब्रह्मांड में पदार्थ की कुल मात्रा, डार्क मैटर सहित, कुल ऊर्जा का केवल 1/3 है। यह 2DF और SDSS परियोजनाओं के हिस्से के रूप में लाखों आकाशगंगाओं की खोज द्वारा पुष्टि की गई है। लेकिन सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि विस्तार और ब्रह्मांड की ऊर्जा सामग्री के बीच सटीक संबंध है। इसलिए, हम जानते हैं कि सभी फोटोन्स, परमाणुओं और डार्क मैटर की कुल ऊर्जा घनत्व को हब्बल स्थिरांक द्वारा निर्धारित एक निश्चित महत्वपूर्ण मान के पूरक होना चाहिए। : । पकड़ वह है जो नहीं है, लेकिन यह एक पूरी तरह से अलग कहानी है।

डार्क एनर्जी का एक संक्षिप्त इतिहास

डार्क एनर्जी, या इसके समान कुछ, ब्रह्मांड विज्ञान के इतिहास में कई बार उत्पन्न हुआ है। भानुमती का पिटारा आइंस्टीन द्वारा खोजा गया था, जिन्होंने गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के अपने समीकरणों में एक ब्रह्मांडीय स्थिरांक का परिचय दिया था। लौकिक विस्तार अभी तक उस समय खुला नहीं था और समीकरणों ने सही ढंग से "सुझाव" दिया था कि ब्रह्माण्ड युक्त पदार्थ गणितीय पूरक के बिना स्थिर नहीं हो सकता है - ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक, जिसे आमतौर पर निरूपित किया जाता है। । प्रभाव ब्रह्मांड को नकारात्मक ऊर्जा के समुद्र से भरने के बराबर है, जिसमें तारे और नेबुला बहाव करते हैं। विस्तार की खोज ने इस तदर्थ सिद्धांत के पूरक की आवश्यकता को समाप्त कर दिया।
बाद के दशकों में, हताश सिद्धांतकारों ने समय-समय पर परिचय दिया नई खगोलीय घटनाओं को समझाने के प्रयास में। ये रिटर्न हमेशा अल्पकालिक होते थे और आमतौर पर प्राप्त आंकड़ों के अधिक विश्वसनीय स्पष्टीकरण के साथ समाप्त होते थे। हालाँकि, 1960 के दशक में, यह विचार उभरने लगा कि सभी कणों और क्षेत्रों की निर्वात (शून्य) ऊर्जा अनिवार्य रूप से एक समान शब्द उत्पन्न करें । इसके अलावा, यह विश्वास करने का कारण है कि ब्रह्मांड का विकास ब्रह्मांड के विकास के शुरुआती चरणों में स्वाभाविक रूप से उत्पन्न हो सकता है।
1980 में, मुद्रास्फीति का सिद्धांत विकसित किया गया था। इस सिद्धांत में, प्रारंभिक ब्रह्मांड ने त्वरित घातीय विस्तार की अवधि का अनुभव किया। विस्तार नए कण के कारण नकारात्मक दबाव के कारण था - इनफैटन । इन्फ्लेटन बहुत सफल रहा है। उन्होंने बिग बैंग मॉडल में कई विरोधाभासों को हल किया। इन विरोधाभासों में ब्रह्मांड के क्षितिज और समतलता की समस्याएं शामिल हैं। सिद्धांत की भविष्यवाणियां विभिन्न ब्रह्मांड संबंधी टिप्पणियों के साथ अच्छे समझौते में थीं।

डार्क एनर्जी और ब्रह्मांड का भविष्य

डार्क एनर्जी की खोज के साथ, हमारे ब्रह्मांड के दूर के भविष्य के बारे में विचारों में नाटकीय रूप से बदलाव हो सकता है। इस खोज से पहले, भविष्य का सवाल स्पष्ट रूप से त्रि-आयामी अंतरिक्ष की वक्रता के सवाल से जुड़ा था। यदि, जैसा कि पहले माना जाता था, 2/3 के अंतरिक्ष वक्रता ने ब्रह्मांड के विस्तार की आधुनिक दर निर्धारित की, और कोई अंधेरे ऊर्जा नहीं थी, तो ब्रह्मांड असीमित रूप से विस्तार करेगा, धीरे-धीरे धीमा हो जाएगा। अब यह स्पष्ट है कि भविष्य को अंधेरे ऊर्जा के गुणों द्वारा निर्धारित किया जाता है।

चूंकि अब हम इन गुणों को खराब तरीके से जानते हैं, इसलिए हम भविष्य की भविष्यवाणी नहीं कर सकते। आप केवल विभिन्न विकल्पों पर विचार कर सकते हैं। नए गुरुत्वाकर्षण के साथ सिद्धांतों में क्या होता है, इसके बारे में कहना मुश्किल है, लेकिन अब अन्य परिदृश्यों पर चर्चा करने के अवसर हैं। यदि अंधेरे ऊर्जा समय में स्थिर है, जैसा कि वैक्यूम ऊर्जा के मामले में है, तो ब्रह्मांड हमेशा त्वरित विस्तार का अनुभव करेगा। अधिकांश आकाशगंगाएँ अंततः एक विशाल दूरी से हमारे से दूर चली जाएंगी, और हमारे गैलेक्सी, इसके कुछ पड़ोसियों के साथ, शून्य में एक द्वीप होगा। यदि डार्क एनर्जी क्विंटेंस है, तो दूर के भविष्य में, त्वरित विस्तार बंद हो सकता है और यहां तक ​​कि संपीड़न द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। बाद के मामले में, ब्रह्मांड एक राज्य में गर्म और घने पदार्थों के साथ वापस आ जाएगा, समय में "बिग बैंग इसके विपरीत" होगा।




हमारे ब्रह्मांड का ऊर्जा बजट। यह इस तथ्य पर ध्यान देने योग्य है कि आदतन पदार्थ (ग्रहों, सितारों, हमारे आस-पास की पूरी दुनिया) का हिस्सा केवल 4 प्रतिशत के लिए है, बाकी ऊर्जा के "अंधेरे" रूप हैं।

एक और भी नाटकीय भाग्य ब्रह्मांड की प्रतीक्षा कर रहा है, अगर अंधेरे ऊर्जा एक प्रेत है, और इस तरह कि इसकी ऊर्जा घनत्व असीमित रूप से बढ़ जाती है। ब्रह्मांड का विस्तार अधिक से अधिक तेजी से होगा, यह इतनी तेजी से बढ़ेगा कि आकाशगंगाओं को गुच्छों से तोड़ दिया जाएगा, आकाशगंगाओं से सितारों, सौर मंडल से ग्रहों। यह उस बिंदु पर आता है जहां इलेक्ट्रॉन परमाणुओं से दूर हो जाते हैं, और परमाणु नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में विभाजित होते हैं। जैसा कि वे कहते हैं, एक बड़ा अंतर होगा।
हालांकि, ऐसा परिदृश्य बहुत संभावना नहीं है। सबसे अधिक संभावना है, प्रेत ऊर्जा घनत्व सीमित रहेगा। लेकिन फिर भी ब्रह्मांड एक असामान्य भविष्य की उम्मीद कर सकता है। तथ्य यह है कि कई सिद्धांतों में प्रेत व्यवहार - समय के साथ ऊर्जा घनत्व में वृद्धि - प्रेत क्षेत्र की अस्थिरता के साथ है। इस मामले में, ब्रह्मांड में प्रेत क्षेत्र बहुत विषम हो जाएगा, ब्रह्मांड के विभिन्न हिस्सों में इसकी ऊर्जा घनत्व अलग-अलग होगी, कुछ हिस्से तेजी से विस्तार करेंगे, और कुछ संभवतः पतन का अनुभव करेंगे। हमारी गैलेक्सी का भाग्य इस बात पर निर्भर करेगा कि वह किस क्षेत्र में आती है। यह सब, हालांकि, भविष्य के लिए लागू होता है, यहां तक ​​कि कॉस्मोलॉजिकल मानकों से भी दूर। अगले 20 अरब वर्षों में, ब्रह्मांड लगभग वैसा ही रहेगा जैसा अभी है। हमारे पास अंधेरे ऊर्जा के गुणों को समझने का समय है और इससे निश्चित रूप से भविष्य की भविष्यवाणी होती है - और शायद इसे प्रभावित करते हैं।

अपने बारे में कुछ शब्द

वर्तमान में, मैं पेशेवर रूप से कॉस्मोलॉजी में लगा हुआ हूं, एक ऐसा विज्ञान जो मौजूदा वस्तुओं में से सबसे बड़े अध्ययन - पूरे ब्रह्मांड का अध्ययन करता है। उसी समय, मैं प्रिय हैबर का एक लंबे समय से स्थायी (और निरंतर) पाठक हूं, जो आईटी तकनीक के सभी क्षेत्रों में अद्भुत लेखों के साथ मुझे विस्मित करना बंद नहीं करता है। हालाँकि, ब्रह्माण्ड विज्ञान के प्रतिनिधि होने के नाते, मैं बहुत हैरान और परेशान था कि ब्रह्माण्ड संबंधी, आधुनिक और तेजी से विकसित हो रहे विज्ञान में ऐसी कोई साइट और समुदाय नहीं है।

हम इस आला को भरना चाहते थे और आधुनिक कॉस्मोलॉजी के बारे में एक वेबसाइट बनाना चाहते थे - मॉडकोस । कई कारणों से, हमारी सभी योजनाएं सामने नहीं आईं, लेकिन जो हुआ वह बुरा नहीं लगता और शायद उपयोगी भी।
नोट बीन: तीसरे पक्ष के वेब डेवलपर्स की मदद के बिना और बिना सहारा के, साइट खरोंच से हमारे द्वारा लिखी गई थी, और हमारा पहला पैनकेक था।