ब्रह्मांडात रहस्यांची कमतरता नाही, ज्यापैकी अनेकांनी आपल्याला युगानुयुगे गोंधळात टाकले आहे. सर्वात मोठे म्हणजे तथाकथित गडद पदार्थाचे अस्तित्व. 1933 मध्ये फ्रिट्झ झ्विकीने प्रथम प्रस्तावित केले, गडद पदार्थ हा एक सैद्धांतिक प्रकारचा पदार्थ आहे जो प्रकाश किंवा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनच्या इतर कोणत्याही प्रकाराशी संवाद साधत नाही म्हणून पाहिले जाऊ शकत नाही.
जवळपास 100 वर्षांनंतर, नासाच्या फर्मी गामा-रे स्पेस टेलिस्कोपच्या मदतीने, संशोधकांना प्रथमच गडद पदार्थ “पाहिले” असतील.
गडद पदार्थ पाहिले जाऊ शकत नाही, म्हणून यासारखे सिम्युलेशन दाखवतात की गडद पदार्थ दिसल्यास ते कसे दिसू शकते.
हे जर खरे ठरले तर विज्ञानासाठी ही मोठी प्रगती ठरेल. गडद पदार्थाची साध्या दृष्टीक्षेपात लपण्याची क्षमता पौराणिक आहे. मानवाने बनवलेल्या कोणत्याही उपकरणाद्वारे ते पाहिले जाऊ शकत नाही कारण गडद पदार्थ कोणत्याही प्रकारचा प्रकाश उत्सर्जित करू शकत नाही, शोषू शकत नाही किंवा परावर्तित करू शकत नाही आणि अशा प्रकारे मानव आणि आपली सर्व उपकरणे गोष्टी पाहतात. यामुळे गडद पदार्थ शोधणे खूप कठीण होते.
टोकियो विद्यापीठातील खगोलशास्त्राचे प्राध्यापक टोमोनोरी तोतानी यांचा असा विश्वास आहे की त्यांच्या आधी अनेक जण अयशस्वी झाले होते तेथे ते यशस्वी झाले असावेत. जर्नल ऑफ कॉस्मॉलॉजी अँड पार्टिकल ॲस्ट्रोफिजिक्समध्ये 25 नोव्हेंबर रोजी प्रकाशित झालेल्या अभ्यासात, तोतानी म्हणतात की त्यांना दोन गडद पदार्थ कणांच्या उपउत्पादनाचे एकमेकांशी टक्कर होत असल्याचे निरीक्षण करून गडद पदार्थ सापडला असावा.
आमची कोणतीही निष्पक्ष तांत्रिक सामग्री आणि प्रयोगशाळेची पुनरावलोकने चुकवू नका. CNET जोडा Google चा पसंतीचा स्रोत म्हणून.
या शोधाची गुरुकिल्ली म्हणजे कमकुवतपणे परस्परसंवाद करणारे भव्य कण किंवा थोडक्यात WIMPs नावाच्या एखाद्या गोष्टीचे सैद्धांतिक अस्तित्व आहे. जड कण (WIMPs) हे गडद पदार्थाचे तुकडे असतात जे प्रोटॉनपेक्षा मोठे असतात आणि इतर कोणत्याही प्रकारच्या कणांशी संवाद साधत नाहीत. जेव्हा दोन कमकुवतपणे संवाद साधणारे कण (WIMPs) एकमेकांशी आदळतात, तेव्हा वैज्ञानिक सिद्धांत सूचित करतो की ते एकमेकांचा नाश करतात आणि परिणामी परस्परसंवादामुळे गॅमा किरण तयार होतात.
तोतानी यांनी NASA च्या फर्मी गॅमा-रे स्पेस टेलिस्कोपमधील डेटाचा वापर केला ज्याचा त्यांना विश्वास आहे की या उच्चाटन घटनांमधून गॅमा-किरण उत्सर्जन होते, जे अचूक असल्यास, गडद पदार्थाचे अस्तित्व सिद्ध करेल — किंवा किमान त्याच्या अस्तित्वाची पुष्टी करण्यासाठी वैज्ञानिकांना योग्य मार्गावर आणेल.
शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की विश्वातील एकूण वस्तुमान उर्जेपैकी अंदाजे 27% गडद पदार्थांचा समावेश आहे.
गडद पदार्थ शोधणे इतके कठीण का आहे?
नासा गडद पदार्थाचे वर्णन “अदृश्य गोंद जो विश्वाला एकत्र ठेवतो” असे करते. गडद पदार्थ सर्वत्र आहे. सिद्धांत सूचित करतात की केवळ 5% पदार्थ हे सामान्य पदार्थ आहे जे आपण आणि मी पाहू शकतो, तर गडद पदार्थ 27% पाई बनवतात. बाकी गडद ऊर्जा आहे, जी… आणखी एक कोडे हे शास्त्र अजून सुटलेले नाही.
जर गडद पदार्थाचे प्रमाण नियमित पदार्थापेक्षा पाचपट जास्त असेल तर ते दिसणे इतके अवघड का आहे? लहान उत्तर असे आहे की गडद पदार्थ पदार्थाशी अशा प्रकारे संवाद साधत नाही की मानव वर्तमान तंत्रज्ञानाचा वापर करून शोधू शकेल.
हे पूर्णपणे असामान्य नाही. कृष्णविवर शोधण्यात विज्ञानालाही अडचण येत आहे. ब्लॅक होलमधून प्रकाश बाहेर पडू शकत नाही, म्हणून तो थेट पाहणे अशक्य आहे. त्याऐवजी, शास्त्रज्ञांनी आजूबाजूच्या वातावरणावरील प्रभावाच्या आधारावर ब्लॅक होलची उपस्थिती शोधण्याचे अनेक मार्ग विकसित केले आहेत.
सिग्नस X-1 – आतापर्यंत सापडलेला पहिला कृष्णविवर – तथाकथित ऍक्रिशन डिस्कमुळे सापडला. ॲक्रिशन डिस्क्स म्हणजे वायू, धूळ, प्लाझ्मा आणि इतर कणांचे ढग फिरतात जे ब्लॅक होलभोवती तयार होतात आणि मोठ्या प्रमाणात एक्स-रे रेडिएशन उत्सर्जित करतात. संशोधकांना ते तीव्र क्ष-किरण सापडले आणि ते कृष्णविवरातून आल्याचा निष्कर्ष काढला. मध्ये ब्लॅक होलची पहिली प्रतिमा ही प्रतिमा 2019 मध्ये घेण्यात आली होती आणि दृश्यमान भाग ब्लॅक होलची ॲक्रिशन डिस्क आहे, ब्लॅक होल नाही.
इंग्लिश तत्त्ववेत्ता आणि धर्मगुरू जॉन मिशेल यांनी 1783 मध्ये कृष्णविवरांच्या अस्तित्वाचा पहिला सिद्धांत मांडला. याचा अर्थ कृष्णविवराचे छायाचित्र काढण्यासाठी मानवाला 236 वर्षे लागली आणि तरीही आपल्याला चित्रात कृष्णविवर दिसत नाही. आम्हाला फक्त ते अस्तित्वात आहे हे माहित आहे कारण आम्ही त्याची अभिवृद्धी डिस्क पाहू शकतो.
गडद पदार्थ शोधणे अधिक कठीण आहे. हे दृश्यमान प्रकाशासह इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्पेक्ट्रमशी अजिबात संवाद साधत नाही. कृष्णविवरांप्रमाणेच, विज्ञानाने त्यांचा पर्यावरणावर होणारा परिणाम वापरून त्यांचे अस्तित्व सिद्ध करण्याचा प्रयत्न केला आहे.
ही घटना 1933 मध्ये सुरू झाली, जेव्हा खगोलशास्त्रज्ञ फ्रिट्झ झ्विकीच्या लक्षात आले की कोमा क्लस्टरमधील आकाशगंगा त्यांच्या आतल्या सामान्य पदार्थाच्या प्रमाणात खूप वेगाने जात आहेत. झ्विकीने असा निष्कर्ष काढला की दुसरा प्रकारचा अदृश्य पदार्थ असावा जो अधिक गुरुत्वाकर्षण शक्ती जोडतो आणि एक प्रकारचा गोंद म्हणून कार्य करतो.
हा सिद्धांत कालांतराने परिष्कृत केला गेला आहे, कारण अतिरिक्त पुरावे समोर आले आहेत. एक उदाहरण म्हणजे ग्रॅव्हिटेशनल लेन्सिंग, जे गुरुत्वाकर्षणामुळे प्रकाशाचे वाकणे आहे. बुलेट क्लस्टर हे गडद पदार्थाचे परिणाम का असू शकतात याचे सर्वोत्तम उदाहरण आहे, परंतु हे अद्याप निर्णायकपणे सिद्ध झालेले नाही.
लीड क्लस्टरभोवती गुरुत्वीय लेन्सिंग (येथे निळ्या रंगात दाखवले आहे) हे गडद पदार्थाच्या प्रकाशावरील गुरुत्वाकर्षण प्रभावाचे सर्वात स्पष्ट उदाहरण आहे.
अभ्यासाचे लेखक त्याला काय सापडले ते स्पष्ट करतात
गेल्या दशकांमध्ये, शास्त्रज्ञांनी गडद पदार्थाचे कण प्रत्यक्षात काय आहेत यासाठी अनेक संभाव्य उमेदवार प्रस्तावित केले आहेत. असाच एक सिद्धांत म्हणजे WIMP. हे सैद्धांतिक कण फोटॉनपेक्षा खूप मोठे आहेत आणि त्यांचा विशेष गुणधर्म आहे. जेव्हा ते आदळतात तेव्हा विज्ञानाचा अंदाज आहे की ते एकमेकांना नष्ट करतील, परिणामी गॅमा-किरण फुटतील.
हे सिद्धांतानुसार कसे कार्य करू शकते हे दर्शविणारा नासा येथे एक छोटा व्हिडिओ आहे. हे गॅमा किरणांचे उत्सर्जन तोतानी यांच्या मते त्यांनी शोधून काढले आहे.
“आम्ही 20 GeV (किंवा 20 अब्ज इलेक्ट्रॉन व्होल्ट, एक प्रचंड ऊर्जा, आकाशगंगेच्या मध्यभागी असलेल्या प्रभामंडलाच्या संरचनेत विस्तारलेल्या) फोटॉन उर्जेसह गॅमा किरण शोधले आणि गॅमा-किरण उत्सर्जन घटक गडद पदार्थाच्या प्रभामंडलातून अपेक्षित आकाराशी जवळून जुळतो,” तोटानी यांनी Phys.org ला सांगितले.
येथे अनपॅक करण्यासाठी काही गोष्टी आहेत, म्हणून मी तोतानी यांना अधिक माहितीसाठी विचारले. त्याने मला सांगितले की आपल्या आकाशगंगेतील तारे “डिस्कच्या आकारात वितरीत केले जातात, तर डार्क मॅटर प्रभामंडल त्यांना गोलाकार आकारात घेरले आहे असे मानले जाते.” सैद्धांतिक गडद पदार्थामुळे तयार होणारे रेडिएशन त्याच्या गोलाकार स्थानावरून डिस्कवर पोहोचेल, ज्यामुळे तोटानीला सर्वसाधारणपणे काय पहावे आणि कुठे पहावे याची कल्पना मिळेल.
एकदा त्याने तिकडे पाहिले, तेव्हा त्याला रेडिएशन सापडले जे त्याच्या म्हणण्यानुसार “डार्क मॅटरच्या अंदाजांशी सुसंगत आहे.”
दुस-या शब्दात सांगायचे तर, विज्ञानाने वर्तवलेल्या फोटॉन उर्जेच्या पातळीवर गॅमा किरण जिथे असायला हवे होते तिथे होते आणि उत्सर्जन गडद पदार्थासाठी अपेक्षित स्वरूपात होते.
CL0024+17 क्लस्टरभोवती गडद रिंग गडद पदार्थ असू शकते असे NASA गृहित धरते.
विज्ञान कायमचे बदला
तुतानीला गॅमा किरण जिथे असायला हवे होते आणि अपेक्षित ताकदीने सापडले, त्यामुळे ते गडद पदार्थ असले पाहिजेत, बरोबर?
नक्की नाही.
हे परिणाम आश्वासक असले तरी ते गडद पदार्थाचे अस्तित्व सिद्ध करत नाहीत. पहिली पायरी म्हणजे स्वतंत्र संशोधकांना तोतानीच्या निष्कर्षांची पडताळणी करण्यास सांगणे.
तोतानी हे ओळखतात आणि स्वतंत्र संशोधकांनी त्यांच्या निष्कर्षांची प्रतिकृती बनवण्याच्या प्रयत्नात डेटाचे परीक्षण करावे अशी त्यांची इच्छा आहे. यामध्ये इतर स्त्रोतांकडून होणारे गॅमा-किरणांचे उत्सर्जन मोजणे समाविष्ट आहे, जसे की बटू आकाशगंगा, ब्रह्मांडात त्याच्या शोधांचे स्पष्टीकरण देऊ शकणारे दुसरे काहीतरी आहे की नाही हे पाहण्यासाठी.
सध्या, गॅमा-किरण उत्सर्जनाच्या कोणत्याही ज्ञात स्त्रोतांद्वारे त्याचे निष्कर्ष सहजपणे स्पष्ट केले जाऊ शकत नाहीत, परंतु याचा अर्थ असा नाही की तेथे कोणतेही नाहीत. डेटाची चाचणी आणि पुन्हा चाचणी करणे आवश्यक आहे आणि संशोधकांना त्यांचे निष्कर्ष खरोखर गडद पदार्थाशी संबंधित आहेत हे सत्यापित करण्यासाठी अधिक माहिती परत आणणे आवश्यक आहे.
विज्ञान यावर वेळ घेईल, कारण जर तुतानीला गडद पदार्थाचा शोध लागला तर त्याचे परिणाम खूप मोठे होतील. कण भौतिकशास्त्राच्या सध्याच्या मानक मॉडेलमध्ये समाविष्ट नसलेल्या नवीन प्राथमिक कणाचा शोध मूलभूत भौतिकशास्त्राच्या सिद्धांतावर मोठा परिणाम करेल असे त्यांनी नमूद केले. गडद पदार्थाचा शोध घेतल्याने इतर वैश्विक रहस्ये एकत्र करण्यात मदत होईल, जसे की गडद उर्जेचे स्वरूप, अदृश्य शक्ती ज्यामुळे विश्वाचा वेग वेगाने विस्तारतो.
“हे खरे असेल तर, गडद पदार्थाचे खरे स्वरूप, जे बर्याच काळापासून विश्वविज्ञानातील सर्वात मोठे रहस्य आहे, प्रकट झाले आहे,” तोतानी म्हणाले.
