मास्को, 26 जनवरी - रिया नोवोस्ती।मासिक नोटिस पत्रिका में प्रकाशन के लिए स्वीकार किए गए पांच लेखों की एक श्रृंखला के अनुसार, वैज्ञानिकों की एक स्वतंत्र टीम ने पुष्टि की है कि बिग बैंग के "गूंज" की टिप्पणियों के आधार पर गणना की तुलना में ब्रह्मांड वास्तव में अब भी तेज गति से विस्तार कर रहा है। रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी के।
"ब्रह्मांड के विस्तार की वर्तमान दर और बिग बैंग शो की टिप्पणियों के बीच विसंगतियों की न केवल पुष्टि की गई है, बल्कि नए डेटा द्वारा भी बढ़ाया गया है कि दूर की आकाशगंगाएं प्रकाश को कैसे मोड़ती हैं। ये विसंगतियां" नई भौतिकी "द्वारा उत्पन्न हो सकती हैं। ब्रह्मांड विज्ञान के मानक मॉडल के बाहर, विशेष रूप से, डार्क एनर्जी के किसी अन्य रूप में, "लॉज़ेन (स्विट्जरलैंड) में फेडरल पॉलिटेक्निक स्कूल से फ्रेडरिक कुब्रिन ने कहा।
ब्रह्मांड के अंधेरे जन्म
1929 में वापस, प्रसिद्ध खगोलशास्त्री एडविन हबल ने साबित कर दिया कि हमारा ब्रह्मांड स्थिर नहीं है, लेकिन धीरे-धीरे विस्तार कर रहा है, हमसे दूर आकाशगंगाओं की गति को देखते हुए। 20वीं शताब्दी के अंत में, खगोल भौतिकीविदों ने टाइप 1 सुपरनोवा को देखकर पता लगाया कि यह एक स्थिर दर से नहीं, बल्कि एक त्वरित दर से विस्तार कर रहा है। इसका कारण, जैसा कि वैज्ञानिक आज मानते हैं, डार्क एनर्जी है - एक रहस्यमय पदार्थ जो पदार्थ पर एक प्रकार के "एंटी-ग्रेविटी" के रूप में कार्य करता है।
पिछले जून में, इस घटना की खोज करने वाले नोबेल पुरस्कार विजेता एडम रीस और उनके सहयोगियों ने आज ब्रह्मांड के विस्तार की सटीक दर की गणना आस-पास की आकाशगंगाओं में सेफिड चर सितारों का उपयोग करके की, जिनकी दूरी की गणना अति-उच्च परिशुद्धता के साथ की जा सकती है।
इस शोधन ने एक अत्यंत अप्रत्याशित परिणाम दिया - यह पता चला कि लगभग 3 मिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी से अलग हुई दो आकाशगंगाएँ लगभग 73 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से उड़ती हैं। ऐसा आंकड़ा डब्ल्यूएमएपी और प्लैंक ऑर्बिटिंग टेलीस्कोप - 69 किलोमीटर प्रति सेकंड का उपयोग करके प्राप्त आंकड़ों की तुलना में बहुत अधिक है, और इसे डार्क एनर्जी की प्रकृति और ब्रह्मांड के जन्म के तंत्र के बारे में हमारे विचारों का उपयोग करके समझाया नहीं जा सकता है।
रीस और उनके सहयोगियों ने सुझाव दिया कि एक तीसरा "डार्क" पदार्थ भी है - "डार्क रेडिएशन" (डार्क रेडिएशन), जिसने ब्रह्मांड के जीवन के शुरुआती दिनों में सैद्धांतिक भविष्यवाणियों की तुलना में इसे तेज कर दिया। इस तरह के एक बयान पर किसी का ध्यान नहीं गया, और H0LiCOW सहयोग, जिसमें ग्रह के सभी महाद्वीपों के दर्जनों खगोलविद शामिल हैं, ने क्वासर, दूर की आकाशगंगाओं के सक्रिय नाभिक को देखकर इस परिकल्पना का परीक्षण करना शुरू किया।
ब्रह्मांडीय मोमबत्तियों और लेंसों का खेल
क्वासर, अपने केंद्र में एक विशाल ब्लैक होल के लिए धन्यवाद, अंतरिक्ष-समय की संरचना को एक विशेष तरीके से मोड़ते हैं, एक विशाल लेंस की तरह, इसके आसपास से गुजरने वाले प्रकाश को बढ़ाते हैं।
यदि पृथ्वी पर पर्यवेक्षकों के लिए दो क्वासर एक के पीछे एक स्थित हैं, तो एक दिलचस्प बात सामने आती है - पहले गांगेय नाभिक के गुरुत्वाकर्षण लेंस से गुजरते समय अधिक दूर के क्वासर का प्रकाश विभाजित हो जाएगा। इस वजह से, हम दो नहीं, बल्कि पांच क्वासर देखेंगे, जिनमें से चार अधिक दूर की वस्तु की हल्की "प्रतियां" होंगे। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि प्रत्येक प्रति अपने जीवन में अलग-अलग समय पर क्वासर की "फोटो" होगी, इस तथ्य के कारण कि उनके प्रकाश ने गुरुत्वाकर्षण लेंस से बाहर निकलने के लिए अलग-अलग समय लिया।
इस समय की अवधि, जैसा कि वैज्ञानिक बताते हैं, ब्रह्मांड के विस्तार की दर पर निर्भर करता है, जिससे बड़ी संख्या में दूर के क्वासरों को देखकर इसकी गणना करना संभव हो जाता है। यह वही है जो H0LiCOW प्रतिभागी कर रहे थे, समान "डबल" क्वासर की तलाश कर रहे थे और उनकी "प्रतियां" देख रहे थे।
कुल मिलाकर, कुबरीन और उनके सहयोगियों ने तीन समान क्वासर "मैत्रियोश्का" पाए और हबल और स्पिट्जर परिक्रमा दूरबीनों और हवाई द्वीप और चिली में कई जमीन-आधारित दूरबीनों का उपयोग करके उनका विस्तार से अध्ययन किया। शोधकर्ताओं के अनुसार, इन मापों ने उन्हें 3.8% के त्रुटि स्तर के साथ "औसत" ब्रह्माण्ड संबंधी दूरी पर हबल स्थिरांक को मापने की अनुमति दी, जो पहले प्राप्त परिणामों की तुलना में कई गुना बेहतर है।
इन गणनाओं से पता चला कि ब्रह्मांड लगभग 71.9 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से विस्तार कर रहा है, जो आम तौर पर उस परिणाम से मेल खाता है जो रीस और उनके सहयोगियों ने "करीबी" ब्रह्माण्ड संबंधी दूरी पर प्राप्त किया था, और कुछ तीसरे "अंधेरे" के अस्तित्व के पक्ष में बोलता है। पदार्थ जिसने अपनी युवावस्था में ब्रह्मांड को गति दी। डेटा के साथ विसंगतियों को समझाने का एक और तरीका यह है कि ब्रह्मांड वास्तव में सपाट नहीं है, बल्कि एक गोले या "एकॉर्डियन" जैसा दिखता है। इसके अलावा, यह संभव है कि पिछले 13 अरब वर्षों में डार्क मैटर की मात्रा या गुण बदल गए हों, जिसके कारण ब्रह्मांड तेजी से बढ़ने लगा।
किसी भी मामले में, वैज्ञानिकों ने अपने डेटा की विश्वसनीयता को सत्यापित करने के लिए लगभग सौ और ऐसे क्वासरों का अध्ययन करने की योजना बनाई है और यह समझने के लिए कि ब्रह्मांड का ऐसा असामान्य व्यवहार, जो मानक ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांतों में फिट नहीं होता है, को कैसे समझाया जा सकता है।
अभी सौ साल पहले वैज्ञानिकों ने पता लगाया था कि हमारा ब्रह्मांड तेजी से आकार में बढ़ रहा है।
सौ साल पहले, ब्रह्मांड के बारे में विचार न्यूटनियन यांत्रिकी और यूक्लिडियन ज्यामिति पर आधारित थे। लोबचेवस्की और गॉस जैसे कुछ वैज्ञानिकों ने भी (केवल एक परिकल्पना के रूप में!) गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति की भौतिक वास्तविकता को स्वीकार किया, बाहरी अंतरिक्ष को शाश्वत और अपरिवर्तनीय माना।
एलेक्सी लेविन
1870 में, अंग्रेजी गणितज्ञ विलियम क्लिफोर्ड ने एक बहुत गहन विचार किया कि अंतरिक्ष को घुमाया जा सकता है, न कि विभिन्न बिंदुओं पर समान, और समय के साथ इसकी वक्रता बदल सकती है। उन्होंने यह भी स्वीकार किया कि इस तरह के बदलाव किसी न किसी तरह पदार्थ की गति से जुड़े होते हैं। इन दोनों विचारों ने बाद में कई वर्षों बाद सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का आधार बनाया। यह देखने के लिए खुद क्लिफोर्ड नहीं रहे - अल्बर्ट आइंस्टीन के जन्म से 11 दिन पहले 34 साल की उम्र में तपेदिक से उनकी मृत्यु हो गई।
लाल शिफ्ट
ब्रह्मांड के विस्तार के बारे में पहली जानकारी एस्ट्रोस्पेक्ट्रोग्राफी द्वारा प्रदान की गई थी। 1886 में, अंग्रेजी खगोलशास्त्री विलियम हगिंस ने देखा कि समान तत्वों के स्थलीय स्पेक्ट्रा की तुलना में तारों के प्रकाश की तरंग दैर्ध्य थोड़ी स्थानांतरित हो गई थी। डॉपलर प्रभाव के ऑप्टिकल संस्करण के सूत्र के आधार पर, जिसे 1848 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी आर्मंड फ़िज़ौ द्वारा प्राप्त किया गया था, कोई एक तारे के रेडियल वेग की गणना कर सकता है। इस तरह के अवलोकन किसी अंतरिक्ष वस्तु की गति को ट्रैक करना संभव बनाते हैं।
सौ साल पहले, ब्रह्मांड के बारे में विचार न्यूटनियन यांत्रिकी और यूक्लिडियन ज्यामिति पर आधारित थे। लोबचेवस्की और गॉस जैसे कुछ वैज्ञानिकों ने भी (केवल एक परिकल्पना के रूप में!) गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति की भौतिक वास्तविकता को स्वीकार किया, बाहरी अंतरिक्ष को शाश्वत और अपरिवर्तनीय माना। ब्रह्मांड के विस्तार के कारण दूर की आकाशगंगाओं की दूरी को आंकना आसान नहीं है। प्रकाश जो 13 अरब साल बाद आकाशगंगा A1689-zD1, 3.35 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर (A) से पहुंचा, "लाल हो गया" और कमजोर हो जाता है क्योंकि यह अंतरिक्ष का विस्तार करता है, और आकाशगंगा स्वयं दूर चली जाती है (B)। यह रेडशिफ्ट (13 अरब प्रकाश वर्ष), कोणीय आकार (3.5 अरब प्रकाश वर्ष), तीव्रता (263 अरब प्रकाश वर्ष) में दूरी के बारे में जानकारी ले जाएगा, जबकि वास्तविक दूरी 30 अरब प्रकाश वर्ष है। वर्षों।
एक चौथाई सदी बाद, एरिज़ोना में फ्लैगस्टाफ वेधशाला के एक कर्मचारी, वेस्टो स्लिफ़र ने इस अवसर का एक नए तरीके से उपयोग किया, जिन्होंने 1912 से एक अच्छे स्पेक्ट्रोग्राफ के साथ 24 इंच के टेलीस्कोप के साथ सर्पिल नीहारिका के स्पेक्ट्रा का अध्ययन किया। एक उच्च-गुणवत्ता वाली छवि प्राप्त करने के लिए, एक ही फोटोग्राफिक प्लेट को कई रातों तक उजागर किया गया था, इसलिए परियोजना धीरे-धीरे आगे बढ़ी। सितंबर से दिसंबर 1913 तक, स्लिफ़र ने एंड्रोमेडा नेबुला का अध्ययन किया और डॉपलर-फिसो सूत्र का उपयोग करते हुए, इस निष्कर्ष पर पहुंचा कि यह प्रति सेकंड 300 किमी की दूरी पर पृथ्वी के करीब पहुंच रहा है।
1917 में उन्होंने 25 नीहारिकाओं के रेडियल वेगों पर डेटा प्रकाशित किया, जिससे उनकी दिशाओं में एक महत्वपूर्ण विषमता दिखाई दी। केवल चार नीहारिकाएं सूर्य के निकट आ रही थीं, शेष भाग रही थीं (और कुछ बहुत तेजी से)।
स्लिफर ने प्रसिद्धि की तलाश नहीं की या अपने परिणामों को प्रचारित नहीं किया। इसलिए, वे खगोलीय हलकों में तभी ज्ञात हुए जब प्रसिद्ध ब्रिटिश खगोल भौतिक विज्ञानी आर्थर एडिंगटन ने उन पर ध्यान दिया।
1924 में, उन्होंने सापेक्षता के सिद्धांत पर एक मोनोग्राफ प्रकाशित किया, जिसमें स्लिफ़र द्वारा पाए गए 41 नीहारिकाओं के रेडियल वेगों की एक सूची शामिल थी। वही चार ब्लूशिफ्ट नीहारिकाएं वहां मौजूद थीं, जबकि अन्य 37 में उनकी वर्णक्रमीय रेखाएं फिर से बदली हुई थीं। उनके रेडियल वेग 150-1800 किमी/सेकेंड की सीमा के भीतर भिन्न थे और औसतन, उस समय ज्ञात आकाशगंगा सितारों की गति से 25 गुना अधिक थे। इसने सुझाव दिया कि नेबुला "शास्त्रीय" प्रकाशकों की तुलना में अन्य आंदोलनों में शामिल हैं।
अंतरिक्ष द्वीप
1920 के दशक की शुरुआत में, अधिकांश खगोलविदों का मानना था कि सर्पिल नीहारिकाएं मिल्की वे की परिधि पर स्थित थीं, और इसके आगे खाली अंधेरी जगह के अलावा कुछ भी नहीं था। सच है, 18वीं शताब्दी में, कुछ वैज्ञानिकों ने निहारिकाओं में विशाल तारा समूहों को देखा (इमैनुएल कांट ने उन्हें द्वीप ब्रह्मांड कहा)। हालांकि, यह परिकल्पना लोकप्रिय नहीं थी, क्योंकि नीहारिकाओं के लिए दूरियों को मज़बूती से निर्धारित करना असंभव था।
इस समस्या को एडविन हबल ने हल किया, जिन्होंने कैलिफोर्निया के माउंट विल्सन ऑब्जर्वेटरी में 100 इंच के परावर्तक टेलीस्कोप पर काम किया। 1923-1924 में, उन्होंने पाया कि एंड्रोमेडा नेबुला में कई चमकदार वस्तुएं हैं, जिनमें सेफिड परिवार के चर तारे हैं। तब यह पहले से ही ज्ञात था कि उनकी स्पष्ट चमक में परिवर्तन की अवधि पूर्ण चमक से संबंधित है, और इसलिए सेफिड्स ब्रह्मांडीय दूरी को कैलिब्रेट करने के लिए उपयुक्त हैं। उनकी मदद से, हबल ने एंड्रोमेडा की दूरी का अनुमान 285,000 पारसेक (आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, यह 800,000 पारसेक है)। तब आकाशगंगा का व्यास लगभग 100,000 पारसेक के बराबर माना जाता था (वास्तव में, यह तीन गुना छोटा है)। इसके बाद एंड्रोमेडा और मिल्की वे को स्वतंत्र तारा समूह माना जाना चाहिए। जल्द ही हबल ने दो और स्वतंत्र आकाशगंगाओं की पहचान की, जिन्होंने अंततः "द्वीप ब्रह्मांड" की परिकल्पना की पुष्टि की।
निष्पक्षता में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हबल से दो साल पहले, एंड्रोमेडा की दूरी की गणना एस्टोनियाई खगोलशास्त्री अर्न्स्ट ओपिक ने की थी, जिसका परिणाम - 450,000 पारसेक - सही के करीब था। हालांकि, उन्होंने कई सैद्धांतिक विचारों का इस्तेमाल किया जो हबल की प्रत्यक्ष टिप्पणियों के रूप में आश्वस्त नहीं थे।
1926 तक, हबल ने चार सौ "अतिरिक्त-गैलेक्टिक नेबुला" के अवलोकन का एक सांख्यिकीय विश्लेषण किया था (उन्होंने लंबे समय तक इस शब्द का इस्तेमाल किया, उन्हें आकाशगंगा कहने से परहेज किया) और एक नेबुला की दूरी को उसकी स्पष्ट चमक से जोड़ने के लिए एक सूत्र का प्रस्ताव दिया। . इस पद्धति की भारी त्रुटियों के बावजूद, नए डेटा ने पुष्टि की कि नीहारिकाएं कमोबेश अंतरिक्ष में समान रूप से वितरित हैं और आकाशगंगा की सीमाओं से बहुत दूर स्थित हैं। अब इसमें कोई संदेह नहीं रह गया था कि अंतरिक्ष हमारी गैलेक्सी और उसके निकटतम पड़ोसियों तक सीमित नहीं है।
अंतरिक्ष फैशन डिजाइनर
सर्पिल नीहारिकाओं की प्रकृति के अंतिम स्पष्टीकरण से पहले ही एडिंगटन को स्लिपर के परिणामों में दिलचस्पी हो गई। इस समय तक, पहले से ही एक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल था, जो एक निश्चित अर्थ में, स्लिफ़र द्वारा पहचाने गए प्रभाव की भविष्यवाणी करता था। एडिंगटन ने इसके बारे में बहुत सोचा और निश्चित रूप से, एरिज़ोना खगोलशास्त्री की टिप्पणियों को एक ब्रह्माण्ड संबंधी ध्वनि देने का अवसर नहीं छोड़ा।
आधुनिक सैद्धांतिक ब्रह्माण्ड विज्ञान की शुरुआत 1917 में सामान्य सापेक्षता पर आधारित ब्रह्मांड के मॉडल प्रस्तुत करने वाले दो क्रांतिकारी पत्रों के साथ हुई। उनमें से एक खुद आइंस्टीन ने लिखी थी, दूसरी डच खगोलशास्त्री विलेम डी सिटर ने।
हबल कानून
एडविन हबल ने आनुभविक रूप से रेडशिफ्ट और गैलेक्टिक दूरियों के बीच एक अनुमानित आनुपातिकता पाई, जिसे उन्होंने डॉपलर-फिज़ो फॉर्मूला का उपयोग करके वेग और दूरियों के बीच आनुपातिकता में बदल दिया। इसलिए हम यहां दो अलग-अलग पैटर्न के साथ काम कर रहे हैं।
हबल को यह नहीं पता था कि वे एक दूसरे से कैसे संबंधित हैं, लेकिन आज का विज्ञान क्या कहता है?
जैसा कि लेमैत्रे ने दिखाया, ब्रह्माण्ड संबंधी (ब्रह्मांड के विस्तार के कारण) रेडशिफ्ट और दूरियों के बीच रैखिक सहसंबंध किसी भी तरह से पूर्ण नहीं है। व्यवहार में, यह केवल 0.1 से कम के ऑफसेट के लिए अच्छी तरह से मनाया जाता है। इसलिए हबल का अनुभवजन्य नियम सटीक नहीं है, लेकिन अनुमानित है, और डॉपलर-फ़िज़ो सूत्र केवल स्पेक्ट्रम की छोटी पारियों के लिए मान्य है।
लेकिन दूर की वस्तुओं के रेडियल वेग से संबंधित सैद्धांतिक कानून (हबल पैरामीटर वी = एचडी के रूप में आनुपातिकता गुणांक के साथ) किसी भी रेडशिफ्ट के लिए मान्य है। हालाँकि, इसमें दिखाई देने वाली गति V भौतिक संकेतों या भौतिक स्थान में वास्तविक निकायों की गति पर बिल्कुल नहीं है। यह आकाशगंगाओं और आकाशगंगा समूहों के बीच दूरियों में वृद्धि की दर है, जो ब्रह्मांड के विस्तार के कारण है। हम इसे तभी माप पाएंगे जब हम ब्रह्मांड के विस्तार को रोकने में सक्षम होंगे, आकाशगंगाओं के बीच मापने वाले टेपों को तुरंत खींचेंगे, उनके बीच की दूरी को पढ़ेंगे और उन्हें माप के बीच के समय अंतराल में विभाजित करेंगे। स्वाभाविक रूप से, भौतिकी के नियम इसकी अनुमति नहीं देते हैं। इसलिए, ब्रह्मांड विज्ञानी हबल पैरामीटर एच का उपयोग एक अन्य सूत्र में करना पसंद करते हैं, जहां ब्रह्मांड का स्केल फैक्टर प्रकट होता है, जो विभिन्न अंतरिक्ष युगों में इसके विस्तार की डिग्री का वर्णन करता है (चूंकि यह पैरामीटर समय के साथ बदलता है, इसका आधुनिक मूल्य एच द्वारा दर्शाया जाता है। ) ब्रह्मांड अब तेज गति से विस्तार कर रहा है, इसलिए हबल पैरामीटर का मान बढ़ रहा है।
ब्रह्माण्ड संबंधी रेडशिफ्ट को मापकर, हम अंतरिक्ष के विस्तार की डिग्री के बारे में जानकारी प्राप्त करते हैं। आकाशगंगा का प्रकाश, जो एक ब्रह्माण्ड संबंधी रेडशिफ्ट z के साथ हमारे पास आया, ने इसे तब छोड़ दिया जब सभी ब्रह्मांड संबंधी दूरियां हमारे युग की तुलना में 1+z गुना छोटी थीं। इस आकाशगंगा के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्राप्त करना, जैसे कि इसकी वर्तमान दूरी या आकाशगंगा से इसके निष्कासन की गति, एक विशिष्ट ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल की सहायता से ही संभव है। उदाहरण के लिए, आइंस्टीन-डी सिटर मॉडल में, z = 5 वाली आकाशगंगा 1.1 s (प्रकाश की गति) के बराबर गति से हमसे दूर जा रही है। लेकिन अगर आप एक सामान्य गलती करते हैं और बस V / c और z को बराबर कर देते हैं, तो यह गति प्रकाश की गति से पांच गुना अधिक होगी। विसंगति, जैसा कि हम देखते हैं, गंभीर है।
SRT, GR के अनुसार रेडशिफ्ट पर दूर की वस्तुओं की गति की निर्भरता (मॉडल और समय पर निर्भर करती है, वक्र वर्तमान समय और वर्तमान मॉडल को दर्शाता है)। छोटे विस्थापन पर, निर्भरता रैखिक होती है।
आइंस्टीन, उस समय की भावना में, मानते थे कि ब्रह्मांड समग्र रूप से स्थिर है (उन्होंने इसे अंतरिक्ष में भी अनंत बनाने की कोशिश की, लेकिन अपने समीकरणों के लिए सही सीमा की स्थिति नहीं खोज सके)। नतीजतन, उन्होंने एक बंद ब्रह्मांड का एक मॉडल बनाया, जिसके अंतरिक्ष में एक निरंतर सकारात्मक वक्रता है (और इसलिए इसमें एक निरंतर परिमित त्रिज्या है)। इस ब्रह्मांड में समय, इसके विपरीत, न्यूटन के तरीके से, उसी दिशा में और उसी गति से बहता है। इस मॉडल का स्पेस-टाइम स्थानिक घटक के कारण घुमावदार है, जबकि अस्थायी किसी भी तरह से विकृत नहीं है। इस दुनिया की स्थिर प्रकृति मुख्य समीकरण में एक विशेष "इन्सर्ट" प्रदान करती है जो गुरुत्वाकर्षण पतन को रोकता है और इस प्रकार एक सर्वव्यापी एंटीग्रेविटेशनल क्षेत्र के रूप में कार्य करता है। इसकी तीव्रता एक विशेष स्थिरांक के समानुपाती होती है, जिसे आइंस्टीन ने सार्वभौमिक स्थिरांक (जिसे अब ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक कहा जाता है) कहा है।
ब्रह्मांड के विस्तार का वर्णन करने वाला लेमैत्रे का ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल अपने समय से बहुत आगे था। लेमैत्रे का ब्रह्मांड बिग बैंग से शुरू होता है, जिसके बाद विस्तार पहले धीमा होता है और फिर तेज होने लगता है।
आइंस्टीन के मॉडल ने ब्रह्मांड के आकार, पदार्थ की कुल मात्रा और यहां तक कि ब्रह्मांड संबंधी स्थिरांक के मूल्य की गणना करना संभव बना दिया। इसके लिए केवल ब्रह्मांडीय पदार्थ के औसत घनत्व की आवश्यकता होती है, जिसे सिद्धांत रूप में टिप्पणियों से निर्धारित किया जा सकता है। यह कोई संयोग नहीं है कि इस मॉडल की एडिंगटन ने प्रशंसा की थी और हबल द्वारा व्यवहार में इसका इस्तेमाल किया गया था। हालांकि, यह एक अस्थिरता से बर्बाद हो गया है जिसे आइंस्टीन ने नोटिस नहीं किया था: संतुलन मूल्य से त्रिज्या के थोड़े से विचलन पर, आइंस्टीन दुनिया या तो फैलती है या गुरुत्वाकर्षण पतन से गुजरती है। इसलिए, ऐसे मॉडल का वास्तविक ब्रह्मांड से कोई लेना-देना नहीं है।
खाली दुनिया
डी सिटर ने भी, जैसा कि वे स्वयं मानते थे, निरंतर वक्रता की एक स्थिर दुनिया का निर्माण किया, लेकिन सकारात्मक नहीं, बल्कि नकारात्मक। इसमें आइंस्टीन का ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक मौजूद है, लेकिन पदार्थ पूरी तरह से अनुपस्थित है। जब मनमाने ढंग से छोटे द्रव्यमान के परीक्षण कणों को पेश किया जाता है, तो वे बिखर जाते हैं और अनंत में चले जाते हैं। इसके अलावा, डी सिटर ब्रह्मांड की परिधि में समय अपने केंद्र की तुलना में अधिक धीरे-धीरे बहता है। इस वजह से, बड़ी दूरियों से, प्रकाश तरंगें रेडशिफ्ट के साथ आती हैं, भले ही उनका स्रोत प्रेक्षक के सापेक्ष स्थिर हो। इसलिए 1920 के दशक में, एडिंगटन और अन्य खगोलविदों ने सोचा कि क्या डी सिटर के मॉडल का स्लीफ़र की टिप्पणियों में परिलक्षित वास्तविकता से कोई लेना-देना है।
इन संदेहों की पुष्टि एक अलग तरीके से की गई थी। डी सिटर ब्रह्मांड की स्थिर प्रकृति काल्पनिक हो गई, क्योंकि यह समन्वय प्रणाली के दुर्भाग्यपूर्ण विकल्प से जुड़ा था। इस त्रुटि को ठीक करने के बाद, डी सिटर स्पेस फ्लैट, यूक्लिडियन, लेकिन गैर-स्थैतिक निकला। गुरुत्वाकर्षण-विरोधी ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के लिए धन्यवाद, यह शून्य वक्रता बनाए रखते हुए फैलता है। इस विस्तार के कारण, फोटॉनों की तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है, जो कि डी सिटर द्वारा भविष्यवाणी की गई वर्णक्रमीय रेखाओं के बदलाव पर जोर देती है। यह ध्यान देने योग्य है कि आज दूर की आकाशगंगाओं के ब्रह्माण्ड संबंधी रेडशिफ्ट को इस प्रकार समझाया गया है।
आँकड़ों से लेकर गतिशीलता तक
खुले तौर पर गैर-स्थैतिक ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांतों का इतिहास सोवियत भौतिक विज्ञानी अलेक्जेंडर फ्रिडमैन द्वारा 1922 और 1924 में जर्मन पत्रिका Zeitschrift fur Physik में प्रकाशित दो पत्रों से शुरू होता है। फ्रीडमैन ने समय-भिन्न सकारात्मक और नकारात्मक वक्रता वाले ब्रह्मांडों के मॉडल की गणना की, जो सैद्धांतिक ब्रह्मांड विज्ञान का स्वर्ण कोष बन गया। हालांकि, इन कार्यों को समकालीनों द्वारा शायद ही देखा गया था (आइंस्टीन ने पहले भी फ्राइडमैन के पहले लेख को गणितीय रूप से गलत माना था)। फ्रीडमैन खुद मानते थे कि खगोल विज्ञान के पास अभी तक अवलोकनों का एक शस्त्रागार नहीं है जो यह तय कर सके कि कौन सा ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल वास्तविकता के साथ अधिक संगत है, और इसलिए खुद को शुद्ध गणित तक सीमित कर लिया। स्लिपर के परिणाम पढ़कर शायद उन्होंने अलग तरह से अभिनय किया होता, लेकिन ऐसा नहीं हुआ।
20वीं सदी के पूर्वार्द्ध के महानतम ब्रह्मांड विज्ञानी जॉर्जेस लेमैत्रे ने अलग तरह से सोचा। घर पर, बेल्जियम में, उन्होंने गणित में अपनी थीसिस का बचाव किया, और फिर 1920 के दशक के मध्य में खगोल विज्ञान का अध्ययन किया - एडिंगटन के तहत कैम्ब्रिज में और हार्लो शेपली के साथ हार्वर्ड वेधशाला में (संयुक्त राज्य अमेरिका में रहने के दौरान, जहां उन्होंने एक दूसरा शोध प्रबंध तैयार किया। एमआईटी, वह स्लिपर और हबल से मिले)। 1925 में वापस, लेमैत्रे यह दिखाने वाले पहले व्यक्ति थे कि डी सिटर मॉडल की स्थिर प्रकृति काल्पनिक है। लौवेन विश्वविद्यालय में एक प्रोफेसर के रूप में अपनी मातृभूमि में लौटने पर, लेमैत्रे ने स्पष्ट खगोलीय औचित्य के साथ एक विस्तारित ब्रह्मांड का पहला मॉडल बनाया। अतिशयोक्ति के बिना यह कार्य अंतरिक्ष विज्ञान में एक क्रांतिकारी सफलता बन गया है।
सार्वभौमिक क्रांति
अपने मॉडल में, लेमैत्रे ने आइंस्टीन संख्यात्मक मान के साथ ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को बनाए रखा। इसलिए उसका ब्रह्मांड एक स्थिर अवस्था में शुरू होता है, लेकिन समय के साथ, उतार-चढ़ाव के कारण, बढ़ती गति के साथ निरंतर विस्तार के मार्ग में प्रवेश करता है। इस स्तर पर, यह एक सकारात्मक वक्रता बनाए रखता है, जो त्रिज्या बढ़ने पर घट जाती है। लेमैत्रे ने अपने ब्रह्मांड में न केवल पदार्थ, बल्कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण भी शामिल किया। न तो आइंस्टीन और न ही डी सिटर, जिसका काम लेमैत्रे जानता था, और न ही फ्रीडमैन, जिनके बारे में वे उस समय कुछ भी नहीं जानते थे, ने ऐसा नहीं किया।
संबंधित निर्देशांक
ब्रह्माण्ड संबंधी गणनाओं में, चलती समन्वय प्रणालियों का उपयोग करना सुविधाजनक होता है जो ब्रह्मांड के विस्तार के साथ एक साथ विस्तार करते हैं। आदर्श मॉडल में, जहां आकाशगंगाएं और आकाशगंगा समूह किसी भी उचित गति में भाग नहीं लेते हैं, उनके सहवर्ती निर्देशांक नहीं बदलते हैं। लेकिन किसी दिए गए समय में दो वस्तुओं के बीच की दूरी निर्देशांक को स्थानांतरित करने में उनकी निरंतर दूरी के बराबर होती है, जो उस पल के लिए स्केल फैक्टर के परिमाण से गुणा होती है। इस स्थिति को एक inflatable ग्लोब पर आसानी से चित्रित किया जा सकता है: प्रत्येक बिंदु का अक्षांश और देशांतर नहीं बदलता है, और किसी भी जोड़ी के बीच की दूरी बढ़ती त्रिज्या के साथ बढ़ती है।
कोमोविंग निर्देशांक का उपयोग एक विस्तारित ब्रह्मांड के ब्रह्मांड विज्ञान, विशेष सापेक्षता और न्यूटनियन भौतिकी के बीच गहन अंतर को समझने में मदद करता है। तो, न्यूटोनियन यांत्रिकी में, सभी गतियां सापेक्ष होती हैं, और पूर्ण गतिहीनता का कोई भौतिक अर्थ नहीं होता है। इसके विपरीत, ब्रह्मांड विज्ञान में निर्देशांक को स्थानांतरित करने में गतिहीनता निरपेक्ष है और सैद्धांतिक रूप से टिप्पणियों द्वारा पुष्टि की जा सकती है। सापेक्षता का विशेष सिद्धांत अंतरिक्ष-समय में प्रक्रियाओं का वर्णन करता है, जिससे लोरेंत्ज़ परिवर्तनों का उपयोग करके स्थानिक और लौकिक घटकों को अनंत तरीकों से अलग करना संभव है। ब्रह्माण्ड संबंधी अंतरिक्ष-समय, इसके विपरीत, स्वाभाविक रूप से एक घुमावदार विस्तार वाले स्थान और एक एकल ब्रह्मांडीय समय में टूट जाता है। ऐसे में दूर की आकाशगंगाओं की मंदी की गति प्रकाश की गति से कई गुना अधिक हो सकती है।
अमेरिका में वापस लेमैत्रे ने सुझाव दिया कि दूर की आकाशगंगाओं की रेडशिफ्ट अंतरिक्ष के विस्तार के कारण उत्पन्न होती है, जो प्रकाश तरंगों को "खिंचाव" करती है। अब उन्होंने इसे गणितीय रूप से सिद्ध कर दिया है। उन्होंने यह भी प्रदर्शित किया कि छोटी (बहुत छोटी इकाइयाँ) रेडशिफ्ट प्रकाश स्रोत की दूरी के समानुपाती होती हैं, और आनुपातिकता कारक केवल समय पर निर्भर करता है और ब्रह्मांड के विस्तार की वर्तमान दर के बारे में जानकारी रखता है। चूंकि यह डॉपलर-फिज़ौ सूत्र से अनुसरण करता है कि आकाशगंगा का रेडियल वेग उसके रेडशिफ्ट के समानुपाती होता है, लेमैत्रे ने निष्कर्ष निकाला कि यह वेग भी इसकी दूरी के समानुपाती है। हबल सूची से 42 आकाशगंगाओं की गति और दूरियों का विश्लेषण करने के बाद और सूर्य की अंतर्जाल गति को ध्यान में रखते हुए, उन्होंने आनुपातिकता गुणांक के मूल्यों की स्थापना की।
अनदेखी काम
लेमैत्रे ने 1927 में ब्रसेल्स साइंटिफिक सोसाइटी के अल्प-पठित पत्रिका एनल्स में फ्रेंच में अपना काम प्रकाशित किया। यह माना जाता है कि यही वह मुख्य कारण था जिसके लिए वह शुरू में लगभग किसी का ध्यान नहीं गया (यहां तक कि उसके शिक्षक एडिंगटन द्वारा भी)। सच है, उस वर्ष के पतन में, लेमैत्रे आइंस्टीन के साथ अपने निष्कर्षों पर चर्चा करने में सक्षम थे और उनसे फ्रीडमैन के परिणामों के बारे में सीखा। सामान्य सापेक्षता के निर्माता को कोई तकनीकी आपत्ति नहीं थी, लेकिन वह लेमेत्रे के मॉडल की भौतिक वास्तविकता में पूरी तरह से विश्वास नहीं करता था (जैसे उसने पहले फ्रीडमैन के निष्कर्षों को स्वीकार नहीं किया था)।
हबल चार्ट
इस बीच, 1920 के दशक के उत्तरार्ध में, हबल और ह्यूमासन ने 24 आकाशगंगाओं की दूरी और रेडशिफ्ट से गणना की गई उनकी रेडियल वेग (ज्यादातर स्लिफ़र द्वारा) के बीच एक रैखिक सहसंबंध की खोज की। हबल ने इससे यह निष्कर्ष निकाला कि किसी आकाशगंगा का रेडियल वेग उसकी दूरी के समानुपाती होता है। इस आनुपातिकता के गुणांक को अब H0 नामित किया गया है और इसे हबल पैरामीटर कहा जाता है (नवीनतम आंकड़ों के अनुसार, यह 70 (किमी / सेकंड) / मेगापार्सेक से थोड़ा अधिक है)।
गेलेक्टिक वेलोसिटी और दूरियों के बीच एक रेखीय संबंध के साथ हबल का पेपर 1929 की शुरुआत में प्रकाशित हुआ था। एक साल पहले, एक युवा अमेरिकी गणितज्ञ, हॉवर्ड रॉबर्टसन ने इस संबंध को एक विस्तारित ब्रह्मांड के एक मॉडल से प्राप्त करने में लेमैत्रे का अनुसरण किया, जिसके बारे में हबल को पता हो सकता है। हालांकि, उनके प्रसिद्ध लेख में इस मॉडल का प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से उल्लेख नहीं किया गया था। बाद में, हबल ने संदेह व्यक्त किया कि उनके सूत्र में दिखाई देने वाले वेग वास्तव में बाहरी अंतरिक्ष में आकाशगंगाओं की गति का वर्णन करते हैं, लेकिन उन्होंने हमेशा उनकी विशिष्ट व्याख्या से परहेज किया। उन्होंने अपनी खोज का अर्थ गेलेक्टिक दूरियों और रेडशिफ्ट की आनुपातिकता को प्रदर्शित करने में देखा, बाकी को सिद्धांतकारों पर छोड़ दिया। इसलिए, हबल के प्रति पूरे सम्मान के साथ, उन्हें ब्रह्मांड के विस्तार का खोजकर्ता मानने का कोई कारण नहीं है।
और फिर भी इसका विस्तार हो रहा है!
फिर भी, हबल ने ब्रह्मांड के विस्तार और लेमैत्रे मॉडल की मान्यता का मार्ग प्रशस्त किया। पहले से ही 1930 में, एडिंगटन और डी सिटर जैसे ब्रह्मांड विज्ञान के उस्तादों ने उन्हें श्रद्धांजलि दी; थोड़ी देर बाद, वैज्ञानिकों ने फ्रीडमैन के काम को देखा और उसकी सराहना की। 1931 में, एडिंगटन के सुझाव पर, लेमैत्रे ने रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी के मासिक समाचार पत्र के लिए अपने लेख (छोटे कटौती के साथ) का अंग्रेजी में अनुवाद किया। उसी वर्ष, आइंस्टीन ने लेमैत्रे के निष्कर्षों से सहमति व्यक्त की, और एक साल बाद, डी सिटर के साथ, उन्होंने समतल स्थान और घुमावदार समय के साथ एक विस्तारित ब्रह्मांड का एक मॉडल बनाया। यह मॉडल, अपनी सादगी के कारण, लंबे समय से ब्रह्मांड विज्ञानियों के बीच बहुत लोकप्रिय है।
उसी 1931 में, लेमैत्रे ने ब्रह्मांड के एक और मॉडल का एक संक्षिप्त (और बिना किसी गणित के) विवरण प्रकाशित किया जो ब्रह्मांड विज्ञान और क्वांटम यांत्रिकी को मिलाता है। इस मॉडल में, प्रारंभिक क्षण प्राथमिक परमाणु का विस्फोट है (लेमैत्रे इसे क्वांटम भी कहते हैं), जिसने स्थान और समय दोनों को जन्म दिया। चूंकि गुरुत्वाकर्षण नवजात ब्रह्मांड के विस्तार को धीमा कर देता है, इसकी गति कम हो जाती है - यह लगभग शून्य तक संभव है। लेमैत्रे ने बाद में अपने मॉडल में एक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक पेश किया, जिसके कारण ब्रह्मांड समय के साथ विस्तार में तेजी लाने की एक स्थिर स्थिति में चला गया। इसलिए उन्होंने बिग बैंग के विचार और आधुनिक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल दोनों का अनुमान लगाया जो अंधेरे ऊर्जा की उपस्थिति को ध्यान में रखते हैं। और 1933 में उन्होंने ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को निर्वात ऊर्जा घनत्व के साथ पहचाना, जिसके बारे में पहले किसी ने नहीं सोचा था। यह आश्चर्यजनक है कि यह वैज्ञानिक, निश्चित रूप से ब्रह्मांड के विस्तार के खोजकर्ता की उपाधि के योग्य, अपने समय से कितना आगे था!
अनसाइक्लोपीडिया से सामग्री
आकाशगंगाओं और अवशेष विकिरण के अवलोकन के परिणामों का विश्लेषण करते हुए, खगोलविद इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि ब्रह्मांड में पदार्थ का वितरण (अध्ययन किए गए स्थान का क्षेत्र व्यास में 100 Mpc से अधिक है) एक समान और आइसोट्रोपिक है, अर्थात स्थिति पर निर्भर नहीं करता है और अंतरिक्ष में दिशा (ब्रह्मांड विज्ञान देखें)। और अंतरिक्ष के ऐसे गुण, सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, अनिवार्य रूप से समय के साथ ब्रह्मांड को भरने वाले पिंडों के बीच की दूरी में बदलाव लाते हैं, अर्थात, ब्रह्मांड का विस्तार या अनुबंध होना चाहिए, और अवलोकन विस्तार का संकेत देते हैं।
ब्रह्मांड का विस्तार पदार्थ के सामान्य विस्तार से काफी भिन्न होता है, उदाहरण के लिए, एक सिलेंडर में गैस के विस्तार से। गैस, विस्तार, सिलेंडर में पिस्टन की स्थिति को बदल देती है, लेकिन सिलेंडर अपरिवर्तित रहता है। ब्रह्मांड में समग्र रूप से सभी अंतरिक्ष का विस्तार है। इसलिए, यह प्रश्न कि विस्तार किस दिशा में होता है, ब्रह्मांड में अपना अर्थ खो देता है। यह विस्तार बहुत बड़े पैमाने पर होता है। तारकीय प्रणालियों, आकाशगंगाओं, समूहों और आकाशगंगाओं के सुपरक्लस्टरों के भीतर, विस्तार नहीं होता है। इस तरह के गुरुत्वाकर्षण से बंधे सिस्टम ब्रह्मांड के सामान्य विस्तार से अलग हैं।
यह निष्कर्ष कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, आकाशगंगाओं के स्पेक्ट्रा में रेडशिफ्ट के अवलोकन द्वारा समर्थित है।
बता दें कि अंतरिक्ष में किसी बिंदु से दो क्षणों में प्रकाश संकेत भेजे जाते हैं, जो अंतरिक्ष में किसी अन्य बिंदु पर देखे जाते हैं।
ब्रह्मांड के पैमाने में परिवर्तन के कारण, अर्थात्, उत्सर्जन के बिंदुओं और प्रकाश के अवलोकन के बीच की दूरी में वृद्धि, दूसरे संकेत को पहले की तुलना में अधिक दूरी तय करनी चाहिए। और चूंकि प्रकाश की गति स्थिर है, दूसरा संकेत विलंबित है; प्रेक्षण बिंदु पर संकेतों के बीच का अंतराल उनके प्रस्थान बिंदु से अधिक होगा। देरी जितनी अधिक होगी, स्रोत और प्रेक्षक के बीच की दूरी उतनी ही अधिक होगी। आवृत्ति का प्राकृतिक मानक परमाणुओं में विद्युत चुम्बकीय संक्रमण के दौरान विकिरण की आवृत्ति है। ब्रह्मांड के विस्तार के वर्णित प्रभाव के कारण, यह आवृत्ति घट जाती है। इस प्रकार, जब किसी दूर की आकाशगंगा के विकिरण स्पेक्ट्रम का अवलोकन किया जाता है, तो उसकी सभी रेखाएं प्रयोगशाला स्पेक्ट्रा की तुलना में फिर से बदली जानी चाहिए। यह रेडशिफ्ट घटना आकाशगंगाओं के पारस्परिक "पीछे हटने" से डॉपलर प्रभाव (रेडियल वेलोसिटी देखें) है और वास्तविकता में देखी जाती है।
रेडशिफ्ट मान को परिवर्तित विकिरण आवृत्ति के मूल एक के अनुपात से मापा जाता है। आवृत्ति में परिवर्तन जितना अधिक होगा, प्रेक्षित आकाशगंगा की दूरी उतनी ही अधिक होगी।
इस प्रकार, स्पेक्ट्रा से रेडशिफ्ट को मापकर, आकाशगंगाओं के वेग v को निर्धारित करना संभव हो जाता है जिसके साथ वे पर्यवेक्षक से दूर जाते हैं। ये वेग हबल नियम v = Hr द्वारा प्रेक्षक से r दूरी से संबंधित हैं; H के मान को हबल नियतांक कहते हैं।
H के मान का सटीक निर्धारण बड़ी कठिनाइयों से जुड़ा है। दीर्घकालिक टिप्पणियों के आधार पर, मान एच ≈ (0.5÷1) 10 -10 वर्ष -1 वर्तमान में स्वीकार किया जाता है।
H का यह मान आकाशगंगाओं के मंदी के वेग में वृद्धि के अनुरूप है, जो प्रत्येक मेगापार्सेक दूरी के लिए लगभग 50-100 किमी/सेकेंड के बराबर है।
हबल का नियम आकाशगंगाओं की दूरियों का अनुमान उनके स्पेक्ट्रम में मापी गई रेखाओं के रेडशिफ्ट से बड़ी दूरी पर संभव बनाता है।
आकाशगंगाओं के घटने का नियम पृथ्वी (या, कोई कह सकता है, हमारी आकाशगंगा से) के अवलोकन से प्राप्त होता है, और इस प्रकार यह पृथ्वी (हमारी आकाशगंगा) से आकाशगंगाओं को हटाने का वर्णन करता है। हालाँकि, इससे यह निष्कर्ष नहीं निकाला जा सकता है कि यह पृथ्वी (हमारी आकाशगंगा) है जो ब्रह्मांड के विस्तार के केंद्र में है। सरल ज्यामितीय निर्माण हमें विश्वास दिलाते हैं कि हबल का नियम मंदी में भाग लेने वाली किसी भी आकाशगंगा में स्थित एक पर्यवेक्षक के लिए मान्य है।
हबल विस्तार कानून इंगित करता है कि एक बार ब्रह्मांड में मामला बहुत अधिक घनत्व की स्थिति में था। हमें इस अवस्था से अलग करने वाले समय को सशर्त रूप से ब्रह्मांड का युग कहा जा सकता है। यह मूल्य द्वारा निर्धारित किया जाता है
टी वी ~ 1/एच ≈ (10÷20) 10 9 साल।
चूंकि प्रकाश की गति सीमित है, ब्रह्मांड की सीमित आयु ब्रह्मांड के परिमित क्षेत्र से मेल खाती है जिसे हम वर्तमान समय में देख सकते हैं। इस मामले में, ब्रह्मांड के सबसे दूरस्थ अवलोकन योग्य भाग इसके विकास के शुरुआती क्षणों के अनुरूप हैं। इन क्षणों में, ब्रह्मांड में विविध प्राथमिक कण पैदा हो सकते हैं और बातचीत कर सकते हैं। ब्रह्मांड के विस्तार के पहले सेकंड में ऐसे कणों की भागीदारी के साथ हुई प्रक्रियाओं का विश्लेषण, सैद्धांतिक ब्रह्मांड विज्ञान, प्राथमिक कणों के सिद्धांत पर आधारित, सवालों के जवाब ढूंढता है कि ब्रह्मांड में कोई एंटीमैटर क्यों नहीं है और यहां तक कि क्यों ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है।
प्राथमिक कणों की भौतिक प्रक्रियाओं के बारे में सिद्धांत की कई भविष्यवाणियां ऊर्जा के क्षेत्र को संदर्भित करती हैं, जो आधुनिक स्थलीय प्रयोगशाला स्थितियों में अप्राप्य है, उदाहरण के लिए, त्वरक में। हालांकि, ब्रह्मांड के विस्तार के पहले सेकंड तक की अवधि में, ऐसी ऊर्जा वाले कणों का अस्तित्व होना चाहिए था। इसलिए, भौतिक विज्ञानी विस्तारित ब्रह्मांड को प्राथमिक कणों की एक प्राकृतिक प्रयोगशाला मानते हैं।
इस प्रयोगशाला में, कोई "विचार प्रयोग" कर सकता है, विश्लेषण कर सकता है कि किसी विशेष कण का अस्तित्व ब्रह्मांड में भौतिक प्रक्रियाओं को कैसे प्रभावित करेगा, सिद्धांत की एक या दूसरी भविष्यवाणी खगोलीय टिप्पणियों में कैसे प्रकट होगी।
प्राथमिक कणों का सिद्धांत ब्रह्मांड के "छिपे हुए द्रव्यमान" की व्याख्या में शामिल है। यह समझाने के लिए कि आकाशगंगाएँ कैसे बनीं, वे आकाशगंगाओं के समूहों में कैसे चलती हैं, और दृश्य पदार्थ के वितरण की कई अन्य विशेषताएं, यह मान लेना आवश्यक है कि ब्रह्मांड के द्रव्यमान का 80% से अधिक के रूप में छिपा हुआ है अदृश्य, कमजोर रूप से परस्पर क्रिया करने वाले कण। इस संबंध में, ब्रह्मांड विज्ञान में गैर-शून्य आराम द्रव्यमान के साथ-साथ नए काल्पनिक कणों के साथ न्यूट्रिनो की व्यापक रूप से चर्चा की जाती है।
यहां तक कि खगोलविदों को भी हमेशा ब्रह्मांड का विस्तार सही नहीं मिलता है। एक फुलाता गुब्बारा ब्रह्मांड के विस्तार के लिए एक पुराना लेकिन अच्छा सादृश्य है। गेंद की सतह पर स्थित आकाशगंगाएँ गतिहीन होती हैं, लेकिन जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार होता है, उनके बीच की दूरी बढ़ती जाती है, और आकाशगंगाओं के आकार में वृद्धि नहीं होती है।
जुलाई 1965 में, वैज्ञानिकों ने एक गर्म और सघन प्रारंभिक अवस्था से ब्रह्मांड के विस्तार के स्पष्ट संकेतों की खोज की घोषणा की। उन्हें बिग बैंग - सीएमबी का कूलिंग आफ्टरग्लो मिला। उसी क्षण से, ब्रह्मांड के विस्तार और शीतलन ने ब्रह्मांड विज्ञान का आधार बनाया। ब्रह्माण्ड संबंधी विस्तार हमें यह समझने की अनुमति देता है कि सरल संरचनाएं कैसे बनीं और कैसे वे धीरे-धीरे जटिल में विकसित हुईं। ब्रह्मांड के विस्तार की खोज के 75 साल बाद भी कई वैज्ञानिक इसके सही अर्थ को भेद नहीं पाए हैं। प्रिंसटन विश्वविद्यालय के एक ब्रह्मांड विज्ञानी जेम्स पीबल्स, जो सीएमबी का अध्ययन करते हैं, ने 1993 में लिखा था: "मुझे ऐसा लगता है कि विशेषज्ञ भी नहीं जानते कि हॉट बिग बैंग मॉडल का महत्व और संभावनाएं क्या हैं।"
प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी, खगोल विज्ञान पर पाठ्यपुस्तकों के लेखक और विज्ञान के लोकप्रियकर्ता कभी-कभी ब्रह्मांड के विस्तार की गलत या विकृत व्याख्या देते हैं, जिसने बिग बैंग मॉडल का आधार बनाया। जब हम कहते हैं कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है तो हमारा क्या मतलब है? निस्संदेह, जिस परिस्थिति में वे विस्तार के त्वरण के बारे में बात कर रहे हैं, वह भ्रमित करने वाली है, और यह हमें भ्रमित करती है।
अवलोकन: एक लौकिक गलती
* आधुनिक विज्ञान की मूलभूत अवधारणाओं में से एक, ब्रह्मांड के विस्तार की अभी भी अलग-अलग व्याख्या की जा रही है।
* "बिग बैंग" शब्द का शाब्दिक अर्थ नहीं लिया जाना चाहिए। वह कोई बम नहीं था जो ब्रह्मांड के केंद्र में फट गया। यह अंतरिक्ष का ही एक विस्फोट था, जो हर जगह हुआ, जैसे एक फुले हुए गुब्बारे की सतह फैलती है।
* ब्रह्मांड के आकार को समझने के लिए अंतरिक्ष विस्तार और अंतरिक्ष विस्तार के बीच अंतर को समझना महत्वपूर्ण है, जिस दर पर आकाशगंगाएं घट रही हैं, साथ ही साथ खगोलीय अवलोकन की संभावनाएं, और विस्तार त्वरण की प्रकृति जिसे ब्रह्मांड का अनुभव होने की संभावना है .
* बिग बैंग मॉडल केवल यह बताता है कि उसके बाद क्या हुआ।
एक विस्तार क्या है?
जब कुछ परिचित फैलता है, जैसे गीला स्थान या रोमन साम्राज्य, तो वे बड़े हो जाते हैं, उनकी सीमाएं अलग हो जाती हैं, और वे अंतरिक्ष में अधिक मात्रा में कब्जा करना शुरू कर देते हैं। लेकिन ऐसा लगता है कि ब्रह्मांड की कोई भौतिक सीमा नहीं है, और इसमें कहीं भी गति नहीं है। हमारे ब्रह्मांड का विस्तार बहुत कुछ गुब्बारे को फुलाने जैसा है। दूर की आकाशगंगाओं से दूरियां बढ़ती जा रही हैं। खगोलविद आमतौर पर कहते हैं कि आकाशगंगाएँ हमसे दूर जा रही हैं या हमसे दूर भाग रही हैं, लेकिन वे "बिग बैंग बम" के टुकड़ों की तरह अंतरिक्ष में नहीं चलती हैं। वास्तव में, हमारे और आकाशगंगाओं के बीच की जगह का विस्तार हो रहा है, व्यावहारिक रूप से स्थिर समूहों के अंदर अव्यवस्थित रूप से आगे बढ़ रहा है। सीएमबी ब्रह्मांड को भरता है और एक गुब्बारे की रबर की सतह की तरह एक संदर्भ फ्रेम के रूप में कार्य करता है, जिसके खिलाफ गति को मापा जा सकता है।
गेंद के बाहर होने के कारण, हम देखते हैं कि इसकी घुमावदार द्वि-आयामी सतह का विस्तार केवल इसलिए संभव है क्योंकि यह त्रि-आयामी अंतरिक्ष में है। तीसरे आयाम में, गेंद का केंद्र स्थित होता है, और इसकी सतह इसके आसपास के आयतन में फैल जाती है। इसके आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि हमारे त्रि-आयामी दुनिया के विस्तार के लिए अंतरिक्ष में चौथे आयाम की उपस्थिति की आवश्यकता है। लेकिन आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के अनुसार, अंतरिक्ष गतिशील है: यह विस्तार, अनुबंध और मोड़ सकता है।
ट्रैफ़िक जाम
ब्रह्मांड आत्मनिर्भर है। इसे विस्तार करने के लिए केंद्र की आवश्यकता नहीं है, और न ही बाहर (जहां भी है) वहां विस्तार करने के लिए खाली जगह की आवश्यकता है। यह सच है कि कुछ नए सिद्धांत, जैसे कि स्ट्रिंग थ्योरी, अतिरिक्त आयामों को निर्धारित करते हैं, लेकिन हमारे त्रि-आयामी ब्रह्मांड के विस्तार के रूप में उनकी आवश्यकता नहीं है।
हमारे ब्रह्मांड में, जैसे गुब्बारे की सतह पर, प्रत्येक वस्तु अन्य सभी से दूर जाती है। इस प्रकार, बिग बैंग अंतरिक्ष में एक विस्फोट नहीं था, बल्कि अंतरिक्ष का एक विस्फोट था जो एक विशिष्ट स्थान पर नहीं हुआ और फिर आसपास के शून्य में फैल गया। यह हर जगह एक ही समय में हुआ।
कैसा था बिग बैंग?
गलत: ब्रह्मांड का जन्म तब हुआ जब पदार्थ, एक बम की तरह, एक निश्चित स्थान पर विस्फोट हुआ। केंद्र में दबाव अधिक और आसपास के शून्य में कम था, जिससे मामला फैल गया।
सही: यह अंतरिक्ष का ही एक विस्फोट था जिसने पदार्थ को गति में स्थापित किया। हमारे स्थान और समय की उत्पत्ति बिग बैंग में हुई और इसका विस्तार होना शुरू हुआ। कहीं कोई केंद्र नहीं था, क्योंकि स्थितियां हर जगह समान थीं, सामान्य विस्फोट की कोई दबाव ड्रॉप विशेषता नहीं थी।
यदि हम कल्पना करते हैं कि हम फिल्म को उल्टे क्रम में चला रहे हैं, तो हम देखेंगे कि ब्रह्मांड के सभी क्षेत्र कैसे संकुचित होते हैं, और आकाशगंगाएँ तब तक अभिसरण करती हैं जब तक कि वे सभी एक साथ बिग बैंग में टकरा नहीं जातीं, जैसे ट्रैफिक जाम में कारें। लेकिन तुलना पूर्ण नहीं है। अगर यह एक दुर्घटना थी, तो आप इसके बारे में रेडियो पर रिपोर्ट सुनकर ट्रैफिक जाम से बच सकते थे। लेकिन बिग बैंग एक ऐसी आपदा थी जिसे टाला नहीं जा सकता था। यह ऐसा है जैसे पृथ्वी की सतह और उस पर सभी सड़कें उखड़ गई हों, लेकिन कारें एक ही आकार की बनी रहीं। आखिरकार कारें टकरा जाएंगी, और रेडियो संचार की कोई भी मात्रा इसे रोक नहीं सकती थी। ऐसा ही बिग बैंग है: यह एक निश्चित बिंदु पर होने वाले बम के विस्फोट के विपरीत, सभी जगहों पर हुआ, और टुकड़े सभी दिशाओं में बिखर गए।
बिग बैंग सिद्धांत हमें ब्रह्मांड के आकार के बारे में जानकारी नहीं देता है, या यहां तक कि यह सीमित या अनंत है या नहीं। सापेक्षता का सिद्धांत बताता है कि अंतरिक्ष का प्रत्येक क्षेत्र कैसे फैलता है, लेकिन आकार या आकार के बारे में कुछ नहीं कहता है। कॉस्मोलॉजिस्ट कभी-कभी दावा करते हैं कि ब्रह्मांड कभी अंगूर से बड़ा नहीं था, लेकिन उनका मतलब केवल उस हिस्से से है जिसे अब हम देख सकते हैं।
एंड्रोमेडा नेबुला या अन्य आकाशगंगाओं के निवासियों के अपने स्वयं के देखने योग्य ब्रह्मांड हैं। एंड्रोमेडा में प्रेक्षक आकाशगंगाओं को देख सकते हैं जो हमारे लिए दुर्गम हैं, केवल इसलिए कि वे उनके थोड़ा करीब हैं; लेकिन वे उन पर विचार नहीं कर सकते जिन्हें हम मानते हैं। उनका देखने योग्य ब्रह्मांड भी एक अंगूर के आकार का था। कोई कल्पना कर सकता है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड इन फलों के एक गुच्छा की तरह था, जो सभी दिशाओं में अनिश्चित काल तक फैला हुआ था। तो यह धारणा कि बिग बैंग "छोटा" था गलत है। ब्रह्मांड का स्थान असीम है। और इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप इसे कैसे संपीड़ित करते हैं, यह ऐसा ही रहेगा।
प्रकाश से तेज़
भ्रांतियां विस्तार के मात्रात्मक विवरण से भी जुड़ी हैं। जिस दर से आकाशगंगाओं के बीच की दूरी बढ़ रही है, वह 1929 में अमेरिकी खगोलशास्त्री एडविन हबल द्वारा पहचाने गए एक साधारण पैटर्न का अनुसरण करती है: आकाशगंगा v का घटती वेग सीधे हमसे d, या v = Hd की दूरी के समानुपाती होता है। आनुपातिकता H के गुणांक को हबल स्थिरांक कहा जाता है और यह हमारे चारों ओर और ब्रह्मांड में किसी भी पर्यवेक्षक के आसपास अंतरिक्ष के विस्तार की दर को निर्धारित करता है।
कुछ इस तथ्य से भ्रमित हैं कि सभी आकाशगंगाएँ हबल के नियम का पालन नहीं करती हैं। हमारे लिए निकटतम बड़ी आकाशगंगा (एंड्रोमेडा) आम तौर पर हमारी ओर बढ़ती है, न कि हमसे दूर। ऐसे अपवाद हैं, क्योंकि हबल का नियम केवल आकाशगंगाओं के औसत व्यवहार का वर्णन करता है। लेकिन उनमें से प्रत्येक की अपनी एक छोटी सी गति भी हो सकती है, क्योंकि आकाशगंगाओं का एक-दूसरे पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव, उदाहरण के लिए, हमारी गैलेक्सी और एंड्रोमेडा। दूर की आकाशगंगाओं में भी छोटे अराजक वेग होते हैं, लेकिन हमसे बड़ी दूरी पर (d के बड़े मान के लिए), ये यादृच्छिक वेग बड़े घटते वेग (v) की पृष्ठभूमि के खिलाफ नगण्य रूप से छोटे होते हैं। इसलिए, दूर की आकाशगंगाओं के लिए, हबल का नियम उच्च सटीकता के साथ पूरा होता है।
हबल के नियम के अनुसार ब्रह्मांड का विस्तार स्थिर गति से नहीं हो रहा है। कुछ आकाशगंगाएँ हमसे 1 हज़ार किमी/सेकंड की गति से दूर जा रही हैं, अन्य जो 2 हज़ार किमी/सेकंड की गति से दुगुनी दूर हैं, आदि। इस प्रकार, हबल का नियम इंगित करता है कि, एक निश्चित दूरी से शुरू होकर, जिसे हबल दूरी कहा जाता है, आकाशगंगाएँ एक सुपरल्यूमिनल गति से दूर जाती हैं। हबल स्थिरांक के मापा मान के लिए यह दूरी लगभग 14 अरब प्रकाश वर्ष है।
लेकिन क्या आइंस्टीन का विशेष सापेक्षता का सिद्धांत यह नहीं कहता कि कोई भी वस्तु प्रकाश की गति से तेज गति से यात्रा नहीं कर सकती है? इस सवाल ने कई पीढ़ियों के छात्रों को परेशान किया है। और इसका उत्तर यह है कि सापेक्षता का विशेष सिद्धांत केवल "सामान्य" वेगों पर लागू होता है - अंतरिक्ष में गति के लिए। हबल का नियम अंतरिक्ष के विस्तार के कारण होने वाले निष्कासन की दर के बारे में है, न कि अंतरिक्ष के माध्यम से गति के बारे में। सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का यह प्रभाव सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के अधीन नहीं है। प्रकाश की गति से अधिक निष्कासन वेग की उपस्थिति किसी भी तरह से सापेक्षता के निजी सिद्धांत का उल्लंघन नहीं करती है। यह अभी भी सच है कि कोई भी प्रकाश की किरण को पकड़ नहीं सकता है।
क्या आकाशगंगाएँ प्रकाश की गति से अधिक गति से सेवानिवृत्त हो सकती हैं?
गलत: आइंस्टीन का सापेक्षता का विशेष सिद्धांत इस पर रोक लगाता है। अंतरिक्ष के एक क्षेत्र पर विचार करें जिसमें कई आकाशगंगाएँ हों। इसके विस्तार के कारण आकाशगंगाएँ हमसे दूर जा रही हैं। आकाशगंगा जितनी दूर होगी, उसकी गति (लाल तीर) उतनी ही अधिक होगी। यदि प्रकाश की गति सीमा है, तो हटाने की गति अंततः स्थिर हो जानी चाहिए।
सही: बेशक वे कर सकते हैं। सापेक्षता का निजी सिद्धांत निष्कासन की गति पर विचार नहीं करता है। दूरी के साथ हटाने की गति असीम रूप से बढ़ जाती है। एक निश्चित दूरी से परे, जिसे हबल दूरी कहा जाता है, यह प्रकाश की गति से अधिक है। यह सापेक्षता के सिद्धांत का उल्लंघन नहीं है, क्योंकि निष्कासन अंतरिक्ष में गति के कारण नहीं, बल्कि अंतरिक्ष के विस्तार के कारण होता है।
क्या आकाशगंगाओं को प्रकाश की तुलना में तेजी से पीछे हटना संभव है?
गलत: बिलकूल नही। ऐसी आकाशगंगाओं से प्रकाश उनके साथ यात्रा करता है। आकाशगंगा को हबल दूरी (गोले) से बाहर होने दें, अर्थात प्रकाश की गति से भी तेज हमसे दूर जा रहा है। यह एक फोटॉन (पीले रंग में चिह्नित) का उत्सर्जन करता है। जैसे ही फोटॉन अंतरिक्ष में उड़ता है, अंतरिक्ष स्वयं फैलता है। फोटॉन यात्रा की तुलना में पृथ्वी की दूरी तेजी से बढ़ती है। वह हम तक कभी नहीं पहुंचेगा।
सही: बेशक आप कर सकते हैं, क्योंकि विस्तार की दर समय के साथ बदलती है। सबसे पहले, फोटॉन वास्तव में विस्तार द्वारा उड़ा दिया जाता है। हालांकि, हबल दूरी स्थिर नहीं है: यह बढ़ता है, और अंततः फोटॉन हबल क्षेत्र में गिर सकता है। एक बार ऐसा होने पर, फोटॉन पृथ्वी की तुलना में तेजी से यात्रा करेगा, और यह हम तक पहुंच पाएगा।
फोटॉन स्ट्रेचिंग
ब्रह्मांड के विस्तार को दर्शाने वाले पहले अवलोकन 1910 और 1930 के बीच किए गए थे। प्रयोगशाला में, परमाणु हमेशा कुछ तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश का उत्सर्जन और अवशोषण करते हैं। दूर की आकाशगंगाओं के स्पेक्ट्रम में भी यही देखा जाता है, लेकिन लंबी तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में बदलाव के साथ। खगोलविदों का कहना है कि आकाशगंगा के विकिरण को रेडशिफ्ट किया गया है। स्पष्टीकरण सरल है: जैसे-जैसे अंतरिक्ष फैलता है, प्रकाश तरंग फैलती है और इसलिए कमजोर हो जाती है। यदि उस समय के दौरान जब प्रकाश तरंग हम तक पहुँची, ब्रह्मांड दोगुना हो गया, तो तरंग दैर्ध्य दोगुना हो गया, और इसकी ऊर्जा आधी हो गई।
थकान परिकल्पना
हर बार जब साइंटिफिक अमेरिकन ब्रह्मांड विज्ञान पर एक लेख प्रकाशित करता है, तो कई पाठक हमें लिखते हैं कि उन्हें लगता है कि आकाशगंगाएँ वास्तव में हमसे दूर नहीं जा रही हैं और अंतरिक्ष का विस्तार एक भ्रम है। उनका मानना है कि आकाशगंगाओं के स्पेक्ट्रा में रेडशिफ्ट एक लंबी यात्रा से "थकान" जैसी किसी चीज के कारण होता है। कुछ अज्ञात प्रक्रिया के कारण प्रकाश, अंतरिक्ष के माध्यम से फैलता है, ऊर्जा खो देता है और इसलिए लाल हो जाता है।
यह परिकल्पना आधी सदी से भी अधिक पुरानी है, और पहली नज़र में यह उचित लगती है। लेकिन यह टिप्पणियों के साथ पूरी तरह से असंगत है। उदाहरण के लिए, जब कोई तारा सुपरनोवा के रूप में फटता है, तो वह चमकता है और फिर मंद हो जाता है। पूरी प्रक्रिया में उस प्रकार के सुपरनोवा के लिए लगभग दो सप्ताह लगते हैं जिसका उपयोग खगोलविद आकाशगंगाओं से दूरी निर्धारित करने के लिए करते हैं। इस अवधि के दौरान, सुपरनोवा फोटॉनों की एक धारा का उत्सर्जन करता है। प्रकाश थकान परिकल्पना कहती है कि यात्रा के दौरान फोटॉन ऊर्जा खो देंगे, लेकिन पर्यवेक्षक को अभी भी दो सप्ताह तक चलने वाले फोटॉन की एक धारा प्राप्त होगी।
हालांकि, अंतरिक्ष के विस्तार में, न केवल फोटॉन स्वयं खिंचते हैं (और इसलिए ऊर्जा खो देते हैं), बल्कि उनकी धारा भी खिंच जाती है। इसलिए, सभी फोटोन को पृथ्वी तक पहुंचने में दो सप्ताह से अधिक समय लगता है। अवलोकन इस प्रभाव की पुष्टि करते हैं। एक आकाशगंगा में 0.5 के रेडशिफ्ट के साथ एक सुपरनोवा विस्फोट तीन सप्ताह के लिए मनाया जाता है, और एक आकाशगंगा में 1 - एक महीने की रेडशिफ्ट के साथ।
प्रकाश थकान की परिकल्पना भी सीएमबी स्पेक्ट्रम की टिप्पणियों और दूर की आकाशगंगाओं की सतह की चमक के माप का खंडन करती है। यह "थके हुए प्रकाश" (चार्ल्स लाइनवेवर और तमारा डेविस) को आराम करने का समय है।
सुपरनोवा, आकाशगंगाओं के कन्या समूह में इस तरह, ब्रह्मांडीय विस्तार को मापने में मदद करते हैं। उनके अवलोकन योग्य गुण वैकल्पिक ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांतों को खारिज करते हैं जिसमें अंतरिक्ष का विस्तार नहीं होता है।
प्रक्रिया को तापमान के संदर्भ में वर्णित किया जा सकता है। शरीर द्वारा उत्सर्जित फोटॉनों में एक ऊर्जा वितरण होता है जो आमतौर पर एक तापमान की विशेषता होती है जो इंगित करता है कि शरीर कितना गर्म है। जैसे ही फोटॉन अंतरिक्ष के विस्तार के माध्यम से आगे बढ़ते हैं, वे ऊर्जा खो देते हैं और उनका तापमान कम हो जाता है। इस प्रकार, ब्रह्मांड के विस्तार के रूप में ठंडा हो जाता है, जैसे स्कूबा गोताखोर के गुब्बारे से निकलने वाली संपीड़ित हवा। उदाहरण के लिए, सीएमबी का तापमान अब लगभग 3 K है, जबकि इसका जन्म लगभग 3000 K के तापमान पर हुआ था। लेकिन उस समय से, ब्रह्मांड का आकार 1000 गुना बढ़ गया है, और फोटॉन का तापमान कम हो गया है। उसी कारक से। दूर की आकाशगंगाओं में गैस का अवलोकन करके, खगोलविद सुदूर अतीत में इस विकिरण के तापमान को सीधे मापते हैं। माप इस बात की पुष्टि करते हैं कि ब्रह्मांड समय के साथ ठंडा हो रहा है।
रेडशिफ्ट और गति के बीच संबंधों में कुछ विवाद भी हैं। विस्तार के कारण होने वाली रेडशिफ्ट अक्सर डॉपलर प्रभाव के कारण होने वाले अधिक परिचित रेडशिफ्ट के साथ भ्रमित होती है, जो आमतौर पर ध्वनि स्रोत को हटा दिए जाने पर ध्वनि तरंगों को लंबा कर देती है। प्रकाश तरंगों के लिए भी यही सच है, जो अंतरिक्ष में प्रकाश स्रोत के दूर जाने पर लंबी हो जाती हैं।
डॉपलर रेडशिफ्ट और कॉस्मोलॉजिकल रेडशिफ्ट पूरी तरह से अलग चीजें हैं और विभिन्न सूत्रों द्वारा वर्णित हैं। पहला सापेक्षता के विशेष सिद्धांत का अनुसरण करता है, जो अंतरिक्ष के विस्तार को ध्यान में नहीं रखता है, और दूसरा सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत से अनुसरण करता है। ये दोनों सूत्र निकट की आकाशगंगाओं के लिए लगभग समान हैं, लेकिन दूर की आकाशगंगाओं के लिए भिन्न हैं।
डॉपलर सूत्र के अनुसार, यदि अंतरिक्ष में किसी वस्तु की गति प्रकाश की गति के करीब पहुंच जाती है, तो उसका लाल विचलन अनंत की ओर हो जाता है, और तरंग दैर्ध्य बहुत बड़ा हो जाता है और इसलिए अवलोकनीय नहीं होता है। यदि यह आकाशगंगाओं के लिए सही होता, तो आकाश में सबसे दूर दिखाई देने वाली वस्तुएँ प्रकाश की गति से काफी कम गति से घट रही होतीं। लेकिन रेडशिफ्ट के लिए ब्रह्माण्ड संबंधी सूत्र एक अलग निष्कर्ष की ओर ले जाता है। मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल के ढांचे में, लगभग 1.5 की रेडशिफ्ट वाली आकाशगंगाएं (यानी, उनके विकिरण की प्राप्त तरंग दैर्ध्य प्रयोगशाला मूल्य से 50% अधिक है) प्रकाश की गति से दूर चली जाती हैं। खगोलविदों ने पहले ही 1.5 से अधिक रेडशिफ्ट वाली लगभग 1000 आकाशगंगाओं की खोज की है। तो, हम जानते हैं कि लगभग 1000 वस्तुएं प्रकाश की गति से अधिक तेजी से दूर जा रही हैं। सीएमबी और भी अधिक दूरी से आता है और इसमें लगभग 1000 का रेडशिफ्ट होता है। जब युवा ब्रह्मांड के गर्म प्लाज्मा ने आज हमें प्राप्त विकिरण का उत्सर्जन किया, तो यह प्रकाश की गति से लगभग 50 गुना अधिक हमसे दूर चला गया।
जगह में चल रहा है
यह विश्वास करना कठिन है कि हम आकाशगंगाओं को प्रकाश की गति से तेज गति से चलते हुए देख सकते हैं, लेकिन यह विस्तार दर में बदलाव के कारण संभव है। कल्पना कीजिए कि प्रकाश की किरण हबल की दूरी (14 अरब प्रकाश वर्ष) से अधिक दूरी से हमारी ओर आ रही है। यह अपने स्थान के सापेक्ष प्रकाश की गति से हमारी ओर बढ़ रहा है, लेकिन यह प्रकाश की गति से भी तेज गति से हमसे दूर जा रहा है। यद्यपि प्रकाश उच्चतम संभव गति से हमारी ओर दौड़ता है, यह अंतरिक्ष के विस्तार के साथ नहीं रह सकता है। यह ऐसा है जैसे कोई बच्चा एस्केलेटर पर पीछे की ओर दौड़ने की कोशिश कर रहा हो। हबल दूरी पर फोटॉन एक ही स्थान पर रहने के लिए अपनी अधिकतम गति से चलते हैं।
कोई यह सोच सकता है कि हबल दूरी से अधिक दूर के क्षेत्रों से प्रकाश हम तक कभी नहीं पहुंच सकता और हम इसे कभी नहीं देख पाएंगे। लेकिन हबल दूरी एक समान नहीं रहती, क्योंकि हबल स्थिरांक, जिस पर वह निर्भर करता है, समय के साथ बदलता रहता है। यह मान दो आकाशगंगाओं की मंदी की गति को उनके बीच की दूरी से विभाजित करने के समानुपाती होता है। (गणना के लिए किन्हीं दो आकाशगंगाओं का उपयोग किया जा सकता है।) ब्रह्मांड के मॉडल में खगोलीय प्रेक्षणों के अनुरूप, हर अंश की तुलना में तेजी से बढ़ता है, इसलिए हबल स्थिरांक घटता है। इसलिए, हबल दूरी बढ़ रही है। और यदि ऐसा है, तो जो प्रकाश शुरू में हम तक नहीं पहुंचा, वह अंततः हबल दूरी के भीतर हो सकता है। तब फोटॉन स्वयं को ऐसे क्षेत्र में पाएंगे जो प्रकाश की गति से अधिक धीमी गति से आगे बढ़ रहा है, जिसके बाद वे हम तक पहुंच सकेंगे।
क्या कॉस्मिक रेडशिफ्ट वास्तव में डॉपलर शिफ्ट है?
गलत: हाँ, क्योंकि घटती आकाशगंगाएँ अंतरिक्ष में घूम रही हैं। डॉप्लर प्रभाव में, प्रकाश तरंगें खिंचती हैं (लाल हो जाती हैं) क्योंकि उनका स्रोत प्रेक्षक से दूर चला जाता है। प्रकाश की तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन नहीं होता है क्योंकि यह अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करता है। पर्यवेक्षक प्रकाश प्राप्त करता है, उसके रेडशिफ्ट को मापता है, और आकाशगंगा की गति की गणना करता है।
सहीए: नहीं, रेडशिफ्ट का डॉपलर प्रभाव से कोई लेना-देना नहीं है। आकाशगंगा अंतरिक्ष में लगभग स्थिर है, इसलिए यह सभी दिशाओं में समान तरंग दैर्ध्य के प्रकाश का उत्सर्जन करती है। यात्रा के दौरान, अंतरिक्ष के विस्तार के रूप में तरंगदैर्घ्य लंबा हो जाता है। इसलिए, प्रकाश धीरे-धीरे लाल हो जाता है। पर्यवेक्षक प्रकाश प्राप्त करता है, उसके रेडशिफ्ट को मापता है, और आकाशगंगा की गति की गणना करता है। कॉस्मिक रेडशिफ्ट डॉपलर शिफ्ट से अलग है, जिसकी पुष्टि टिप्पणियों से होती है।
हालाँकि, प्रकाश को भेजने वाली आकाशगंगा सुपरल्यूमिनल गति से दूर जाना जारी रख सकती है। इस प्रकार, हम आकाशगंगाओं से प्रकाश का निरीक्षण कर सकते हैं, जो पहले की तरह, हमेशा प्रकाश की गति से तेज गति से आगे बढ़ेगा। एक शब्द में, हबल दूरी निश्चित नहीं है और हमें देखने योग्य ब्रह्मांड की सीमाओं का संकेत नहीं देती है।
और क्या वास्तव में देखने योग्य स्थान की सीमा को चिह्नित करता है? यहां भी कुछ भ्रम है। यदि अंतरिक्ष का विस्तार नहीं होता, तो हम अब तक की सबसे दूर की वस्तु को हमसे लगभग 14 बिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर देख सकते हैं, अर्थात। बिग बैंग के बाद से 14 अरब वर्षों में प्रकाश ने कितनी दूरी तय की है। लेकिन जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार होता है, अपनी यात्रा के दौरान फोटॉन द्वारा तय किए गए स्थान का विस्तार होता गया। इसलिए, देखी गई वस्तुओं की सबसे दूर की वर्तमान दूरी लगभग तीन गुना अधिक है - लगभग 46 बिलियन प्रकाश वर्ष।
ब्रह्मांड विज्ञानी सोचते थे कि हम एक धीमे ब्रह्मांड में रहते हैं और इसलिए हम अधिक से अधिक आकाशगंगाओं का निरीक्षण कर सकते हैं। हालांकि, त्वरित ब्रह्मांड में, हम एक सीमा से घिरे हुए हैं जिसके आगे हम घटनाओं को कभी नहीं देख पाएंगे - यह ब्रह्मांडीय घटना क्षितिज है। यदि प्रकाश की गति से तेज गति से घटती आकाशगंगाओं से प्रकाश हम तक पहुंचता है, तो हबल की दूरी बढ़ जाएगी। लेकिन एक त्वरित ब्रह्मांड में, इसकी वृद्धि निषिद्ध है। एक दूर की घटना हमारी दिशा में प्रकाश की किरण भेज सकती है, लेकिन विस्तार के त्वरण के कारण यह प्रकाश हमेशा हबल दूरी से बाहर रहेगा।
जैसा कि आप देख सकते हैं, त्वरित ब्रह्मांड एक ब्लैक होल जैसा दिखता है, जिसमें एक घटना क्षितिज भी होता है, जिसके बाहर से हमें संकेत प्राप्त नहीं होते हैं। हमारे ब्रह्मांडीय घटना क्षितिज (16 अरब प्रकाश वर्ष) की वर्तमान दूरी पूरी तरह से हमारे देखने योग्य क्षेत्र के भीतर है। आकाशगंगाओं द्वारा उत्सर्जित प्रकाश जो अब ब्रह्मांडीय घटना क्षितिज से परे है, हम तक कभी नहीं पहुंच पाएगा, क्योंकि। दूरी, जो अब 16 अरब प्रकाश वर्ष के बराबर है, बहुत तेज़ी से विस्तारित होगी। हम आकाशगंगाओं के क्षितिज को पार करने से पहले हुई घटनाओं को देख पाएंगे, लेकिन हम बाद की घटनाओं के बारे में कभी नहीं जान पाएंगे।
क्या ब्रह्मांड में सब कुछ फैल रहा है?
लोग अक्सर सोचते हैं कि अगर अंतरिक्ष का विस्तार होता है, तो उसमें मौजूद हर चीज का भी विस्तार होता है। पर ये सच नहीं है। इस प्रकार विस्तार (अर्थात जड़त्व द्वारा, बिना त्वरण या मंदी के) कोई बल उत्पन्न नहीं करता है। ब्रह्मांड की वृद्धि के साथ-साथ एक फोटॉन की तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है, क्योंकि परमाणुओं और ग्रहों के विपरीत, फोटॉन जुड़े हुए ऑब्जेक्ट नहीं होते हैं, जिनके आयाम बलों के संतुलन से निर्धारित होते हैं। विस्तार की बदलती दर संतुलन में एक नई शक्ति का परिचय देती है, लेकिन यह वस्तुओं के विस्तार या अनुबंध का कारण नहीं बन सकती है।
उदाहरण के लिए, यदि गुरुत्वाकर्षण मजबूत हो जाता है, तो आपकी रीढ़ की हड्डी सिकुड़ जाएगी, जब तक कि आपकी रीढ़ में इलेक्ट्रॉन एक नई संतुलन स्थिति में नहीं पहुंच जाते, एक साथ थोड़ा करीब। आपकी हाइट थोड़ी कम हो जाएगी, लेकिन संकुचन वहीं रुक जाएगा। इसी तरह, यदि हम एक गुरुत्वाकर्षण-प्रधान ब्रह्मांड में रहते हैं, जैसा कि अधिकांश ब्रह्मांड विज्ञानी कुछ साल पहले मानते थे, तो विस्तार धीमा हो जाएगा, और सभी निकायों को एक छोटे से संकुचन के अधीन किया जाएगा, जिससे उन्हें एक छोटे संतुलन आकार तक पहुंचने के लिए मजबूर होना पड़ेगा। लेकिन, उस तक पहुंचने के बाद, वे अब सिकुड़ते नहीं थे।
देखने योग्य ब्रह्मांड कितना बड़ा है?
गलत: ब्रह्मांड 14 अरब वर्ष पुराना है, इसलिए इसके अवलोकन योग्य भाग की त्रिज्या 14 अरब प्रकाश वर्ष होनी चाहिए। सबसे दूर देखी गई आकाशगंगाओं पर विचार करें - जिनके फोटॉन बिग बैंग के तुरंत बाद उत्सर्जित हुए हैं, वे अब केवल हम तक पहुंचे हैं। एक प्रकाश वर्ष एक वर्ष में एक फोटॉन द्वारा तय की गई दूरी है। इसका मतलब है कि फोटॉन ने 14 अरब प्रकाश वर्ष को पार कर लिया है
सही: जैसे-जैसे अंतरिक्ष का विस्तार होता है, देखने योग्य क्षेत्र का दायरा 14 अरब प्रकाश वर्ष से अधिक होता है। जैसे ही फोटॉन यात्रा करता है, वह स्थान जो इसे पार करता है, फैलता है। जब तक यह हम तक पहुँचता है, तब तक आकाशगंगा की दूरी, जो इसे उत्सर्जित करती है, उड़ान के समय की गणना से अधिक हो जाती है - लगभग तीन गुना अधिक
वास्तव में, विस्तार तेज हो रहा है, जो एक कमजोर बल के कारण होता है जो सभी निकायों को "फुलाता" है। इसलिए, बाध्य वस्तुएं एक गैर-त्वरित ब्रह्मांड की तुलना में थोड़ी बड़ी होती हैं, क्योंकि उनके साथ बलों का संतुलन थोड़े बड़े आकार में प्राप्त किया जाता है। पृथ्वी की सतह पर, ग्रह के केंद्र से बाहरी त्वरण केंद्र की ओर सामान्य गुरुत्वाकर्षण त्वरण का एक छोटा अंश ($10^(–30)$) है। यदि यह त्वरण स्थिर है, तो इससे पृथ्वी का विस्तार नहीं होगा। यह सिर्फ इतना है कि ग्रह प्रतिकारक बल के बिना उससे थोड़ा बड़ा आकार लेता है।
लेकिन चीजें बदल जाएंगी यदि त्वरण स्थिर नहीं है, जैसा कि कुछ ब्रह्मांड विज्ञानी मानते हैं। यदि प्रतिकर्षण बढ़ता है, तो यह अंततः सभी संरचनाओं के विनाश का कारण बन सकता है और एक "बिग रिप" की ओर ले जा सकता है, जो कि प्रति विस्तार या त्वरण के कारण नहीं होगा, बल्कि इसलिए कि त्वरण तेज होगा।
क्या ब्रह्मांड में वस्तुओं का भी विस्तार होता है?
गलत: हां। विस्तार से ब्रह्मांड और उसमें मौजूद हर चीज का विस्तार होता है। एक वस्तु के रूप में आकाशगंगाओं के समूह पर विचार करें। जैसे-जैसे ब्रह्मांड बड़ा होता जाता है, वैसे-वैसे क्लस्टर भी होता जाता है। क्लस्टर सीमा (पीली रेखा) का विस्तार हो रहा है।
सही: नहीं। ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, लेकिन इसमें संबंधित वस्तुएं नहीं हैं। पड़ोसी आकाशगंगाएँ पहले दूर जाती हैं, लेकिन अंततः उनका आपसी आकर्षण विस्तार पर हावी हो जाता है। एक समूह ऐसे आकार का बनता है जो इसकी संतुलन अवस्था के अनुरूप होता है।
जैसा कि नए सटीक माप ब्रह्मांडविदों को विस्तार और त्वरण को बेहतर ढंग से समझने में मदद करते हैं, वे ब्रह्मांड के शुरुआती क्षणों और सबसे बड़े पैमाने के बारे में और भी अधिक मौलिक प्रश्न पूछ सकते हैं। विस्तार के कारण क्या हुआ? कई ब्रह्मांड विज्ञानी मानते हैं कि "मुद्रास्फीति" (ब्लोट) नामक एक प्रक्रिया, एक विशेष प्रकार का त्वरित विस्तार, को दोष देना है। लेकिन शायद यह केवल एक आंशिक उत्तर है: इसे शुरू करने के लिए, ऐसा लगता है कि ब्रह्मांड पहले से ही विस्तार कर रहा होगा। और हमारी टिप्पणियों से परे सबसे बड़े पैमानों के बारे में क्या? क्या ब्रह्मांड के अलग-अलग हिस्सों का अलग-अलग विस्तार होता है, जैसे कि हमारा ब्रह्मांड एक विशाल सुपरयूनिवर्स में सिर्फ एक मामूली मुद्रास्फीति वाला बुलबुला है? कोई नहीं जानता। लेकिन हमें उम्मीद है कि समय के साथ हम ब्रह्मांड के विस्तार की प्रक्रिया को समझने में सक्षम होंगे।
लेखक के बारे में:
चार्ल्स एच. लाइनविवर और तमारा एम. डेविस ऑस्ट्रेलिया के माउंट स्ट्रोमलो वेधशाला में खगोलविद हैं। 1990 के दशक की शुरुआत में बर्कले में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में, लाइनविवर वैज्ञानिकों के एक समूह का हिस्सा थे, जिन्होंने सीओबीई उपग्रह का उपयोग करके सीएमबी में उतार-चढ़ाव की खोज की थी। उन्होंने न केवल खगोल भौतिकी में बल्कि इतिहास और अंग्रेजी साहित्य में भी अपने शोध प्रबंध का बचाव किया। डेविस सुपरनोवा/त्वरण जांच अंतरिक्ष वेधशाला के निर्माण पर काम कर रहा है।
लेख "बिग बैंग के विरोधाभास" पर टिप्पणी
प्रोफेसर ज़ासोव अनातोली व्लादिमीरोविच, भौतिक। मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के संकाय: सभी गलतफहमी जिसके साथ लेख के लेखक तर्क देते हैं, इस तथ्य से संबंधित हैं कि, स्पष्टता के लिए, वे अक्सर संदर्भ के कठोर फ्रेम में ब्रह्मांड की सीमित मात्रा के विस्तार पर विचार करते हैं (इसके अलावा, एक छोटे से पर्याप्त क्षेत्र का विस्तार पृथ्वी पर और पृथ्वी के संदर्भ के फ्रेम में दूर की आकाशगंगाओं पर समय के अंतर को ध्यान में नहीं रखता है)। इसलिए एक विस्फोट और डॉपलर शिफ्ट दोनों का विचार, और गति की गति के साथ व्यापक भ्रम। दूसरी ओर, लेखक सही ढंग से लिखते और लिखते हैं कि एक गैर-जड़त्वीय (सहवर्ती) समन्वय प्रणाली में सब कुछ कैसा दिखता है जिसमें ब्रह्मांड विज्ञानी आमतौर पर काम करते हैं, हालांकि लेख सीधे यह नहीं कहता है (सिद्धांत रूप में, सभी दूरियां और वेग निर्भर करते हैं संदर्भ के फ्रेम की पसंद पर, और यहां हमेशा कुछ मनमानी होती है)। केवल एक चीज जो स्पष्ट रूप से नहीं लिखी गई है वह यह है कि यह परिभाषित नहीं है कि विस्तारित ब्रह्मांड में दूरी का क्या मतलब है। सबसे पहले, लेखकों का कहना है कि यह प्रकाश की गति को प्रसार समय से गुणा करता है, और फिर कहा जाता है कि विस्तार को ध्यान में रखना भी आवश्यक है, जिसने प्रकाश के रास्ते में होने पर आकाशगंगा को और भी अधिक हटा दिया। इस प्रकार दूरी को पहले से ही समझा जाता है कि प्रकाश की गति को प्रसार समय से गुणा किया जाता है यदि आकाशगंगा अब घटती और प्रकाश उत्सर्जित करना बंद कर देती है। हकीकत में, सब कुछ अधिक जटिल है। दूरी एक मॉडल-निर्भर मात्रा है और इसे सीधे टिप्पणियों से प्राप्त नहीं किया जा सकता है, इसलिए ब्रह्मांड विज्ञानी इसके बिना ठीक करते हैं, इसे रेडशिफ्ट के साथ बदल देते हैं। लेकिन शायद यहां अधिक कठोर दृष्टिकोण अनुचित है।
प्रकृति की कुछ विडंबना यह है कि ब्रह्मांड में ऊर्जा का सबसे प्रचुर रूप सबसे रहस्यमय भी है। ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार की आश्चर्यजनक खोज के बाद, एक आम सहमति की तस्वीर तेजी से सामने आई जो यह दर्शाती है कि ब्रह्मांड का 2/3 भाग "अंधेरे ऊर्जा" से बना है - किसी प्रकार का गुरुत्वाकर्षण प्रतिकारक सामग्री। लेकिन क्या प्रकृति के नए नए नियमों का समर्थन करने के लिए सबूत काफी मजबूत हैं? हो सकता है कि इन परिणामों के लिए सरल ज्योतिषीय स्पष्टीकरण हों?
इस नोट का प्रोटोटाइप हाल ही में हबर के लोकप्रिय विज्ञान खंड में प्रकाशित किया गया था, हालांकि ताला और चाबी के नीचे, इसलिए शायद हर किसी को दिलचस्पी नहीं थी। इस संस्करण में, काफी महत्वपूर्ण परिवर्धन किए गए हैं, जो सभी के लिए रुचिकर होने चाहिए।
डार्क एनर्जी का इतिहास 1998 में शुरू हुआ, जब दो स्वतंत्र दल दूर के सुपरनोवा की जांच कर रहे थे। ब्रह्मांड के विस्तार की मंदी की दर का पता लगाने के लिए।उनमें से एक, सुपरनोवा कॉस्मोलॉजी प्रोजेक्ट, ने 1988 में काम करना शुरू किया और इसका नेतृत्व शाऊल पर्लमटर ने किया। एक अन्य, ब्रायन श्मिट हाई-जेड सुपरनोवा सर्च टीम की अध्यक्षता में, 1994 में शोध में शामिल हुआ। परिणाम ने उन्हें झकझोर दिया: ब्रह्मांड लंबे समय से त्वरित विस्तार की स्थिति में है।
जासूसों की तरह, दुनिया भर के ब्रह्मांड विज्ञानी त्वरण के लिए जिम्मेदार अभियुक्तों पर डोजियर एकत्र करते रहे हैं। इसकी विशेष विशेषताएं: गुरुत्वाकर्षण प्रतिकारक, आकाशगंगाओं के निर्माण को रोकता है (आकाशगंगाओं में पदार्थ का समूहन), अंतरिक्ष-समय के खिंचाव में खुद को प्रकट करता है। प्रतिवादी का उपनाम "डार्क एनर्जी" है। कई सिद्धांतकारों ने यह मान लिया है कि आरोपी एक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक है। यह निश्चित रूप से त्वरित विस्तार परिदृश्य में फिट बैठता है। लेकिन क्या ब्रह्मांड संबंधी स्थिरांक के साथ डार्क एनर्जी की पूरी तरह से पहचान करने के लिए पर्याप्त सबूत थे?
गुरुत्वाकर्षण की दृष्टि से प्रतिकूल डार्क एनर्जी के अस्तित्व का मौलिक भौतिकी के लिए नाटकीय प्रभाव होगा। सबसे रूढ़िवादी धारणा यह थी कि ब्रह्मांड शून्य-बिंदु क्वांटम ऊर्जा के एक सजातीय समुद्र या नए कणों के घनीभूत है जिसका द्रव्यमान एक इलेक्ट्रॉन से $((10)^(39))$ गुना कम है। कुछ शोधकर्ताओं ने सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत को बदलने की आवश्यकता का भी सुझाव दिया, विशेष रूप से, नई लंबी दूरी की ताकतें जो गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को कमजोर करती हैं। लेकिन सबसे रूढ़िवादी प्रस्तावों में भी गंभीर कमियां थीं। उदाहरण के लिए, शून्य-बिंदु दोलनों का ऊर्जा घनत्व सैद्धांतिक भविष्यवाणियों से कम परिमाण के 120 असंभव क्रम निकला। इन चरम मान्यताओं के दृष्टिकोण से, पारंपरिक ज्योतिषीय अवधारणाओं के ढांचे के भीतर एक समाधान की तलाश करना अधिक स्वाभाविक लग रहा था: इंटरगैलेक्टिक डस्ट (उस पर फोटॉन का बिखरना और फोटॉन फ्लक्स का परिणामी क्षीणन) या नए और के बीच का अंतर पुराना सुपरनोवा। इस संभावना का समर्थन कई ब्रह्मांड विज्ञानियों ने किया है जो रात में जागते हैं।
सुपरनोवा के अवलोकन और एस। पर्लमटर, बी। श्मिट और ए। रीस द्वारा किए गए उनके विश्लेषण ने यह स्पष्ट कर दिया कि दूरी के साथ उनकी चमक में कमी अपेक्षा से कहीं अधिक तेज है, उस समय स्वीकार किए गए ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल के अनुसार। हाल ही में, इस खोज को नोट किया गया है। इस अतिरिक्त लुप्त होती का अर्थ है कि कुछ प्रभावी दूरी जोड़ किसी दिए गए रेडशिफ्ट से मेल खाती है। लेकिन यह, बदले में, तभी संभव है जब ब्रह्माण्ड संबंधी विस्तार त्वरण के साथ होता है, अर्थात। जिस गति से प्रकाश स्रोत हमसे दूर जाता है वह कम नहीं होता, बल्कि समय के साथ बढ़ता जाता है। नए प्रयोगों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह थी कि उन्होंने न केवल त्वरित विस्तार के तथ्य को निर्धारित करना संभव बनाया, बल्कि ब्रह्मांड में पदार्थ के घनत्व में विभिन्न घटकों के योगदान के बारे में एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकालना भी संभव बना दिया।
कुछ समय पहले तक, सुपरनोवा त्वरित विस्तार का एकमात्र प्रत्यक्ष प्रमाण था और डार्क एनर्जी का एकमात्र ठोस स्तंभ था। WMAP (विल्किंसन माइक्रोवेव अनिसोट्रॉपी प्रोब) डेटा सहित कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड के सटीक माप ने डार्क एनर्जी की वास्तविकता की स्वतंत्र पुष्टि प्रदान की है। दो और शक्तिशाली परियोजनाओं के आंकड़ों से इसकी पुष्टि हुई: ब्रह्मांड में आकाशगंगाओं का बड़े पैमाने पर वितरण और स्लोअन डिजिटल स्काई सर्वे (एसडीएसएस)।
WMAP, SDSS और अन्य स्रोतों के डेटा के संयोजन ने पाया है कि डार्क एनर्जी द्वारा उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण प्रतिकर्षण ब्रह्मांड में पदार्थ के सुपरडेंस क्षेत्रों के पतन को धीमा कर देता है। डार्क एनर्जी की वास्तविकता तुरंत और अधिक स्वीकार्य हो गई।
अंतरिक्ष विस्तार
ब्रह्मांडीय विस्तार की खोज एडविन हबल ने 1920 के दशक के अंत में की थी और यकीनन यह हमारे ब्रह्मांड की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है। न केवल खगोलीय पिंड अपने पड़ोसियों के गुरुत्वाकर्षण संपर्क के प्रभाव में चलते हैं, बल्कि बड़े पैमाने की संरचनाएं ब्रह्मांडीय विस्तार से और भी अधिक खिंच जाती हैं। एक लोकप्रिय सादृश्य ओवन में एक बहुत बड़े केक में किशमिश की गति है। जैसे-जैसे पाई पास आती है, पाई में डूबी हुई किशमिश के किसी भी जोड़े के बीच की दूरी बढ़ती जाती है। यदि हम कल्पना करें कि एक विशेष उत्साह हमारी आकाशगंगा का प्रतिनिधित्व करता है, तो हम पाएंगे कि अन्य सभी उत्साह (आकाशगंगा) सभी दिशाओं में हमसे दूर जा रहे हैं। हमारा ब्रह्मांड बिग बैंग द्वारा बनाए गए गर्म, घने ब्रह्मांडीय सूप से अधिक ठंडे और अधिक दुर्लभ आकाशगंगाओं और आकाशगंगाओं के समूहों के संग्रह में विस्तारित हो गया है जिसे हम आज देखते हैं।
दूर की आकाशगंगाओं में तारों और गैसों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश समान रूप से फैला हुआ है, जिससे इसकी तरंग दैर्ध्य लंबी हो जाती है क्योंकि यह पृथ्वी की यात्रा करती है। तरंग दैर्ध्य में यह बदलाव रेडशिफ्ट द्वारा दिया जाता है $z=\left(\lambda_(obs)-\lambda_0\right)/\lambda_0$ जहां $\lambda_(obs)$ पृथ्वी पर प्रकाश की लंबाई है और $\lambda_( 0) $ उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन परमाणु में लाइमैन अल्फा संक्रमण $\lambda_0=121.6$ नैनोमीटर (जमीन की स्थिति में लौटने पर) की तरंग दैर्ध्य की विशेषता है। दूर की आकाशगंगाओं के विकिरण में इस संक्रमण का पता लगाया जा सकता है। विशेष रूप से, इसका उपयोग रिकॉर्ड उच्च रेडशिफ्ट का पता लगाने के लिए किया गया है: $\lambda_(obs)=1337.6$ नैनोमीटर पर लाइमैन अल्फा लाइन के साथ एक चौंका देने वाला z=10। लेकिन रेडशिफ्ट केवल ब्रह्मांड के पैमाने में परिवर्तन का वर्णन करता है क्योंकि प्रकाश उत्सर्जित और अवशोषित होता है, और उत्सर्जक की दूरी या प्रकाश के उत्सर्जित होने पर ब्रह्मांड की आयु के बारे में प्रत्यक्ष जानकारी प्रदान नहीं करता है। यदि हम वस्तु से दूरी और रेडशिफ्ट दोनों जानते हैं, तो हम ब्रह्मांड के विस्तार की गतिशीलता के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्राप्त करने का प्रयास कर सकते हैं।
सुपरनोवा के अवलोकन से कुछ गुरुत्वाकर्षण-प्रतिकारक पदार्थ का पता चला है जो ब्रह्मांड के त्वरण को नियंत्रित करता है। खगोलविदों को पहली बार लापता पदार्थ की समस्या का सामना नहीं करना पड़ा है। आकाशगंगाओं के चमकदार द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान की तुलना में काफी कम निकले। यह अंतर डार्क मैटर द्वारा बनाया गया था - ठंडा गैर-सापेक्ष पदार्थ, ज्यादातर, शायद, ऐसे कण होते हैं जो कमजोर रूप से परमाणुओं और प्रकाश के साथ बातचीत करते हैं।
हालांकि, अवलोकनों ने संकेत दिया कि ब्रह्मांड में पदार्थ की कुल मात्रा, डार्क मैटर सहित, कुल ऊर्जा का केवल 1/3 है। 2DF और SDSS परियोजनाओं के ढांचे में लाखों आकाशगंगाओं के अध्ययन से इसकी पुष्टि हुई। लेकिन सामान्य सापेक्षता भविष्यवाणी करती है कि ब्रह्मांड के विस्तार और ऊर्जा सामग्री के बीच एक सटीक संबंध है। इसलिए हम जानते हैं कि सभी फोटॉनों, परमाणुओं और डार्क मैटर के कुल ऊर्जा घनत्व को हबल स्थिरांक $H_(0)$: $((\rho)_(crit))=3H_( 0)^(2)/8\pi\cdot(G)$। पकड़ वह है जो वहां नहीं है, लेकिन यह पूरी तरह से एक और कहानी है।
अंतरिक्ष-समय के द्रव्यमान, ऊर्जा और वक्रता सामान्य सापेक्षता में सीधे संबंधित हैं। इसलिए, एक स्पष्टीकरण यह हो सकता है कि महत्वपूर्ण घनत्व और देखे गए पदार्थ घनत्व के बीच का अंतर बड़े पैमाने पर अंतरिक्ष के विरूपण से जुड़े कुछ ऊर्जा घनत्व से भरा होता है और केवल $c/((H) के क्रम के पैमाने पर देखा जाता है। _(0)) \sim 4000\ एमपीसी$। सौभाग्य से, ब्रह्मांड की वक्रता को सटीक ICF मापों का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है। बिग बैंग के बाद 400.000 की उत्पत्ति के साथ एक अवशेष, आईसीएफ पूरी तरह से काले शरीर का विकिरण है, जिसका स्रोत प्राथमिक प्लाज्मा है। जब ब्रह्मांड 3000 डॉलर से नीचे ठंडा हो गया तो प्लाज़्मा फोटॉन के लिए पारदर्शी हो गया और वे अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से प्रचार करने में सक्षम हो गए। आज, लगभग 15 अरब साल बाद, हम $2.726\K$ के तापमान पर फोटॉनों के एक थर्मल जलाशय का निरीक्षण करते हैं, जो ब्रह्मांडीय विस्तार के कारण रेडशिफ्ट का परिणाम है।
डब्लूएमएपी उपग्रह का उपयोग करके आईसीएफ की एक अद्भुत छवि प्राप्त की गई थी, जिसमें "आकाश" के फोटॉन तापमान में मामूली बदलाव दिखाया गया था। ICF अनिसोट्रॉपी के रूप में जानी जाने वाली ये विविधताएँ प्रारंभिक ब्रह्मांड के घनत्व और गति में छोटे बदलावों को दर्शाती हैं। $((10)^(-5))$ स्तर पर होने वाली ये विविधताएं बड़े पैमाने की संरचना (आकाशगंगा, समूह) के बीज हैं जिन्हें हम आज देखते हैं।
ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि में सबसे ठंडे/सबसे गर्म स्थान फोटॉन के कारण होते हैं जो उच्चतम/निम्न घनत्व के गुरुत्वाकर्षण क्षमता वाले क्षेत्रों से बच गए हैं। इन क्षेत्रों के आयामों को प्लाज्मा भौतिकी द्वारा अच्छी तरह से परिभाषित किया गया है। जब हम पूर्ण ब्रह्मांड पर विचार करते हैं, तो इन अनिसोट्रॉपी का स्पष्ट कोणीय आकार लगभग $((0.5)^(0))$ होना चाहिए यदि ब्रह्मांड में ऊर्जा अंतराल को भरने के लिए पर्याप्त वक्रता है और किसी भी स्थान के अभाव में कोणीय आकार का दोगुना है। वक्रता। इस ज्यामितीय प्रभाव की कल्पना करने का सबसे सरल तरीका इस प्रकार है: एक निश्चित आधार वाले त्रिभुज की कल्पना करें और अलग-अलग वक्रता की सतहों पर खींची गई भुजाएँ (सिर्फ भुजाएँ?) एक सैडल सतह/गोले के लिए, आंतरिक कोण एक सपाट सतह (यूक्लिडियन ज्यामिति के साथ) पर खींचे गए समान त्रिभुज से छोटे/बड़े होंगे।
1999 के बाद से, कई प्रयोग किए गए हैं (TOCO, MAXIMA, BOOMERANG, WMAP), जिससे पता चला है कि ICF स्पॉट में $((1)^(0))$ के क्रम के आकार हैं। इसका मतलब है कि ब्रह्मांड की ज्यामिति सपाट है। लापता ऊर्जा समस्या के संदर्भ में, इसका मतलब है कि अंतराल को भरने के लिए वक्रता के अलावा कुछ और जिम्मेदार होना चाहिए। कुछ ब्रह्मांड विज्ञानियों के लिए, यह परिणाम déjà vu जैसा दिखता था। मुद्रास्फीति, आईसीएफ के मौलिक उतार-चढ़ाव की उत्पत्ति के लिए सबसे अच्छा सिद्धांत, यह सुझाव देता है कि ब्रह्मांड में बहुत पहले त्वरित विस्तार की अवधि का अनुभव किया गया था जो कि इनफ्लैटन नामक एक कण द्वारा संचालित था। इनफ्लैटन को किसी भी बड़े पैमाने की वक्रता को फैलाना पड़ा, जिससे ब्रह्मांड की ज्यामिति सपाट या यूक्लिडियन हो गई। सबूत ऊर्जा के एक रूप के अस्तित्व का सुझाव देते हैं जो आकाशगंगा क्लस्टरिंग को रोकता है, जो गुरुत्वाकर्षण से प्रतिकूल है, और यह इनफ्लैटन के अलावा किसी अन्य कण के कारण हो सकता है।
ब्रह्मांडीय सद्भाव
सीएमबी और सुपरनोवा डेटा ने लगातार पुष्टि की है कि डार्क एनर्जी ब्रह्मांडीय त्वरण का स्रोत है। लेकिन वह तो केवल शुरूआत थी। WMAP के सटीक ICF मापों को रेडियो, ऑप्टिकल और बड़े पैमाने पर पदार्थ वितरण के एक्स-रे साउंडिंग के साथ जोड़कर, खगोल भौतिकीविदों के पास ब्रह्मांड के विस्तार की त्वरित दर के लिए और सबूत हैं। यह पता चला कि ब्रह्मांड में घनत्व और संघनन के गुरुत्वाकर्षण संभावित कुओं को समय के साथ बढ़ाया और चिकना किया गया था, जैसे कि प्रतिकारक गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में। इस प्रभाव को अभिन्न प्रभाव (Sachs-Wolfe (ISW)) के रूप में जाना जाता है। यह सीएमबी में तापमान अनिसोट्रॉपी और ब्रह्मांड की बड़े पैमाने पर संरचना के बीच एक संबंध की ओर जाता है। यद्यपि ब्रह्मांड के ठंडा होने पर प्राइमर्डियल प्लाज्मा फोटॉन के लिए पारदर्शी हो गया, लेकिन फोटॉन बिना रुके यात्रा नहीं करते हैं। ब्रह्मांड अनियमितताओं से भरा हुआ है जो छोटी दूरी पर मजबूत होते हैं (जहां पदार्थ सितारों, आकाशगंगाओं और नेबुला में क्लस्टर होते हैं) और धीरे-धीरे लंबाई के बड़े पैमाने पर कमजोर होते हैं ... उनकी उड़ान के दौरान, फोटॉन गुरुत्वाकर्षण कुओं में और बाहर गिरते हैं।
ब्रह्मांडीय विकिरण का पहली बार पता चलने के बाद (लगभग 40 साल पहले), सैक्स और वुल्फ ने दिखाया कि समय-भिन्न क्षमता से गुजरने वाले फोटॉनों के आईसीएफ में ऊर्जा बदलाव होना चाहिए। एक फोटॉन ऊर्जा प्राप्त करता है जब वह गुरुत्वाकर्षण के कुएं में गिरता है और इससे बाहर निकलने पर इसे खर्च करता है। यदि इस प्रक्रिया के दौरान क्षमता गहरी हो गई है, तो समग्र रूप से फोटॉन ऊर्जा खो देगा। यदि विभव छोटा हो जाता है, तो फोटान को ऊर्जा प्राप्त होगी।
एक ऐसे ब्रह्मांड में जहां कुल क्रांतिक घनत्व केवल परमाणुओं और डार्क मैटर द्वारा बनता है, बहुत बड़े स्थानिक पैमानों पर कमजोर गुरुत्वाकर्षण क्षमता (जो कोमल पदार्थ घनत्व तरंगों के अनुरूप होती है) बहुत धीमी गति से विकसित होती है ताकि ICF फोटॉन पर ध्यान देने योग्य निशान छोड़े। सघन क्षेत्र बस आसपास के पदार्थ को उसी दर से पकड़ते हैं जैसे ब्रह्मांडीय विस्तार तरंगों को लंबा करता है, जिससे संभावित अपरिवर्तित रहता है। हालांकि, डार्क एनर्जी के कारण ब्रह्मांड के तेजी से विस्तार के साथ, पदार्थ अभिवृद्धि खिंचाव का मुकाबला नहीं कर सकती है। यह प्रभावी रूप से पता चलता है कि प्रतिकारक डार्क मैटर द्वारा गुरुत्वाकर्षण पतन धीमा हो जाता है। नतीजतन, गुरुत्वाकर्षण क्षमता समतल हो जाती है और फोटॉन ऊर्जा प्राप्त करते हैं क्योंकि वे इन क्षेत्रों से गुजरते हैं। इसी तरह, कम घनत्व वाले क्षेत्रों से गुजरने पर फोटॉन ऊर्जा खो देते हैं। (तुच्छ नहीं!)
नकारात्मक दबाव
ब्रह्मांडीय त्वरण का सबसे बड़ा रहस्य यह नहीं है कि यह बताता है कि हम ब्रह्मांड को भरने वाले पदार्थ के 2/3 भाग को नहीं देख सकते हैं, बल्कि यह कि यह गुरुत्वाकर्षण के प्रतिकर्षण के साथ पदार्थ के अस्तित्व को थोपता है। डार्क एनर्जी के इस अजीब गुण पर विचार करने के लिए, $w=((p)_(dark))/((\rho )_(dark))$ का मान देना उपयोगी है। यह व्यंजक किसी गैस की अवस्था के समीकरण से मिलता-जुलता है। सामान्य सापेक्षता में, ब्रह्मांडीय विस्तार के परिवर्तन की दर आनुपातिक है $-\left(((\rho )_(total))+3((p)_(total)) \right)$। त्वरित विस्तार के लिए, यह मान धनात्मक होना चाहिए। चूंकि $((\rho )_(total))$ धनात्मक है, और साधारण और डार्क मैटर का औसत दबाव नगण्य है (क्योंकि यह ठंडा और गैर-सापेक्ष है), हम आवश्यकता पर पहुंचते हैं $3w\times ((\ rho )_(अंधेरा))+((\rho )_(कुल))
दबाव ब्रह्मांड के विस्तार को क्यों प्रभावित करता है? आइंस्टीन ने दिखाया कि पदार्थ और ऊर्जा अंतरिक्ष-समय को मोड़ते हैं। इसलिए, एक गर्म गैस के लिए, इसके परमाणुओं की गतिज ऊर्जा उनके गुरुत्वाकर्षण बलों में योगदान करती है, जैसा कि दूर के पिंडों के त्वरण को मापकर मापा जाता है। हालांकि, गैस को रोकने या अलग करने के लिए जिन बलों की आवश्यकता होती है, वे इस अतिरिक्त दबाव के खिलाफ काम करते हैं। दूसरी ओर, ब्रह्मांड न तो अलग है और न ही सीमित है। ठंडी गैस से भरे ब्रह्मांड के विस्तार की तुलना में गर्म गैस से भरे स्थान का विस्तार प्रभावी रूप से धीमा (स्व-गुरुत्वाकर्षण के कारण) होगा। उसी तर्क से, नकारात्मक दबाव वाला एक माध्यम जैसे कि $((\rho )_(total))+3p
नकारात्मक दबाव असामान्य नहीं है। कुछ ऊँचे पेड़ों में पानी का दबाव नकारात्मक हो जाता है क्योंकि उनके संवहनी तंत्र के माध्यम से पोषण ऊपर जाता है। एक समान विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र में, नकारात्मक दबाव वाले विन्यास भी पाए जा सकते हैं। इन मामलों में, दबाव आंतरिक बलों के कारण तनाव के तहत एक फैला हुआ वसंत जैसा कुछ होता है। सूक्ष्म स्तर पर, हिग्स बोसोन (काल्पनिक कण जो मानक मॉडल में कण द्रव्यमान उत्पन्न करते हैं) का एक भंडार एक नकारात्मक दबाव बनाता है जब इसके थर्मल या गतिज उत्तेजना छोटे होते हैं। दरअसल, इनफ्लैटन को हिग्स बोसोन के भारी संस्करण के रूप में देखा जा सकता है। डार्क एनर्जी का एक प्रस्तावित संस्करण, सर्वोत्कृष्टता, हिग्स का और भी हल्का संस्करण हो सकता है।
सिद्धांत रूप में, ब्रह्मांड में दबाव पर कोई निचली सीमा नहीं है। हालांकि अजीब चीजें होती हैं यदि $w$ का मान $-1 से कम हो जाता है। ऐसी सामग्री के पृथक टुकड़ों में नकारात्मक द्रव्यमान हो सकता है। …..लेकिन एक बात साफ है। सामान्य सापेक्षता में सामान्य कणों और क्षेत्रों के लिए इतना मजबूत नकारात्मक दबाव मौजूद नहीं है। उपरोक्त सामान्य तर्क से अनुसरण करने वालों की तुलना में कई अवलोकनों से डार्क एनर्जी मापदंडों की एक संकीर्ण सीमा होती है।
विभिन्न सैद्धांतिक मॉडलों की भविष्यवाणियों के संयोजन और सीएमबी, बड़े पैमाने की संरचनाओं और सुपरनोवा के सर्वोत्तम अवलोकनों के परिणामस्वरूप $$\Omega_(dark)= 0.728^(+0.015)_(-0.016)$$$$w= -0.980\ अपराह्न 0.053 $$
डार्क एनर्जी का एक संक्षिप्त इतिहास
ब्रह्मांड विज्ञान के इतिहास में डार्क एनर्जी, या उससे मिलता-जुलता कुछ, कई बार सामने आया है। भानुमती का पिटारा आइंस्टीन द्वारा खोला गया था, जिन्होंने गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को अपने समीकरणों में पेश किया था। उस समय ब्रह्मांडीय विस्तार की खोज नहीं की गई थी, और समीकरणों ने सही ढंग से "सुझाव दिया" कि ब्रह्मांड युक्त पदार्थ गणितीय जोड़ के बिना स्थिर नहीं हो सकता - ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक, जिसे आमतौर पर $ \ लैम्ब्डा $ द्वारा दर्शाया जाता है। प्रभाव ब्रह्मांड को नकारात्मक ऊर्जा के समुद्र से भरने के बराबर है, जिसमें तारे और नीहारिकाएं बहती हैं। विस्तार की खोज ने सिद्धांत में इस तदर्थ जोड़ की आवश्यकता को समाप्त कर दिया।
बाद के दशकों में, हताश सिद्धांतकारों ने समय-समय पर नई खगोलीय घटनाओं की व्याख्या करने के प्रयास में $\Lambda$ की शुरुआत की। ये रिटर्न हमेशा अल्पकालिक होते थे और आमतौर पर निष्कर्षों के लिए अधिक प्रशंसनीय स्पष्टीकरण में समाप्त होते थे। हालाँकि, 1960 के दशक से, यह विचार उभरने लगा कि सभी कणों और क्षेत्रों की निर्वात (शून्य) ऊर्जा अनिवार्य रूप से $\Lambda$ के समान शब्द उत्पन्न करती है। इसके अलावा, यह मानने का कारण है कि ब्रह्मांड के विकास के शुरुआती चरणों में ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक 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 हुआ था - . Inflaton बहुत सफल साबित हुआ। उन्होंने बहुत अनुमति दी। इन विरोधाभासों में ब्रह्मांड की क्षितिज और समतलता की समस्याएं शामिल हैं। सिद्धांत की भविष्यवाणियां विभिन्न ब्रह्माण्ड संबंधी टिप्पणियों के साथ अच्छी सहमति में थीं।
डार्क एनर्जी और ब्रह्मांड का भविष्य
डार्क एनर्जी की खोज के साथ, हमारे ब्रह्मांड का दूर का भविष्य कैसा हो सकता है, इसके बारे में विचार नाटकीय रूप से बदल गए हैं। इस खोज से पहले, भविष्य का प्रश्न स्पष्ट रूप से त्रि-आयामी अंतरिक्ष की वक्रता के प्रश्न से जुड़ा था। यदि, जैसा कि पहले माना जाता था, अंतरिक्ष की वक्रता 2/3 ब्रह्मांड के विस्तार की वर्तमान दर को निर्धारित करती है, और कोई डार्क एनर्जी नहीं थी, तो ब्रह्मांड अनिश्चित काल तक विस्तार करेगा, धीरे-धीरे धीमा हो जाएगा। अब यह स्पष्ट है कि भविष्य डार्क एनर्जी के गुणों से निर्धारित होता है।
चूंकि अब हम इन गुणों को अच्छी तरह से नहीं जानते हैं, हम अभी तक भविष्य की भविष्यवाणी नहीं कर सकते हैं। 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 अभी अन्य परिदृश्यों पर चर्चा करने का अवसर है। यदि डार्क एनर्जी समय में स्थिर है, जैसा कि निर्वात ऊर्जा के मामले में है, तो ब्रह्मांड हमेशा त्वरित विस्तार का अनुभव करेगा। अधिकांश आकाशगंगाएँ अंततः हमसे बहुत दूर चली जाएँगी, और हमारी आकाशगंगा, कुछ पड़ोसियों के साथ, शून्य में एक द्वीप बन जाएगी। यदि डार्क एनर्जी सर्वोत्कृष्टता है, तो दूर भविष्य में त्वरित विस्तार रुक सकता है और यहां तक कि संकुचन द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। बाद के मामले में, ब्रह्मांड गर्म और घने पदार्थ के साथ एक राज्य में वापस आ जाएगा, समय पर वापस "बिग बैंग इन रिवर्स" होगा।
हमारे ब्रह्मांड का ऊर्जा बजट। यह इस तथ्य पर ध्यान देने योग्य है कि परिचित पदार्थ (ग्रहों, सितारों, हमारे आस-पास की पूरी दुनिया) का हिस्सा केवल 4 प्रतिशत है, बाकी ऊर्जा के "अंधेरे" रूप हैं।
यदि डार्क एनर्जी एक प्रेत है, और ऐसा है कि इसकी ऊर्जा घनत्व अनिश्चित काल के लिए बढ़ जाती है, तो और भी अधिक नाटकीय भाग्य ब्रह्मांड की प्रतीक्षा कर रहा है। ब्रह्मांड का विस्तार अधिक से अधिक तेजी से होगा, यह इतना तेज होगा कि आकाशगंगाओं को समूहों से, सितारों को आकाशगंगाओं से, ग्रहों को सौर मंडल से बाहर निकाला जाएगा। चीजें इस बिंदु पर आ जाएंगी कि इलेक्ट्रॉन परमाणुओं से अलग हो जाएंगे, और परमाणु नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में विभाजित हो जाएंगे। जैसा कि वे कहते हैं, एक बड़ा अंतर होगा।
हालांकि, इस तरह के परिदृश्य की बहुत संभावना नहीं है। सबसे अधिक संभावना है, प्रेत का 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 - अस्थिरता के साथ है। इस मामले में, ब्रह्मांड में प्रेत क्षेत्र अत्यधिक अमानवीय हो जाएगा, ब्रह्मांड के विभिन्न हिस्सों में इसकी ऊर्जा घनत्व भिन्न होगी, कुछ हिस्सों का तेजी से विस्तार होगा, और कुछ को पतन का अनुभव हो सकता है। हमारी गैलेक्सी का भाग्य इस बात पर निर्भर करेगा कि वह किस क्षेत्र में आता है।
यह सब, हालांकि, ब्रह्मांड संबंधी मानकों से भी दूर, भविष्य को संदर्भित करता है। अगले 20 अरब वर्षों तक, ब्रह्मांड बहुत कुछ वैसा ही रहेगा जैसा अभी है। हमारे पास डार्क एनर्जी के गुणों को समझने का समय है और इस तरह निश्चित रूप से भविष्य की भविष्यवाणी करते हैं - और शायद इसे प्रभावित भी करते हैं।
