Dark matter and dark energy

हैलो! दोस्तों मेरा नाम राघवेन्द्र है और आप पढ़ रहे हैं “Mysterious universe”.

क्या आपने कभी सोचा है कि हमारा ब्रह्माण्ड संतुलित कैसे है? हमारी गैलेक्सी मिल्कीवे में ही खरबों तारे हैं लेकिन क्या आपने कभी सोचा है कि हमारी गैलेक्सी के तारे इस गैलेक्सी को छोड़ कर किसी दूसरी गैलेक्सी में क्यों नहीं चले जाते ? और क्या आपने कभी सोचा है कि तारे हमेशा क्लस्टर्स यानी झुण्ड में ही क्यों पाए जाते हैं?

इन सभी सवालों का एक ही जवाब हो सकता है वो है गुरुत्वाकर्षण बल !
यही वो बल है जो पूरे ब्रह्माण्ड को संतुलित रखे हुए है और इसी बल की वजह से तारे एक गैलेक्सी को छोड़ कर दूसरी गैलेक्सी में नहीं जाते ! लेकिन अब यहां पर सबसे बड़ा सवाल सामने आता है कि क्या ब्रह्माण्ड में इतना मैटर यानी पदार्थ है जो इतना शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण बल पैदा कर सके कि कोई भी तारा गैलेक्सी को छोड़ कर बाहर ना जा पाए?जो भी हम देख सकते हैं या महसूस कर सकते हैं जैसे कि अणु, परमाणु, नदियाँ, पहाड़, ग्रह, उपग्रह, तारे और गैलेक्सी आदि इन सभी के भार को मिला कर ब्रह्माण्ड में केवल 5% से भी कम इस प्रकार का पदार्थ मौजूद है जिसको कि आर्डिनरी मैटर यानी सामान्य पदार्थ कहते हैं !खगोल वैज्ञानिकों ने जब मिल्कीवे गैलेक्सी यानी हमारी आकाशगंगा का अध्ययन किया तो पाया कि गैलेक्सी के अंदर इतना मैटर(पदार्थ) मौजूद नहीं है जो इतना शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण बल उत्पन्न कर सके कि यह हमारी आकाशगंगा के सारे तारों को एक ही गैलेक्सी में बांधे रखे !

अब यहां पर एक सवाल सामने आता है कि गैलेक्सी में इतना शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण बाल उत्पन्न करने वाला मैटर यानी पदार्थ ही नहीं है तो फिर गैलेक्सी में सभी तारे कैसे बंधे हुए हैं? इससे पता चलता है कि गैलेक्सी के अन्दर कुछ तो ऐसा है जिससे इतना गुरुत्वाकर्षण बल पैदा हो रहा है कि सारे तारे आपस में एक ही गैलेक्सी में बंधे हुए हैं ! वैज्ञानिकों ने इस रहस्यमई चीज का नाम श्याम पदार्थ यानी Dark Matter रखा !

1990 के दशक की शुरुआत में, ब्रह्मांड के विस्तार के बारे में एक बात निश्चित थी कि इसके विस्तार और पुनरावृत्ति को रोकने के लिए पर्याप्त ऊर्जा घनत्व हो सकता है, इसमें इतना कम ऊर्जा घनत्व हो सकता है कि यह विस्तार करना कभी बंद नहीं करेगा, लेकिन समय बढ़ने के साथ गुरुत्वाकर्षण धीमा होना निश्चित था। लेकिन ब्रह्मांड धीमा नहीं हो रहा था जबकि सैद्धांतिक रूप से, ब्रह्मांड को धीमा होना चाहिए था। ब्रह्मांड पदार्थ से भरा है और गुरुत्वाकर्षण का आकर्षक बल सभी पदार्थों को एक साथ खींचता है। फिर 1998 आया और हबल स्पेस टेलीस्कोप (एचएसटी) ने बहुत दूर के सुपरनोवा का अवलोकन किया, जिससे पता चला कि, बहुत समय पहले, ब्रह्मांड वास्तव में आज की तुलना में अधिक धीरे-धीरे विस्तार कर रहा था। इसलिए गुरुत्वाकर्षण के कारण ब्रह्मांड का विस्तार धीमा नहीं हो रहा है, जैसा कि सभी ने सोचा, यह तेज हो गया है। किसी को इसकी उम्मीद नहीं थी, कोई नहीं जानता था कि इसे कैसे समझाया जाए। परंतु इसका कुछ तो कारण था।

आखिरकार सिद्धांतवादी तीन तरह के स्पष्टीकरण लेकर आए। हो सकता है कि यह आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत के लंबे समय से खारिज किए गए संस्करण का परिणाम था, जिसमें एक समाहित था जिसे “कॉस्मोलॉजिकल स्थिरांक” कहा जाता था। हो सकता है कि कुछ अजीब तरह का ऊर्जा-द्रव था जो अंतरिक्ष को भरता था। शायद आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत में कुछ गड़बड़ है और एक नए सिद्धांत में कुछ प्रकार के क्षेत्र शामिल हो सकते हैं जो इस ब्रह्मांडीय त्वरण का निर्माण करते हैं। सिद्धांतकार अभी भी नहीं जानते हैं कि सही स्पष्टीकरण क्या है, लेकिन उन्होंने समाधान को एक नाम दिया है इसे डार्क एनर्जी कहा जाता है।

डार्क एनर्जी क्या है ?

जितना ज्ञात है उससे अधिक अज्ञात है। हम जानते हैं कि वहाँ कितनी गहरी ऊर्जा है क्योंकि हम जानते हैं कि यह ब्रह्मांड के विस्तार को कैसे प्रभावित करती है। इसके अलावा, यह एक पूर्ण रहस्य है। लेकिन यह एक महत्वपूर्ण रहस्य है। यह पता चला है कि ब्रह्मांड का लगभग 68% हिस्सा डार्क एनर्जी है। डार्क मैटर लगभग 27% बनता है। बाकी – पृथ्वी पर सब कुछ, कभी भी हमारे सभी उपकरणों के साथ, सभी सामान्य पदार्थों के साथ मनाया जाने वाला – ब्रह्मांड के 5% से कम तक जोड़ता है। यह सोचने के लिए आओ, शायद इसे “सामान्य” बात बिल्कुल नहीं कहा जाना चाहिए, क्योंकि यह ब्रह्मांड का इतना छोटा अंश है।

डार्क एनर्जी के लिए एक व्याख्या यह है कि यह अंतरिक्ष का एक गुण है। अल्बर्ट आइंस्टीन पहले व्यक्ति थे जिन्हें एहसास हुआ कि खाली जगह भी कुछ है। अंतरिक्ष में अद्भुत गुण हैं, जिनमें से कई अभी समझने की शुरुआत कर रहे हैं। आइंस्टीन ने जो पहली संपत्ति खोजी, वह यह है कि अधिक स्थान के अस्तित्व में आना संभव है। फिर आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत का एक संस्करण, एक ब्रह्मांडीय स्थिरांक वाला संस्करण, एक दूसरी भविष्यवाणी करता है: “खाली स्थान” अपनी ऊर्जा का अधिकारी हो सकता है। क्योंकि यह ऊर्जा अंतरिक्ष की एक संपत्ति है, इसलिए इसे फैलाया नहीं जाएगा क्योंकि अंतरिक्ष का विस्तार होता है। जैसे-जैसे अधिक स्थान अस्तित्व में आता है, इस ऊर्जा का अधिक स्थान दिखाई देगा। परिणामस्वरूप, ऊर्जा का यह रूप ब्रह्मांड को तेजी से और तेजी से विस्तार करने का कारण होगा। दुर्भाग्य से, कोई भी यह नहीं समझता है कि ब्रह्मांडीय स्थिरांक भी क्यों होना चाहिए, बहुत कम क्यों यह ब्रह्मांड के मनाया त्वरण का कारण बनाने के लिए बिल्कुल सही मूल्य होगा।

अंतरिक्ष कैसे ऊर्जा प्राप्त करता है इसके लिए एक और स्पष्टीकरण पदार्थ के क्वांटम सिद्धांत से आता है। इस सिद्धांत में, “रिक्त स्थान” वास्तव में अस्थायी (“आभासी”) कणों से भरा होता है जो निरंतर रूप से बनाते हैं और फिर गायब हो जाते हैं। लेकिन जब भौतिकविदों ने यह गणना करने की कोशिश की कि यह कितनी ऊर्जा खाली स्थान देगा, तो उत्तर गलत निकला – बहुत से गलत। 10120 गुना बड़ी संख्या सामने आई। इसके बाद 120 शून्य के साथ एक 1 है। इसका उत्तर पाना कठिन है। तो रहस्य जारी है।

डार्क एनर्जी के लिए एक और व्याख्या यह है कि यह एक नई तरह की डायनैमिक एनर्जी फ्लुइड या फील्ड है, कुछ ऐसा जो अंतरिक्ष में सभी को भरता है लेकिन कुछ ऐसा जिसका ब्रह्मांड के विस्तार पर प्रभाव पदार्थ और सामान्य ऊर्जा के विपरीत होता है। कुछ सिद्धांतकारों ने ग्रीक दार्शनिकों के पांचवें तत्व के बाद इसे “क्विंटेसेंस” नाम दिया है। लेकिन, अगर क्विंटनेस जवाब है, तो हम अभी भी नहीं जानते कि यह क्या है, यह किसके साथ बातचीत करता है, या क्यों मौजूद है। तो रहस्य जारी है।

एक आखिरी संभावना यह है कि आइंस्टीन का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत सही नहीं है। यह न केवल ब्रह्मांड के विस्तार को प्रभावित करेगा, बल्कि यह उस तरीके को भी प्रभावित करेगा जो आकाशगंगाओं और आकाशगंगाओं के समूहों में सामान्य पदार्थ व्यवहार करता था। यह तथ्य यह तय करने का एक तरीका प्रदान करेगा कि क्या अंधेरे ऊर्जा समस्या का समाधान एक नया गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत है या नहीं: हम यह देख सकते हैं कि गुच्छों में आकाशगंगाएँ एक साथ कैसे आती हैं। लेकिन अगर यह पता चला है कि गुरुत्वाकर्षण के एक नए सिद्धांत की आवश्यकता है, तो यह किस तरह का सिद्धांत होगा? सौर मंडल में पिंडों की गति का सही ढंग से वर्णन कैसे किया जा सकता है, जैसा कि आइंस्टीन के सिद्धांत को करने के लिए जाना जाता है, और अभी भी हमें ब्रह्मांड के लिए अलग-अलग भविष्यवाणी देता है जो हमें चाहिए? उम्मीदवार सिद्धांत हैं, लेकिन कोई भी मजबूर नहीं कर रहा है। तो रहस्य जारी है।

डार्क एनर्जी संभावनाओं के बीच तय करने के लिए जिस चीज की आवश्यकता होती है – अंतरिक्ष का एक गुण, एक नया गतिशील तरल पदार्थ, या गुरुत्वाकर्षण का एक नया सिद्धांत – अधिक डेटा, बेहतर डेटा है।

डार्क मैटर क्या है ?

ब्रह्माण्ड संबंधी टिप्पणियों के संयुक्त सेट के लिए ब्रह्मांड की रचना का एक सैद्धांतिक मॉडल फिटिंग करके, वैज्ञानिक उस संरचना के साथ आए हैं, जिसे हमने ऊपर वर्णित किया है, ~ 68% डार्क एनर्जी, ~ 27% डार्क मैटर, ~ 5% सामान्य पदार्थ। डार्क मैटर क्या है?

हम बहुत अधिक निश्चित हैं कि डार्क मैटर क्या नहीं है, जितना क्या है ? सबसे पहले, यह अंधेरा है, जिसका अर्थ है कि यह सितारों और ग्रहों के रूप में नहीं है जो हम देखते हैं। अवलोकन बताते हैं कि प्रेक्षणों के लिए आवश्यक 27% बनाने के लिए ब्रह्मांड में बहुत कम दृश्यमान पदार्थ हैं। दूसरा, यह सामान्य पदार्थ के काले बादलों के रूप में नहीं है, पदार्थ जो बैरियोन नामक कणों से बने होते हैं। हम यह जानते हैं क्योंकि हम उनके माध्यम से गुजरने वाले विकिरण के अवशोषण द्वारा बेरोनिक बादलों का पता लगाने में सक्षम होंगे। तीसरा, डार्क मैटर एंटीमैटर नहीं है, क्योंकि हम उस अनूठे गामा किरण को नहीं देखते हैं जो एंटीमैटर पदार्थ के साथ खत्म होने पर उत्पन्न होती है। अंत में, हम कितने गुरुत्वाकर्षण लेंस देखते हैं, इस आधार पर हम बड़ी आकाशगंगा के आकार के ब्लैक होल को नियंत्रित कर सकते हैं। पदार्थ की उच्च सांद्रता आगे दूर की वस्तुओं से उनके पास से गुजरती हुई प्रकाश को मोड़ती है, लेकिन हम यह सुझाव देने के लिए पर्याप्त लेंसिंग घटनाओं को नहीं देखते हैं कि इस तरह की वस्तुओं को आवश्यक 25% डार्क मैटर योगदान करना है।

हालांकि, इस बिंदु पर, अभी भी कुछ डार्क मैटर संभावनाएं हैं जो व्यवहार्य हैं। बैरोनिक पदार्थ अभी भी काले पदार्थ को बना सकता है यदि यह सभी भूरे रंग के बौनों या भारी तत्वों के छोटे, घने टुकड़ों में बंधा होता है। इन संभावनाओं को बड़े पैमाने पर कॉम्पैक्ट हेलो ऑब्जेक्ट्स या “मैकहो” के रूप में जाना जाता है। लेकिन सबसे आम दृश्य यह है कि डार्क मैटर बिलियोनिक नहीं है, लेकिन यह अन्य, अधिक विदेशी कणों जैसे एक्सियन या WIMPS (कमजोर इंटरेक्टिव मैसिव पार्टिकल्स) से बना है।

निष्कर्ष

उपर्युक्त विवरण से ज्ञात होता है कि को जगह हमें खाली नजर आती हैं वास्तव में वो खाली नहीं हैं बल्कि डार्क एनर्जी से भरी है अभी तक डार्क एनर्जी और डार्क मैटर का कोई ठोस प्रमाण तो वैज्ञानिकों के पास नहीं है परन्तु , वैज्ञानिकों का मानना है कि ब्रह्माण्ड के विस्तार और नए खाली स्थानों के निर्माण के लिए डार्क एनर्जी जिम्मेदार है जिसे हम देख भी नहीं सकते।

अगर आपके मन में डार्क एनर्जी या डार्क मैटर को लेकर कोई विचार हो तो कमेंट के द्वारा हम तक जरूर पहुंचाए।

Thanks for reading our article, I hope you will give me another chance to discuss new mystry.

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