ब्रह्मांड विस्तार का JWST अध्ययन ब्रह्मांडीय सिद्धांत को चुनौती की पुष्टि करता है

वेब टेलीस्कोप का ब्रह्मांड विस्तार का सबसे बड़ा अध्ययन ब्रह्मांडीय सिद्धांत को चुनौती की पुष्टि करता है

ये निष्कर्ष ब्रह्मांड के रहस्यमय विस्तार के पिछले हबल स्पेस टेलीस्कोप माप के लिए एक महत्वपूर्ण क्रॉस-चेक प्रदान करते हैं

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के नए अवलोकनों से पता चलता है कि ब्रह्मांड में एक नई विशेषता – दूरबीन माप में कोई दोष नहीं – इस दशकों पुराने रहस्य के पीछे हो सकती है कि आज ब्रह्मांड अरबों साल पहले अपनी प्रारंभिक अवस्था की तुलना में तेजी से क्यों फैल रहा है।

नया डेटा हबल स्पेस टेलीस्कोप द्वारा पास के तारों और आकाशगंगाओं के बीच की दूरी के माप की पुष्टि करता है, जो ब्रह्मांड के रहस्यमय विस्तार के माप में बेमेल को संबोधित करने के लिए एक महत्वपूर्ण क्रॉस-चेक की पेशकश करता है। हबल तनाव के रूप में जाना जाने वाला यह विसंगति सर्वश्रेष्ठ ब्रह्माण्ड विज्ञान मॉडल द्वारा भी अस्पष्ट बनी हुई है।

ब्लूमबर्ग के प्रतिष्ठित प्रोफेसर और भौतिकी और खगोल विज्ञान के प्रोफेसर नोबेल पुरस्कार विजेता और मुख्य लेखक एडम रीस ने कहा, “ब्रह्मांड की देखी गई विस्तार दर और मानक मॉडल की भविष्यवाणियों के बीच विसंगति से पता चलता है कि ब्रह्मांड की हमारी समझ अधूरी हो सकती है।” जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय। “नासा के दो प्रमुख टेलीस्कोप अब एक-दूसरे के निष्कर्षों की पुष्टि कर रहे हैं, हमें इसे अवश्य लेना चाहिए [Hubble tension] समस्या बहुत गंभीर है-यह एक चुनौती है लेकिन हमारे ब्रह्मांड के बारे में और अधिक जानने का एक अविश्वसनीय अवसर भी है।”

में प्रकाशित द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल यह शोध रीस की नोबेल पुरस्कार विजेता खोज पर आधारित है कि ब्रह्मांड का विस्तार तारों और आकाशगंगाओं के बीच अंतरिक्ष के विशाल हिस्से में व्याप्त एक रहस्यमय “अंधेरे ऊर्जा” के कारण तेज हो रहा है।

रीस की टीम ने ब्रह्मांड की विस्तार दर के हबल टेलीस्कोप के माप को सत्यापित करने के लिए अंतरिक्ष में अपने पहले दो वर्षों में एकत्र किए गए वेब डेटा के सबसे बड़े नमूने का उपयोग किया, जिसे हबल स्थिरांक के रूप में जाना जाता है। उन्होंने सुपरनोवा की मेजबानी करने वाली आकाशगंगाओं की दूरी को मापने के लिए तीन अलग-अलग तरीकों का इस्तेमाल किया, जो पहले हबल टेलीस्कोप द्वारा मापी गई दूरियों पर ध्यान केंद्रित करते थे और इस संख्या के सबसे सटीक “स्थानीय” माप का उत्पादन करने के लिए जाने जाते थे। दोनों दूरबीनों के अवलोकन बारीकी से संरेखित हुए, जिससे पता चला कि हबल के माप सटीक हैं और इतनी बड़ी अशुद्धि को खारिज कर रहे हैं कि तनाव को हबल द्वारा की गई त्रुटि के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

फिर भी, हबल स्थिरांक एक पहेली बना हुआ है क्योंकि वर्तमान ब्रह्मांड के दूरबीन अवलोकनों पर आधारित माप “ब्रह्मांड विज्ञान के मानक मॉडल” का उपयोग करके किए गए अनुमानों की तुलना में उच्च मूल्य उत्पन्न करते हैं, ब्रह्मांड कैसे काम करता है इसका व्यापक रूप से स्वीकृत ढांचा ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के डेटा के साथ कैलिब्रेट किया गया है। , बड़े धमाके से बचा हुआ हल्का विकिरण।

जबकि मानक मॉडल लगभग 67-68 किलोमीटर प्रति सेकंड प्रति मेगापार्सेक का हबल स्थिरांक उत्पन्न करता है, दूरबीन अवलोकनों पर आधारित माप नियमित रूप से 73 किमी/सेकेंड/एमपीसी के औसत के साथ 70 से 76 का उच्च मान देते हैं। इस बेमेल ने एक दशक से भी अधिक समय से ब्रह्मांड विज्ञानियों को भ्रमित कर रखा है क्योंकि 5-6 किमी/सेकेंड/एमपीसी का अंतर इतना बड़ा है कि इसे केवल माप या अवलोकन तकनीक की खामियों से समझाया नहीं जा सकता है। (मेगापारसेक बड़ी दूरियां हैं। प्रत्येक 3.26 मिलियन प्रकाश वर्ष है, और एक प्रकाश वर्ष वह दूरी है जो प्रकाश एक वर्ष में तय करता है: 9.4 ट्रिलियन किलोमीटर या 5.8 ट्रिलियन मील।)

रीस की टीम की रिपोर्ट के अनुसार, चूंकि वेब का नया डेटा हबल के माप में महत्वपूर्ण पूर्वाग्रहों को खारिज करता है, इसलिए हबल तनाव अज्ञात कारकों या ब्रह्मांड विज्ञानियों की भौतिकी की समझ में अंतराल से उत्पन्न हो सकता है, जिसे अभी तक खोजा नहीं जा सका है।

अध्ययन पर जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय में कार्यरत स्नातक छात्र सियांग ली ने कहा, “वेब डेटा पहली बार ब्रह्मांड को उच्च परिभाषा में देखने जैसा है और वास्तव में माप के सिग्नल-टू-शोर में सुधार करता है।”

नए अध्ययन में हबल की पूरी आकाशगंगा के लगभग एक तिहाई नमूने को शामिल किया गया, जिसमें संदर्भ बिंदु के रूप में एनजीसी 4258 नामक आकाशगंगा की ज्ञात दूरी का उपयोग किया गया। छोटे डेटासेट के बावजूद, टीम ने प्रभावशाली सटीकता हासिल की, जिसमें हबल तनाव विसंगति के लगभग 8-9% आकार की तुलना में 2% से कम माप के बीच अंतर दिखाया गया।

ब्रह्मांडीय दूरियों को मापने के लिए सोने के मानक, सेफिड वेरिएबल्स नामक स्पंदित तारों के अपने विश्लेषण के अलावा, टीम ने कार्बन-समृद्ध सितारों और समान आकाशगंगाओं के सबसे चमकीले लाल दिग्गजों के आधार पर मापों को क्रॉस-चेक किया। वेब द्वारा अपने सुपरनोवा के साथ देखी गई सभी आकाशगंगाओं में 72.6 किमी/सेकेंड/एमपीसी का हबल स्थिरांक प्राप्त हुआ, जो उन्हीं आकाशगंगाओं के लिए हबल द्वारा पाए गए 72.8 किमी/सेकंड/एमपीसी के मान के लगभग समान है।

अध्ययन में दो समूहों के वेब डेटा के नमूने शामिल थे जो हबल स्थिरांक को परिष्कृत करने के लिए स्वतंत्र रूप से काम करते हैं, एक रीस की SH0ES टीम (सुपरनोवा, H0, डार्क एनर्जी की स्थिति के समीकरण के लिए) और एक कार्नेगी-शिकागो हबल कार्यक्रम से, जैसा कि साथ ही अन्य टीमों से भी. संयुक्त माप हबल टेलीस्कोप सेफिड सितारों का उपयोग करके मापी गई दूरियों की सटीकता के बारे में अब तक का सबसे सटीक निर्धारण करते हैं, जो हबल स्थिरांक को निर्धारित करने के लिए मौलिक हैं।

हालाँकि हबल स्थिरांक का सौर मंडल, पृथ्वी या दैनिक जीवन पर कोई व्यावहारिक प्रभाव नहीं पड़ता है, लेकिन यह बेहद बड़े पैमाने पर ब्रह्मांड के विकास को प्रकट करता है, जिसमें अंतरिक्ष के विशाल क्षेत्र दूर की आकाशगंगाओं को किशमिश की तरह एक दूसरे से दूर खींचते और धकेलते हैं। बढ़ते आटे में. यह एक प्रमुख मूल्य है जिसका उपयोग वैज्ञानिक ब्रह्मांड की संरचना का मानचित्रण करने, बिग बैंग के 13-14 अरब वर्ष बाद इसकी स्थिति के बारे में अपनी समझ को गहरा करने और ब्रह्मांड के अन्य मूलभूत पहलुओं की गणना करने के लिए करते हैं।

हबल तनाव को हल करने से हाल के वर्षों में प्रकाश में आए मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल के साथ अधिक विसंगतियों में नई अंतर्दृष्टि सामने आ सकती है, जॉन्स हॉपकिन्स ब्रह्माण्डविज्ञानी मार्क कामिओनकोव्स्की ने कहा, जिन्होंने हबल स्थिरांक की गणना करने में मदद की और हाल ही में इसके लिए एक संभावित नई व्याख्या विकसित करने में मदद की है। तनाव।

मानक मॉडल आकाशगंगाओं के विकास, बड़े धमाके से ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि, ब्रह्मांड में रासायनिक तत्वों की प्रचुरता और भौतिकी के ज्ञात नियमों के आधार पर कई अन्य प्रमुख टिप्पणियों की व्याख्या करता है। हालाँकि, यह डार्क मैटर और डार्क एनर्जी की प्रकृति को पूरी तरह से स्पष्ट नहीं करता है, ब्रह्मांड के रहस्यमय घटक इसके 96% गठन और त्वरित विस्तार के लिए जिम्मेदार माने जाते हैं।

कामिओनकोव्स्की ने कहा, “हबल तनाव के लिए एक संभावित स्पष्टीकरण यह होगा कि प्रारंभिक ब्रह्मांड की हमारी समझ में कुछ कमी थी, जैसे कि पदार्थ का एक नया घटक-प्रारंभिक डार्क एनर्जी-जिसने बड़े धमाके के बाद ब्रह्मांड को अप्रत्याशित झटका दिया।” , जो नए अध्ययन में शामिल नहीं था। “और अन्य विचार भी हैं, जैसे अजीब डार्क मैटर गुण, विदेशी कण, बदलते इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान, या प्राइमर्डियल चुंबकीय क्षेत्र जो चाल कर सकते हैं। सिद्धांतकारों के पास बहुत रचनात्मक होने का लाइसेंस है।”

अन्य लेखक ड्यूक विश्वविद्यालय के डैन स्कोलनिक और तियानरुई वू हैं; गगनदीप एस. आनंद, स्टेफ़ानो कैसर्टानो, और स्पेस टेलीस्कोप साइंस इंस्टीट्यूट के राचेल बीटन; लुईस ब्रुवल, वेनलोंग युआन, युकेई एस. मुराकामी, ग्रीम ई. एडिसन, और जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय के चार्ल्स बेनेट; NSF NOIRLab के लुकास एम. मैक्री; द सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स हार्वर्ड एंड स्मिथसोनियन की कैरोलिन डी. हुआंग; रटगर्स के सौरभ झा, द स्टेट यूनिवर्सिटी ऑफ़ न्यू जर्सी; बोस्टन विश्वविद्यालय के डिलन ब्राउट; इकोले पॉलिटेक्निक फ़ेडेरेल डी लॉज़ेन के रिचर्ड आई. एंडरसन; कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के एलेक्सी वी. फ़िलिपेंको; और क्वींसलैंड विश्वविद्यालय, ब्रिस्बेन के एंथोनी कैर।