क्या यह एक झूठा अलार्म है या एक खोज है जो समाधान करती है ब्रह्माण्ड विज्ञान के सबसे महान रहस्यों में से एक? किसी अध्ययन की जांच करते समय खगोलविदों के मन में यही सवाल उठता है हाल ही में प्रकाशित में जर्नल ऑफ कॉस्मोलॉजी एंड एस्ट्रोपार्टिकल फिजिक्सजो अंततः मायावी ‘डार्क मैटर’ का पता लगाने का दावा करता है।
ऐसा माना जाता है कि ब्रह्मांड के 14 अरब साल के इतिहास में अधिकांश समय डार्क मैटर अस्तित्व में रहा है। 1930 के दशक की शुरुआत में खगोलविदों ने इसकी खोज शुरू की जब स्विस खगोलशास्त्री फ्रिट्ज़ ज़्विकी ने देखा कि कोमा क्लस्टर में आकाशगंगाएँ इसमें मौजूद सामान्य पदार्थ की मात्रा के लिए बहुत तेज़ी से आगे बढ़ रही थीं। उन्होंने महसूस किया कि उनके घूमने की गति इतनी अधिक थी कि उन्हें अलग-अलग उड़ जाना चाहिए था क्योंकि उनके पास उन्हें एक साथ रखने के लिए आवश्यक गुरुत्वाकर्षण उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त पदार्थ नहीं था। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि कुछ छिपे हुए द्रव्यमान आकाशगंगाओं को बरकरार रहने के लिए आवश्यक ‘अतिरिक्त गुरुत्वाकर्षण’ प्रदान कर सकते हैं। उन्होंने इस डार्क मैटर का नाम दिया.
अदृश्य WIMPs
कण भौतिकी के मानक मॉडल के अनुसार, हमारे चारों ओर की दुनिया को बनाने वाले साधारण (बैरोनिक) पदार्थ में बेरिऑन (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) और इलेक्ट्रॉन जैसे प्राथमिक कण होते हैं, साथ ही प्रकाश जैसे विद्युत चुम्बकीय विकिरण के द्रव्यमान रहित फोटॉन भी होते हैं। बैरियन स्वयं और भी छोटे कणों से बने होते हैं जिन्हें क्वार्क और ग्लूऑन कहा जाता है। लेकिन ये सभी मूलभूत कण ज्ञात ब्रह्मांड में कुल द्रव्यमान का केवल 5% बनाते हैं। डार्क मैटर का हिस्सा 27% है, जबकि ‘डार्क एनर्जी’ नामक एक रहस्यमय बल बाकी हिस्सा बनाता है।
भौतिकविदों को यह नहीं पता है कि डार्क मैटर किससे बना है, लेकिन उनकी एक परिकल्पना एक अज्ञात प्रकार का उपपरमाण्विक कण है जिसे WIMPs कहा जाता है। यह नाम ‘कमजोर रूप से अंतःक्रिया करने वाले विशाल कणों’ का संक्षिप्त रूप है। भौतिकविदों के अनुसार, WIMP सामान्य पदार्थ के साथ मुश्किल से ही संपर्क करते हैं और किसी भी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ बिल्कुल भी नहीं। चूंकि डार्क मैटर प्रकाश को उत्सर्जित, अवशोषित या प्रतिबिंबित नहीं करता है, इसलिए खगोलविद केवल सितारों और आकाशगंगाओं जैसे दृश्यमान पदार्थ पर इसके गुरुत्वाकर्षण प्रभाव का अध्ययन कर सकते हैं।
इसे खोजने की तरकीब यह है कि इसके स्पष्ट हस्ताक्षर को देखा जाए: उच्च-ऊर्जा कण, जैसे गामा-रे फोटॉन जो तब निकलते हैं जब दो WIMP टकराते हैं और एक-दूसरे को नष्ट कर देते हैं।
नया दावा
टोक्यो विश्वविद्यालय के टोमोनोरी टोटानी ने अब फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कोप के डेटा का उपयोग करके अपने अध्ययन में ऐसे ही गामा-रे सिग्नल की पहचान करने का दावा किया है।
प्रोफेसर टोटानी ने कहा, “हमने 20 गीगा-इलेक्ट्रॉन-वोल्ट (या 20 बिलियन इलेक्ट्रॉन-वोल्ट, ऊर्जा की एक बहुत बड़ी मात्रा) की फोटॉन ऊर्जा वाली गामा किरणों का पता लगाया, जो आकाशगंगा के केंद्र की ओर एक प्रभामंडल जैसी संरचना में फैली हुई थीं।” “गामा-किरण उत्सर्जन घटक डार्क मैटर हेलो से अपेक्षित आकार से काफी मेल खाता है।”
उन्होंने कहा कि मापा गया गामा किरण ऊर्जा स्पेक्ट्रम “एक प्रोटॉन के लगभग 500 गुना द्रव्यमान वाले काल्पनिक WIMP के विनाश के लिए मॉडल भविष्यवाणियों से निकटता से मेल खाता है।”
खगोलविदों को हमेशा से पता था कि डार्क मैटर वास्तव में स्पष्ट दृष्टि से छिपा हुआ होगा और देर-सबेर वे इसे ढूंढ ही लेंगे। हालाँकि, क्या प्रोफेसर टोटानी ने इसे पाया है? विशेषज्ञों का कहना है कि बिल्कुल नहीं, क्योंकि शोध डेटा को अधिक स्वतंत्र शोधकर्ताओं द्वारा कठोर जांच और महत्वपूर्ण मूल्यांकन से गुजरना पड़ता है।
‘अतिरिक्त’ विकिरण
“जब हम एक संकेत देखते हैं जो ऐसा लगता है कि यह डार्क मैटर हो सकता है, तो हम अन्य क्षेत्रों की जांच कर सकते हैं जो डार्क मैटर में समृद्ध हैं ताकि वहां एक तुलनीय सिग्नल की तलाश की जा सके,” एमआईटी सेंटर फॉर थियोरेटिकल फिजिक्स के निदेशक और भौतिकी के प्रोफेसर ट्रेसी स्लेटियर ने ईमेल के माध्यम से इस संवाददाता को बताया।
“सिग्नल के विस्तृत गुणों का अध्ययन करने से पता चलेगा कि क्या यह डार्क मैटर से हमारी अपेक्षा के अनुरूप है या इसमें वैकल्पिक स्रोत के साथ अधिक सुसंगत लक्षण हैं। अब तक, हमारे पास ऐसे कई सिग्नल हैं जो पहली नज़र में डार्क मैटर की तरह लगते थे, लेकिन बाद में गहन विश्लेषण से पता चला कि वे एक अलग स्रोत से थे। इसके अलावा, सिग्नल का समग्र आकार वह नहीं है जो आप क्लासिक WIMP मॉडल से उम्मीद करेंगे (यह बहुत बड़ा है), और जब हम अन्य डार्क-मैटर-समृद्ध क्षेत्रों को देखने का परीक्षण करते हैं, तो हम संबंधित संकेत नहीं दिख रहा है।”
टाटा इंस्टीट्यूट ऑफ फंडामेंटल रिसर्च, मुंबई में सैद्धांतिक भौतिकी विभाग के ऋषि खत्री के अनुसार, निष्कर्ष आकाशगंगा आकाशगंगा के मॉडल से ब्रह्मांड विज्ञानियों की अपेक्षा की तुलना में विकिरण की अधिकता का पता लगाने का सुझाव देते हैं।
आकाशगंगा (केंद्र) से जुड़े दो विशाल एक्स-रे/गामा-रे बुलबुले (नीला-बैंगनी) का एक चित्रण। | फोटो साभार: नासा
“यह संभव है कि यह अधिकता डार्क मैटर के बजाय हमारी आकाशगंगा के मॉडल में किसी चीज़ की कमी की ओर इशारा कर रही हो।” प्रोफेसर खत्री ने एक ईमेल साक्षात्कार में कहा। “अध्ययन के दावों के आधार पर, हम अनुमान लगा सकते हैं कि हम आस-पास की अन्य आकाशगंगाओं से किस प्रकार के संकेत की उम्मीद कर सकते हैं और फिर इन संकेतों का निरीक्षण करने का प्रयास कर सकते हैं। डार्क मैटर का पता लगाने के बारे में पहले भी कई बार इसी तरह के दावे किए गए हैं, लेकिन जो झूठे निकले।”
अन्य स्रोतों से विकिरण
कण भौतिकी में खोजों को वैध माने जाने से पहले आम तौर पर ‘5 सिग्मा’ नामक आत्मविश्वास स्तर तक पहुंचना होता है। इस पैमाने पर नई खोज कहां खड़ी है?
प्रोफेसर खत्री ने कहा, “मॉडलिंग में अनिश्चितता को ध्यान में रखे बिना, पेपर में बताई गई अधिकता 5-सिग्मा से काफी अधिक प्रतीत होती है।” “लेखक ने मॉडलिंग अनिश्चितता को शामिल करते हुए कोई संख्या नहीं दी है। इससे आपको अंदाजा हो जाएगा कि हम अनिश्चितता (यानी त्रुटि पट्टियों पर त्रुटि) के बारे में कितने अनिश्चित हैं, जो ऐसे अध्ययनों में बहुत महत्वपूर्ण है।”
खगोलविदों के लिए एक तात्कालिक कार्य सुपरनोवा जैसे उच्च-ऊर्जा विकिरण के कुछ अन्य स्रोतों से आने वाले विकिरण, विशाल सितारों की विस्फोटक मौतों की संभावना को खारिज करना होगा; न्यूट्रॉन तारे, सुपरनोवा विस्फोटों के बाद विशाल तारों के अति सघन ढहे हुए कोर; या ब्लैक होल.
सामान्य पदार्थ की तरह, डार्क मैटर का गुरुत्वाकर्षण, पास से गुजरने वाले प्रकाश को मोड़ने का कारण बनता है, जिसे गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग कहा जाता है। इसका एक शानदार उदाहरण बुलेट क्लस्टर है, जहां आकाशगंगाओं के दो समूहों की टक्कर के परिणामस्वरूप डार्क मैटर सामान्य पदार्थ से अलग हो गया, और खगोलविद आकाशगंगाओं के चारों ओर डार्क मैटर के प्रभामंडल को इस आधार पर समझ सकते थे कि वे प्रकाश के मार्ग को कैसे मोड़ते हैं।
एलसीडीएम मॉडल
यदि निष्कर्ष जांच पर खरे उतरते हैं और यह पता चलता है कि वास्तव में एक डार्क मैटर कण पाया गया है, तो ब्रह्मांड के व्यापक रूप से स्वीकृत लैम्ब्डा-कोल्ड डार्क मैटर मॉडल को संशोधित नहीं करना पड़ेगा। ऐसा इसलिए है, क्योंकि प्रो. खत्री ने कहा, “एक नया कण जो डार्क मैटर बनाएगा, वास्तव में एलसीडीएम मॉडल में शामिल है।”
इसके बजाय, “जो हम नहीं जानते वह डार्क मैटर की सटीक प्रकृति है।”
और “यदि डार्क मैटर 500 GeV WIMP है, जैसा कि दावा किया गया है, तो अन्य डार्क मैटर कणों या सामान्य पदार्थ के साथ इसकी केवल बहुत छोटी बातचीत होने की उम्मीद की जाएगी,” प्रोफेसर स्लेटियर ने कहा। “इसलिए इसे केवल गुरुत्वाकर्षण संबंधी अंतःक्रियाओं के रूप में मानना सुरक्षित होगा, और एलसीडीएम की कई भविष्यवाणियां लगभग अपरिवर्तित रह सकती हैं।”
एक बात जो निश्चित रूप से कही जा सकती है वह यह है कि यह भव्य ब्रह्मांडीय कथा एक रोमांचक चरण में है क्योंकि खगोलविद इसके विकास और प्रकृति को समझने की कोशिश करने के लिए ब्रह्मांड के ताने-बाने को सुलझा रहे हैं।
प्रकाश चन्द्र एक विज्ञान लेखक हैं।
