डार्क एनर्जी: ब्रह्मांड में सबसे बड़ा रहस्य

पिछले चार वर्षों से सप्ताह में सात दिन, फरवरी से नवंबर तक, दो शोधकर्ताओं ने थर्मल अंडरवियर और बाहरी कपड़ों के साथ खुद को स्तरित किया है, ऊन, फलालैन, डबल दस्ताने, डबल मोजे, गद्देदार चौग़ा और झालरदार लाल रंग के कपड़े के साथ, खुद को ममीज़ करते हुए जब तक वे जुड़वां मिशेलिन पुरुषों की तरह दिखते हैं। फिर वे बाहर कदम रखते हैं, एक माइनस -100-डिग्री फ़ारेनहाइट फ़ीचरलेस लैंडस्केप के लिए एक साइंस स्टेशन (फ़ॉस्बॉल, फिटनेस सेंटर, 24-घंटे कैफेटेरिया) की गर्मजोशी और आधुनिक उपयुक्तताओं का व्यापार करते हुए, कंसास की तुलना में और ग्रह पर सबसे ठंडे स्थानों में से एक है। वे बर्फ और बर्फ के एक पठार के पार, लगभग एक मील तक अंधेरे में रगड़ते हैं, जब तक वे विचार नहीं करते हैं, किसी भी हाथों की जेब के मुकाबले अधिक सितारों की पृष्ठभूमि के खिलाफ, कभी भी देखा है, दक्षिण ध्रुव टेलीस्कोप की विशाल डिस्क का सिल्हूट।, जहां वे ब्रह्मांड में सबसे बड़ी पहेली को हल करने के लिए एक वैश्विक प्रयास में शामिल होते हैं: इसमें से अधिकांश क्या बना है।

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हजारों सालों से हमारी प्रजाति ने रात के आकाश का अध्ययन किया है और सोचा है कि क्या कुछ और है। पिछले साल हमने गैलीलियो के उत्तर की 400 वीं वर्षगांठ मनाई: हाँ। गैलीलियो ने एक नए उपकरण, दूरबीन को आकाश में प्रशिक्षित किया और उन वस्तुओं को देखा जिन्हें किसी अन्य व्यक्ति ने कभी नहीं देखा था: सैकड़ों तारे, चंद्रमा पर पर्वत, बृहस्पति के उपग्रह। तब से हमने अन्य तारों के चारों ओर 400 से अधिक ग्रहों, हमारी आकाशगंगा में 100 अरब सितारों, सैकड़ों अरब आकाशगंगाओं को अपने से परे पाया है, यहां तक कि बेहोश विकिरण जो बिग बैंग की गूंज है।

अब वैज्ञानिकों को लगता है कि ब्रह्मांड की यह असाधारण जनगणना भी पाँच-ग्रह ब्रह्मांडों की तरह पुरानी हो सकती है, जो गैलीलियो को पूर्वजों से विरासत में मिली थी। खगोलविदों ने साक्ष्य संकलित किए हैं कि हमने हमेशा वास्तविक ब्रह्मांड के बारे में क्या सोचा है - मैं, आप, यह पत्रिका, ग्रह, तारे, आकाशगंगाएं, अंतरिक्ष में सभी मामले — वास्तव में जो कुछ भी है, उसका मात्र 4 प्रतिशत प्रतिनिधित्व करता है। बाकी वे कहते हैं, बेहतर शब्द की चाह के लिए, अंधेरा: 23 प्रतिशत कुछ ऐसा है जिसे वे डार्क मैटर कहते हैं, और 73 प्रतिशत कुछ और भी रहस्यमय है, जिसे वे डार्क एनर्जी कहते हैं।

कैलिफ़ोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ़ टेक्नोलॉजी के कॉस्मोलॉजिस्ट शॉन कैरोल ने कहा, "हमारे पास ब्रह्मांड की पूरी सूची है, " उन्होंने कहा, "और इसका कोई मतलब नहीं है।"

वैज्ञानिकों के पास कुछ विचार हैं कि डार्क मैटर क्या हो सकता है - विदेशी और अभी भी काल्पनिक कण- लेकिन उनके पास अंधेरे ऊर्जा के बारे में शायद ही कोई सुराग है। 2003 में, नेशनल रिसर्च काउंसिल ने "व्हाट इज़ नेचर ऑफ़ डार्क एनर्जी?" को सूचीबद्ध किया जो आने वाले दशकों की सबसे प्रमुख वैज्ञानिक समस्याओं में से एक है। कमेटी के प्रमुख ने रिपोर्ट लिखी, यूनिवर्सिटी ऑफ शिकागो के कॉस्मोलॉजिस्ट माइकल एस। टर्नर ने आगे कहा, "सभी विज्ञानों में सबसे गहरा रहस्य है।"

इसे हल करने के प्रयास ने खगोलविदों की एक पीढ़ी को भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान के पुनर्जागरण में प्रतिद्वंद्वी बनाने के लिए प्रेरित किया है और शायद पडुआ में एक शरद ऋतु की शाम को शुरू की गई क्रांति गैलीलियो को पार कर जाएगी। वे एक गहरी विडंबना के साथ सामने आ रहे हैं: यह स्वयं दृष्टि है जिसने हमें लगभग पूरे ब्रह्मांड को अंधा कर दिया है। और इस अंधेपन की मान्यता ने, बदले में हमें यह पूछने के लिए प्रेरित किया, जैसे कि पहली बार: यह ब्रह्मांड क्या कहलाता है?

1970 के दशक में वैज्ञानिक इस बात पर आम सहमति पर पहुंच गए कि ब्रह्मांड में आंख से मिलने की तुलना में अधिक था। हमारी आकाशगंगा के कंप्यूटर सिमुलेशन में, मिल्की वे, सिद्धांतकारों ने पाया कि केंद्र धारण नहीं करेगा- जो हम इसे देख सकते हैं, उसके आधार पर, हमारी आकाशगंगा में हर चीज को रखने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान नहीं है। जैसा कि यह घूमता है, इसे हर दिशा में तारों और गैस को विघटित करना चाहिए। या तो एक सर्पिल आकाशगंगा जैसे कि मिल्की वे गुरुत्वाकर्षण के नियमों का उल्लंघन करती है, या उससे निकलने वाले प्रकाश - गैस के विशाल चमकते बादलों और असंख्य तारों से - आकाशगंगा के द्रव्यमान का एक गलत संकेत है।

लेकिन क्या होगा अगर आकाशगंगा के द्रव्यमान का कुछ हिस्सा प्रकाश को विकीर्ण न करे? यदि सर्पिल आकाशगंगाओं में इस तरह के रहस्य जन पर्याप्त होते हैं, तो वे अच्छी तरह से गुरुत्वाकर्षण के नियमों का पालन कर सकते हैं। खगोलविदों ने अदृश्य द्रव्यमान को "डार्क मैटर" करार दिया।

"किसी ने भी हमें यह नहीं बताया कि सभी पदार्थ विकीर्ण हो गए, " वेरा रुबिन, एक खगोलशास्त्री, जिनकी आकाशगंगा के घूर्णन की टिप्पणियों ने अंधेरे पदार्थ के लिए सबूत प्रदान किए हैं, ने कहा है। "हम सिर्फ यह मानते हैं कि यह किया था।"

डार्क मैटर को समझने के प्रयास ने अगले दो दशकों तक खगोल विज्ञान को बहुत परिभाषित किया। हो सकता है कि खगोलविदों को पता न हो कि डार्क मैटर क्या है, लेकिन इसकी मौजूदगी का जिक्र करते हुए उन्हें एक नए तरीके से एक शाश्वत सवाल करने की अनुमति दी: ब्रह्मांड का भाग्य क्या है?

वे पहले से ही जानते थे कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है। 1929 में, खगोलविद एडविन हबल ने पता लगाया था कि दूर की आकाशगंगाएँ हमसे दूर जा रही थीं और उन्हें जितना दूर जाना था, उतनी ही तेज़ी से वे पीछे हटती दिख रही थीं।

यह एक कट्टरपंथी विचार था। आलीशान रूप से अपरिवर्तित जीवन के बावजूद, जो ब्रह्मांड एक बार दिखाई दिया था, वह वास्तव में एक फिल्म की तरह समय में जीवित था। विस्तार और ब्रह्मांड की फिल्म को अंतत: अनंत घनत्व और ऊर्जा की स्थिति तक पहुंचा देगा - जिसे खगोलशास्त्री बिग बैंग कहते हैं। लेकिन क्या होगा अगर आप तेजी से आगे की ओर हिट करें? कहानी कैसे खत्म होगी?

ब्रह्मांड पदार्थ से भरा है, और पदार्थ गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से अन्य पदार्थ को आकर्षित करता है। खगोलविदों ने तर्क दिया कि सभी चीजों के बीच आपसी आकर्षण ब्रह्मांड के विस्तार को धीमा कर रहा होगा। लेकिन वे नहीं जानते थे कि अंतिम परिणाम क्या होगा। क्या गुरुत्वाकर्षण प्रभाव इतना बलशाली होगा कि ब्रह्मांड अंतत: एक निश्चित दूरी तय कर लेगा, रुक जाएगा और हवा में उछली गई गेंद की तरह उलट जाएगा? या यह इतना मामूली होगा कि ब्रह्मांड अपनी मुट्ठी से बच जाएगा और पृथ्वी के वायुमंडल को छोड़ने वाले रॉकेट की तरह विस्तार करना कभी बंद नहीं करेगा? या हम एक बेहद संतुलित ब्रह्मांड में रहते थे, जिसमें गुरुत्वाकर्षण विस्तार के एक गोल्डिलॉक्स दर को सुनिश्चित करता है न तो बहुत तेज और न ही बहुत धीमी गति से - इसलिए ब्रह्मांड अंततः एक आभासी ठहराव पर आ जाएगा?

काले पदार्थ के अस्तित्व को मानते हुए और कि गुरुत्वाकर्षण का नियम सार्वभौमिक है, खगोल भौतिकीविदों की दो टीमों- एक का नेतृत्व शाऊल पर्लमटर द्वारा किया गया, लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी में, दूसरा ब्रायन श्मिट द्वारा, ऑस्ट्रेलियाई नेशनल यूनिवर्सिटी में - भविष्य का निर्धारण करने के लिए किया गया। ब्रह्माण्ड का। 1990 के दशक के दौरान प्रतिद्वंद्वी टीमों ने ब्रह्मांड के विकास का अनुमान लगाने के लिए उन असामान्य रूप से उज्ज्वल, अल्पकालिक दूर की वस्तुओं का उपयोग करते हुए कई विस्फोट सितारों, या सुपरनोवा का विश्लेषण किया। वे जानते थे कि सुपरनोवा पूरे ब्रह्मांड में विभिन्न बिंदुओं पर कितने चमकीले दिखाई देने चाहिए अगर विस्तार की दर एक समान हो। सुपरनोवा वास्तव में कितना उज्ज्वल दिखाई देते हैं, इसकी तुलना करके, खगोलविदों को लगा कि वे यह निर्धारित कर सकते हैं कि ब्रह्मांड का विस्तार कितना धीमा हो रहा था। लेकिन खगोलविदों के आश्चर्य की बात है, जब वे ब्रह्मांड में आधे रास्ते तक दिखते थे, छह या सात बिलियन प्रकाश-वर्ष दूर, उन्होंने पाया कि सुपरनोवा उज्ज्वल नहीं थे - और इसलिए निकट-अपेक्षा से अधिक थे। वे धुंधले थे - अर्थात, अधिक दूर। दोनों टीमों ने निष्कर्ष निकाला कि ब्रह्मांड का विस्तार धीमा नहीं है। यह तेजी से बढ़ रहा है।

उस खोज का निहितार्थ क्षणिक था: इसका मतलब था कि ब्रह्मांड के विकास में प्रमुख बल गुरुत्वाकर्षण नहीं है। यह है ... कुछ और। दोनों टीमों ने 1998 में अपने निष्कर्षों की घोषणा की। टर्नर ने "कुछ" उपनाम दिया: अंधेरे ऊर्जा। यह अटक गया। तब से, खगोलविदों ने पृथ्वी के छोर तक अंधेरे ऊर्जा के रहस्य का पीछा किया है - शाब्दिक रूप से।

"बर्कले एस्ट्रोफिजिसिस्ट के कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के विलियम होल्ज़ापेल कहते हैं, " दक्षिण ध्रुव का पृथ्वी पर सबसे कठोर वातावरण है, लेकिन सबसे अधिक सौम्य भी है, जब मैं दक्षिण पोलिस टेलीस्कोप (एसपीटी) में साइट का प्रमुख शोधकर्ता था।

वह मौसम का जिक्र नहीं कर रहा था, हालांकि क्रिसमस और नए साल के दिन के बीच सप्ताह में - दक्षिणी गोलार्ध में शुरुआती गर्मियों में, सूर्य घड़ी के चारों ओर चमकता था, तापमान बमुश्किल एक अंक (और एक दिन भी शून्य से टूट गया था) ), और हवा ज्यादातर शांत थी। होल्ज़फ़ेल ने नेशनल साइंस फाउंडेशन के अमुंडसेन-स्कॉट साउथ पोल स्टेशन (पोल के पारंपरिक स्थल से एक स्नोबॉल का थ्रो, जो कि, हाँ, एक पोल है) से दूरबीन से जींस और रनिंग शूज़ पहनकर चलता बना। एक दोपहर टेलिस्कोप की प्रयोगशाला की इमारत इतनी गर्म हो गई कि चालक दल ने एक दरवाजा खोल दिया।

लेकिन एक खगोलविद के दृष्टिकोण से, जब तक कि सूर्य नीचे नहीं जाता है और नीचे रहता है - मार्च सितंबर तक - दक्षिण ध्रुव को "सौम्य" मिलता है।

होलज़ापेल कहते हैं, "यह छह महीने का निर्बाध डेटा है।" ऑस्ट्रल शरद ऋतु और सर्दियों के 24 घंटे के अंधेरे के दौरान, दूरबीन खगोल विज्ञान के लिए त्रुटिहीन परिस्थितियों में नॉनस्टॉप संचालित करती है। वायुमंडल पतला है (ध्रुव समुद्र तल से 9, 300 फीट से अधिक है, जिनमें से 9, 000 बर्फ हैं)। उगते और अस्त होते सूर्य के ताप और शीतलन प्रभाव के अभाव के कारण वातावरण भी स्थिर है; ध्रुव के पास पृथ्वी पर कुछ शांत हवाएं हैं, और वे लगभग हमेशा एक ही दिशा से उड़ते हैं।

दूरबीन के लिए शायद सबसे महत्वपूर्ण, हवा असाधारण रूप से शुष्क है; तकनीकी रूप से, अंटार्कटिका एक रेगिस्तान है। (फंसे हुए हाथों को ठीक होने में कई हफ्ते लग सकते हैं, और पसीना वास्तव में एक स्वच्छता का मुद्दा नहीं है, इसलिए पानी को संरक्षित करने के लिए सप्ताह में दो बारिश के लिए प्रतिबंध एक समस्या नहीं है। जैसा कि एक पोल दिग्गज ने मुझसे कहा था, “जिस पल आप जाते हैं। क्राइस्टचर्च [न्यूजीलैंड] पर सीमा शुल्क के माध्यम से, जब आपको शॉवर की आवश्यकता होगी। ") एसपीटी माइक्रोवेव का पता लगाता है, जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का एक हिस्सा है जो विशेष रूप से जल वाष्प के प्रति संवेदनशील है। ह्यूमिड हवा माइक्रोवेव को अवशोषित कर सकती है और उन्हें दूरबीन तक पहुंचने से रोक सकती है, और नमी अपने स्वयं के विकिरण का उत्सर्जन करती है, जिसे ब्रह्मांडीय संकेतों के रूप में गलत समझा जा सकता है।

इन समस्याओं को कम करने के लिए, सूक्ष्म और सूक्ष्म तरंगों का विश्लेषण करने वाले खगोलविदों ने दक्षिणी ध्रुव को दूसरा घर बना लिया है। उनके उपकरण डार्क सेक्टर में निवास करते हैं, इमारतों का एक तंग समूह जहां प्रकाश और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अन्य स्रोतों को न्यूनतम रखा जाता है। (आस-पास के क्षेत्र में भूकंपीय अनुसंधान, और स्वच्छ वायु क्षेत्र, जलवायु परियोजनाओं के लिए, शांत क्षेत्र हैं।)

खगोलविदों का कहना है कि अधिक प्राचीन परिस्थितियों को देखने के लिए, उन्हें बाह्य अंतरिक्ष में जाना होगा - एक तेजी से अधिक महंगा प्रस्ताव, और एक यह कि नासा आमतौर पर तब तक पीछा करना पसंद नहीं करता जब तक कि पृथ्वी पर विज्ञान आसानी से नहीं हो सकता। (नासा के एक सलाहकार के अनुसार, एक डार्क एनर्जी सैटेलाइट 1999 से ड्रॉइंग बोर्ड पर है और पिछले साल "बैक टू स्क्वेयर वन" चला गया है।) कम से कम पृथ्वी पर, अगर कोई उपकरण गलत हो जाता है, तो आप डॉन ' इसे ठीक करने के लिए स्पेस शटल को कमांड करने की आवश्यकता नहीं है।

संयुक्त राज्य अमेरिका ने 1956 से ध्रुव पर एक साल की उपस्थिति बनाए रखी है, और अब तक नेशनल साइंस फाउंडेशन के यूएस अंटार्कटिक कार्यक्रम ने वहां जीवन को ठीक कर दिया है, ठीक है, एक विज्ञान। 2008 तक, इस स्टेशन को एक जियोडेसिक गुंबद में रखा गया था जिसका मुकुट अभी भी बर्फ के ऊपर दिखाई दे रहा है। नया बेस स्टेशन एक दूरदराज के चौकी से अधिक छोटे क्रूज जहाज जैसा दिखता है और सभी निजी तिमाहियों में 150 से अधिक सोता है। दो मंजिलों को पंक्ति में रखने वाले पोरथोल के माध्यम से, आप किसी क्षितिज को किसी भी महासागर के समान कृत्रिम रूप से समतल कर सकते हैं। नया स्टेशन लिफ्टों पर टिकी हुई है, जैसे कि बर्फ जमा हो जाती है, इसे दो पूर्ण कहानियों को जैक करने की अनुमति देता है।

इस अति-शुष्क क्षेत्र में बर्फबारी कम से कम हो सकती है, लेकिन जो महाद्वीप के किनारों से उड़ती है, वह अभी भी एक गड़बड़ कर सकती है, जिससे एसपीटी के शीतकालीन-ओवर चालक दल के लिए अधिक सांसारिक कार्यों में से एक बन जाएगा। अंधेरे महीनों के दौरान सप्ताह में एक बार, जब स्टेशन की आबादी लगभग 50 तक सिकुड़ जाती है, दो ऑन-साइट एसपीटी शोधकर्ताओं को दूरबीन के 33-फुट चौड़ा माइक्रोवेव डिश में चढ़ना पड़ता है और इसे साफ करना पड़ता है। टेलीस्कोप डेटा इकट्ठा करता है और इसे दूर के शोधकर्ताओं के डेस्कटॉप पर भेजता है। दो "शीतकालीन-ओवर" अपने दिन डेटा पर काम करने में बिताते हैं, साथ ही, इसका विश्लेषण भी करते हैं जैसे कि वे घर वापस आ गए थे। लेकिन जब टेलीस्कोप एक ग्लिच को टक्कर मारता है और उनके लैपटॉप पर अलार्म बजता है, तो उन्हें यह पता लगाना होगा कि समस्या क्या है - तेज।

2008 के दो शीतकालीन ओवरों में से एक, कीथ वेंडरलिंडे कहते हैं, "समय के एक घंटे में हजारों डॉलर का समय नष्ट होता है।" “हमेशा छोटी चीजें होती हैं। एक पंखा टूट जाएगा क्योंकि यह बहुत सूख गया है, सभी स्नेहन चले जाते हैं। और फिर कंप्यूटर ओवरहीट हो जाएगा और खुद को बंद कर देगा, और अचानक हम नीचे आ गए हैं और हमें पता नहीं क्यों। "उस बिंदु पर, पर्यावरण ऐसा" सौम्य "प्रतीत नहीं हो सकता है। मार्च से अक्टूबर तक कोई भी उड़ान दक्षिण ध्रुव से नहीं जाती है (न ही कोई प्लेन का इंजन ऑइल जेलेटिनाइज़ करेगा), इसलिए अगर विंटर-ओवर जो भी टूटा हुआ है उसे ठीक नहीं कर सकते हैं, यह टूट गया है - जो अभी तक नहीं हुआ है।

अधिकांश विज्ञानों से अधिक, खगोल विज्ञान दृष्टि की भावना पर निर्भर करता है; इससे पहले कि खगोलविदों को एक पूरे के रूप में ब्रह्मांड को फिर से मिलाया जा सके, उन्हें पहले यह पता लगाना होगा कि अंधेरे भागों को कैसे देखा जाए। यह जानने के बाद कि डार्क मैटर ब्रह्मांड के ढांचे की बनावट के बारे में सोचने में मदद करेगा। यह जानने के बाद कि अंधेरे ऊर्जा क्या है, यह सोचने में वैज्ञानिकों को मदद मिलेगी कि समय के साथ यह संरचना कैसे विकसित हुई है और यह कैसे विकसित होती रहेगी।

वैज्ञानिकों के पास अंधेरे पदार्थ की रचना के लिए उम्मीदवारों के एक जोड़े हैं - तटस्थ कणों और अक्षों नामक काल्पनिक कण। हालांकि, डार्क एनर्जी के लिए यह चुनौती है कि वह यह न समझे कि यह कैसा है। विशेष रूप से, खगोलविद जानना चाहते हैं कि अंतरिक्ष और समय पर अंधेरे ऊर्जा बदलती है या क्या यह स्थिर है। इसका अध्ययन करने का एक तरीका तथाकथित बेरोन ध्वनिक दोलनों को मापना है। जब ब्रह्मांड अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में था, केवल 379, 000 साल पुराना था, तो यह फोटॉन (प्रकाश के पैकेट) से अलग करने के लिए बेरोन (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने कण) के लिए पर्याप्त रूप से ठंडा हो गया। इस अलगाव ने एक छाप छोड़ दी - जिसे कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड कहा जाता है - जिसे आज भी पहचाना जा सकता है। इसमें ध्वनि तरंगें ("ध्वनिक दोलन") शामिल हैं जो शिशु ब्रह्मांड के माध्यम से आती हैं। उन दोलनों की चोटियाँ उन क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व करती हैं जो ब्रह्मांड के बाकी हिस्सों की तुलना में थोड़ा सघन थे। और क्योंकि पदार्थ गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से पदार्थ को आकर्षित करता है, उन क्षेत्रों में भी वृद्ध ब्रह्मांड के रूप में घनीभूत हुआ, पहले आकाशगंगाओं में और फिर आकाशगंगाओं के समूहों में जमा हुआ। यदि खगोलविदों ने ब्रह्मांड के इतिहास के विभिन्न चरणों में आकाशगंगाओं के वितरण के साथ मूल ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के दोलनों की तुलना की है, तो वे ब्रह्मांड के विस्तार की दर को माप सकते हैं।

अंधेरे ऊर्जा को परिभाषित करने के लिए एक अन्य दृष्टिकोण में गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग नामक एक विधि शामिल है। सामान्य सापेक्षता के अल्बर्ट आइंस्टीन के सिद्धांत के अनुसार, अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करने वाले प्रकाश का एक बीम पदार्थ के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के कारण झुकता दिखाई देता है। (वास्तव में, यह अंतरिक्ष ही है जो झुकता है, और प्रकाश बस सवारी के लिए साथ जाता है।) यदि आकाशगंगाओं के दो क्लस्टर दृष्टि की एक पंक्ति के साथ झूठ बोलते हैं, तो अग्रभूमि क्लस्टर लेंस के रूप में कार्य करेगा जो पृष्ठभूमि क्लस्टर से आने वाले प्रकाश को विकृत करता है। यह विरूपण खगोलविदों को अग्रभूमि क्लस्टर का द्रव्यमान बता सकता है। ब्रह्मांड के विभिन्न भागों में लाखों आकाशगंगाओं का नमूना लेने से, खगोलविदों को उस दर का अनुमान लगाने में सक्षम होना चाहिए जिस पर आकाशगंगाओं ने समय के साथ गुच्छों में चढ़ाई की है, और बदले में यह दर उन्हें बताएगी कि ब्रह्मांड अपने इतिहास में विभिन्न बिंदुओं पर कितनी तेजी से विस्तारित हुआ है।

दक्षिण ध्रुव टेलिस्कोप एक तीसरी तकनीक का उपयोग करता है, जिसे सूर्य्येव-ज़ेल्डोविच प्रभाव कहा जाता है, जिसे दो सोवियत भौतिकविदों के नाम पर रखा गया है, जो ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि पर आकर्षित करता है। यदि बाद वाला एक फोटॉन एक क्लस्टर में गर्म गैस के साथ संपर्क करता है, तो यह ऊर्जा में मामूली वृद्धि का अनुभव करता है। इस ऊर्जा का पता लगाने से खगोलविदों को उन समूहों का नक्शा बनाने और ब्रह्मांड के इतिहास में उनके विकास पर अंधेरे ऊर्जा के प्रभाव को मापने की अनुमति मिलती है। वह, कम से कम, आशा है। “समुदाय के बहुत से लोग विकसित हुए हैं जो मुझे लगता है कि एक स्वस्थ संदेह है। वे कहते हैं, 'यह बहुत अच्छा है, लेकिन हमें पैसे दिखाओ, ' 'होलज़ापेल कहते हैं। "और मुझे लगता है कि एक या दो साल के भीतर, हम ऐसा करने में सक्षम होने की स्थिति में होंगे।"

एसपीटी टीम आकाशगंगा समूहों पर ध्यान केंद्रित करती है क्योंकि वे ब्रह्मांड में सबसे बड़ी संरचनाएं हैं, जिनमें अक्सर सैकड़ों आकाशगंगाएं शामिल होती हैं - वे सूर्य के द्रव्यमान का एक मिलियन अरब गुना हैं। चूंकि डार्क एनर्जी ब्रह्मांड का विस्तार करने के लिए धक्का देती है, इसलिए आकाशगंगा समूहों में कठिन समय बढ़ेगा। वे एक दूसरे से अधिक दूर हो जाएंगे, और ब्रह्मांड ठंडा और अकेला हो जाएगा।

होल्ज़ापफेल कहते हैं, "गैलेक्सी क्लस्टर" संरचना निर्माण के मामले में कोयले की खान में कैनरी की तरह हैं। " अगर डार्क मैटर का घनत्व या डार्क एनर्जी के गुणों को बदलना है, तो गुच्छों की बहुतायत "बदल जाएगी पहली चीज होगी।" दक्षिण ध्रुव टेलीस्कोप समय के साथ आकाशगंगा समूहों को ट्रैक करने में सक्षम होना चाहिए। "आप कह सकते हैं, 'इतने अरब साल पहले, कितने क्लस्टर थे, और अब कितने हैं?" होलज़ापेल कहते हैं। "और फिर उनकी तुलना अपनी भविष्यवाणियों से करें।"

फिर भी ये सभी तरीके एक चेतावनी के साथ आते हैं। वे मानते हैं कि हम गुरुत्वाकर्षण को पर्याप्त रूप से समझते हैं, जो न केवल अंधेरे ऊर्जा का विरोध करने वाला बल है, बल्कि पिछली चार शताब्दियों से भौतिकी का बहुत आधार है।

बीस बार एक सेकंड, न्यू मैक्सिको के सैक्रामेंटो पर्वत में एक लेजर उच्च का लक्ष्य 239, 000 मील दूर चंद्रमा पर प्रकाश की एक नाड़ी है। बीम का लक्ष्य तीन सूटकेस-आकार के रिफ्लेक्टरों में से एक है जो चार दशक पहले चंद्र सतह पर अपोलो अंतरिक्ष यात्रियों ने लगाए थे। बीम से फोटो दर्पण से उछलते हैं और न्यू मैक्सिको लौट आते हैं। कुल यात्रा-यात्रा का समय: 2.5 सेकंड, कम या ज्यादा।

यह "कम या ज्यादा" सभी अंतर बनाता है। गति-से-प्रकाश की यात्रा के समय तक, अपाचे पॉइंट वेधशाला लूनर लेजर-ऑपरेशन (APOLLO) के शोधकर्ता पृथ्वी-चंद्रमा की दूरी को क्षण भर में माप सकते हैं और उत्तम परिशुद्धता के साथ चंद्रमा की कक्षा को मैप कर सकते हैं। जैसा कि पीलीया के लीनिंग टॉवर से गेंदों को गिराने की सार्वभौमिकता की जांच करने के लिए गैलीलियो की एपोक्रीफाल कहानी में, एपीओएलएलओ पृथ्वी और चंद्रमा का इलाज करता है जैसे सूर्य के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में दो गेंदें गिरती हैं। बाल्टीमोर में स्पेस टेलीस्कोप साइंस इंस्टीट्यूट के एक खगोल वैज्ञानिक मारियो लिवियो ने इसे "बिल्कुल अविश्वसनीय प्रयोग" कहा है, अगर चंद्रमा की कक्षा आइंस्टीन की भविष्यवाणियों से थोड़ी सी भी विचलन प्रदर्शित करती है, तो वैज्ञानिकों को अपने समीकरणों पर पुनर्विचार करना पड़ सकता है - और शायद यहां तक कि। डार्क मैटर और डार्क एनर्जी का अस्तित्व।

"अब तक, आइंस्टीन पकड़े हुए हैं, " एपीओएलएलओ के प्रमुख पर्यवेक्षकों में से एक, खगोल विज्ञानी रसेट मैकमिलन कहते हैं, क्योंकि उनकी पांच साल की परियोजना आधे रास्ते से गुजरती है।

भले ही आइंस्टीन धारण नहीं कर रहे थे, शोधकर्ताओं को पहले अन्य संभावनाओं को खत्म करना होगा, जैसे कि पृथ्वी, चंद्रमा या सूर्य के द्रव्यमान को मापने में त्रुटि, इससे पहले कि सामान्य सापेक्षता को एक सुधारात्मक की आवश्यकता होती है। फिर भी, खगोलविदों को पता है कि वे अपने स्वयं के जोखिम के लिए गुरुत्वाकर्षण लेते हैं। उन्होंने आकाशगंगाओं पर इसके गुरुत्वाकर्षण प्रभावों के कारण अंधेरे पदार्थ के अस्तित्व, और ब्रह्मांड के विस्तार पर इसके गुरुत्वाकर्षण-विरोधी प्रभावों के कारण अंधेरे ऊर्जा के अस्तित्व का अनुमान लगाया है। क्या होगा अगर धारणा इन जुड़वां inferences अंतर्निहित - कि हम जानते हैं कि गुरुत्वाकर्षण कैसे काम करता है - गलत है? क्या ब्रह्मांड का एक सिद्धांत प्रमाणों के लिए अंधेरे पदार्थ और अंधेरे ऊर्जा खाते को प्रस्तुत करने की तुलना में अधिक स्पष्ट हो सकता है? यह पता लगाने के लिए, वैज्ञानिक न केवल ब्रह्मांड में, बल्कि टेबलटॉप के पार भी गुरुत्वाकर्षण परीक्षण कर रहे हैं। कुछ समय पहले तक, भौतिकविदों ने गुरुत्वाकर्षण को बेहद करीब से नहीं मापा था।

"आश्चर्यजनक, यह नहीं है?" एरिक एडेलबर्गर, वाशिंगटन विश्वविद्यालय, सिएटल में एक प्रयोगशाला में हो रहे कई गुरुत्वाकर्षण प्रयोगों के समन्वयक कहते हैं। "लेकिन अगर आप इसे करने की कोशिश करते हैं तो यह आश्चर्यजनक नहीं होगा" - यदि आपने एक मिलीमीटर से कम दूरी पर गुरुत्वाकर्षण का परीक्षण करने की कोशिश की। गुरुत्वाकर्षण का परीक्षण बस दो वस्तुओं को एक दूसरे के करीब रखने और उनके बीच आकर्षण को मापने का विषय नहीं है। सभी प्रकार की अन्य चीजें एक गुरुत्वाकर्षण प्रभाव को बढ़ा सकती हैं।

"वहाँ धातु है, " एडेलबर्गर कहते हैं, पास के एक उपकरण की ओर इशारा करते हुए। "यहां पर एक पहाड़ी है" - प्रयोगशाला को घेरने वाली कंक्रीट की दीवार के कुछ बिंदु की ओर बढ़ते हुए। "वहाँ पर एक झील है।" मिट्टी में भूजल स्तर भी है, जो हर बार बारिश होने पर बदल जाता है। फिर पृथ्वी का घूमना, सूर्य की स्थिति, हमारी आकाशगंगा के दिल में अंधेरा मामला है।

पिछले एक दशक में सिएटल टीम ने छोटी और छोटी दूरी पर दो वस्तुओं के बीच गुरुत्वाकर्षण आकर्षण को 56 माइक्रोन (या एक इंच के 1/500) तक मापा है, बस यह सुनिश्चित करने के लिए कि गुरुत्वाकर्षण के लिए आइंस्टीन के समीकरण कम से कम दूरी पर सही हैं।, भी। अब तक, वे करते हैं।

लेकिन यहां तक कि आइंस्टीन ने माना कि सामान्य सापेक्षता के उनके सिद्धांत ने पूरी तरह से ब्रह्मांड की व्याख्या नहीं की है। उन्होंने अपने जीवन के अंतिम 30 वर्ष बहुत छोटे-छोटे क्वांटम यांत्रिकी के भौतिकी के साथ अपने भौतिकी के बहुत सामंजस्य स्थापित करने की कोशिश में बिताए। वह फ़ेल हो गया।

सिद्धांतकार क्वांटम यांत्रिकी के साथ सामान्य सापेक्षता को समेटने के प्रयास में सभी प्रकार की संभावनाओं के साथ आए हैं: समानांतर ब्रह्मांड, टकराते हुए ब्रह्मांड, बुलबुला ब्रह्मांड, अतिरिक्त आयाम वाले ब्रह्मांड, अनंत काल में पुन: उत्पन्न होने वाले ब्रह्मांड, जो बिग बैंग से बिग क्रंच तक बिग क्रंच करते हैं बैंग।

एडम रीस, एक खगोलशास्त्री, जिन्होंने ब्रायन श्मिट के साथ मिलकर डार्क एनर्जी की खोज में सहयोग किया था, कहते हैं कि वह हर दिन एक इंटरनेट साइट (xxx.lanl.gov/archive/astro-ph) पर नज़र डालते हैं, जहाँ वैज्ञानिक नए विचारों को देखने के लिए अपने विश्लेषण पोस्ट करते हैं वहाँ से बाहर। "उनमें से अधिकांश बहुत कूकी हैं, " वे कहते हैं। "लेकिन यह संभव है कि कोई व्यक्ति एक गहरी थ्योरी के साथ आएगा।"

इसके सभी अग्रिमों के लिए, खगोल विज्ञान एक गलत के तहत श्रम कर रहा है, यदि उचित, धारणा: आप जो देखते हैं वह वही है जो मुझे मिलता है। अब खगोलविदों को इस विचार के अनुकूल होना होगा कि ब्रह्मांड हम में से सामान नहीं है - चीजों की भव्य योजना, हमारी प्रजाति और हमारे ग्रह और हमारी आकाशगंगा और जो हमने कभी भी देखा है, वे एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी लॉरेंस क्रूस के रूप में हैं। ने कहा, "थोड़ा प्रदूषण।"

फिर भी कॉस्मोलॉजिस्ट निराश नहीं करते हैं। माइकल टर्नर कहते हैं, "वास्तव में कठिन समस्याएं बहुत अच्छी हैं, क्योंकि हम जानते हैं कि उन्हें एक पागल नए विचार की आवश्यकता होगी।" डेविस में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के एक कॉस्मोलॉजिस्ट एंड्रियास अल्ब्रेक्ट के रूप में, उन्होंने हाल ही में डार्क एनर्जी पर एक सम्मेलन में कहा: "यदि आप मेरे सामने विज्ञान के इतिहास की समयरेखा रखते हैं और मैं किसी भी समय और क्षेत्र का चयन कर सकता हूं, तो यह वह जगह है जहां मैं होना चाहता हूं।"

रिचर्ड पैनेक ने 2005 में स्मिथसोनियन के लिए आइंस्टीन के बारे में लिखा था। उनकी पुस्तक डार्क मैटर और डार्क एनर्जी 2011 में दिखाई देगी।

माइकल टर्नर ने 1998 में "डार्क एनर्जी" शब्द गढ़ा था। कोई नहीं जानता कि यह क्या है। (माइकल टर्नर के सौजन्य से)

दक्षिणी ध्रुव पर काम करने वाले वैज्ञानिक बर्फ जमा होने पर खड़ी होने वाली स्टिल्ट पर आराम करने की सुविधा में रहते हैं। (कीथ वेंडरलिंडे / नेशनल साइंस फाउंडेशन)

इंजीनियर दाना हर्ब्स दक्षिण ध्रुव की सुविधा में एक बैटरी को समायोजित करता है। (कालेज एलन / नेशनल साइंस फाउंडेशन)

वर्ष के सबसे अंधेरे आधे के दौरान कोई विमान उड़ान नहीं होने के कारण, शोधकर्ता कृत्रिम प्रकाश के तहत ताजा सब्जियां उगाकर खुद के लिए खर्च करते हैं। (बेरेन बार्नेट / द अंटार्कटिक सन)

बाहरी प्रकाश से दूर और महीनों-लंबे अंधेरे में डूबा, अंटार्कटिका का दक्षिणी ध्रुव टेलीस्कोप ब्रह्मांड के बाकी हिस्सों के अवलोकन के लिए पृथ्वी पर सबसे अच्छे स्थानों में से एक है। (कीथ वेंडरलिंडे / नेशनल साइंस फाउंडेशन)

इसे संक्षेप में कहने के लिए, ब्रह्मांड लगभग 14 अरब साल पहले बिग बैंग के साथ शुरू हुआ, तेजी से फुलाया गया और आज भी विस्तार कर रहा है। (नासा / WMAP विज्ञान टीम)

धीमा होने के बजाय, वैज्ञानिकों का कहना है, विस्तार तेज गति से हुआ है, जो अंधेरे ऊर्जा द्वारा संचालित है। शिशु ब्रह्मांड में गर्म स्थानों के इस नक्शे से पता चलता है कि बाद में कहां ध्यान केंद्रित किया और आकाशगंगाओं को जन्म दिया। (नासा / WMAP विज्ञान टीम)

रसेट मैकमिलन जैसे खगोलविद अंधेरे ऊर्जा के लिए अपने शिकार में गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करते हैं। (ग्रेटचन वान डोरेन)

न्यू मैक्सिको में अपाचे प्वाइंट वेधशाला के वैज्ञानिक बार-बार चंद्रमा पर एक लेजर बीम का लक्ष्य रखते हैं और पृथ्वी पर प्रकाश की वापसी का समय देते हैं, जिससे उन्हें चंद्रमा की दूरी एक मिलीमीटर के भीतर हो जाती है। (ग्रेटचन वान डोरेन / एस्ट्रोफिजिकल रिसर्च कंसोर्टियम)