डार्क मैटर के लिए न्यूट्रॉन स्टार टकराव का क्या मतलब है

अक्टूबर में, LIGO और उसके यूरोपीय समकक्ष, VIRGO, दो न्यूट्रॉन सितारों के बीच एक लुभावनी टक्कर से तरंगित गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखा। यह अभूतपूर्व घटना एक नए तरह के खगोल विज्ञान के लिए अभी तक एक और जीत की तरह दिखती है, जो ब्रह्मांड के कुछ सबसे गहरे रहस्यों की जांच के लिए गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उपयोग कर सकती है। लेकिन सभी उत्तेजना में, ज्यादातर लोगों ने ध्यान नहीं दिया कि कुछ मर गया था: सिद्धांतों का एक पूरा समूह जो एक ब्रह्मांड को बिना किसी अंधेरे पदार्थ के साथ प्रस्तुत करता है।

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यह सही है: LIGO समाचार का एक कम ज्ञात परिणाम यह है कि हम काले पदार्थ पर बहस के एक महत्वपूर्ण पुनरुत्थान को देखने के बारे में हो सकते हैं - सामान जो गुरुत्वाकर्षण सामग्री को दृश्य सामग्री और झुकने वाले स्थान को आकर्षित करने लगता है, लेकिन देखा नहीं जा सकता है । फ्लोरिडा विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर रिचर्ड वुडार्ड द्वारा ArXiv प्रीप्रिंट सर्वर पर पोस्ट किए गए एक पेपर के अनुसार, हालिया अवलोकन उन सिद्धांतों के एक वर्ग को स्पष्ट करता है, जो अंधेरे मामले के बिना आकाशगंगा के आकार के तराजू पर गुरुत्वाकर्षण के व्यवहार की व्याख्या करने की मांग करते हैं।

वुडार्ड ने नोट किया कि उनमें से कुछ सिद्धांत, जिन्हें संशोधित गुरुत्वाकर्षण (MOG) या संशोधित न्यूटोनियन डायनामिक्स (MOND) के रूप में जाना जाता है, भविष्यवाणी करते हैं कि गुरुत्वाकर्षण तरंगें और प्रकाश तरंगें अलग-अलग समय पर आएंगी। फिर भी LIGO ने गुरुत्वाकर्षण तरंगों और प्रकाश को एक दूसरे से लगभग 2 सेकंड के भीतर दो टकराने वाले न्यूट्रॉन तारों से उठाया। चूंकि दोनों का स्रोत 130 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर था, इसलिए लगभग 1.5 क्वाड्रिलियन में केवल 1 भाग का अंतर है। अनिवार्य रूप से, वे उसी समय पहुंचे।

जिस प्रकार के मॉडल वुडार्ड के बारे में बात कर रहे हैं- जिसे वह "डार्क मैटर एमुलेटर" कहते हैं - डार्क मैटर के प्रभावों की नकल करने के लिए, यह मानकर कि गुरुत्वाकर्षण ज्यादातर वैज्ञानिकों के विचार से अलग व्यवहार करता है। "हमारे कागज निश्चित रूप से सभी संशोधित गुरुत्वाकर्षण मॉडल को खारिज नहीं करते हैं जो अंधेरे पदार्थ के साथ फैलते हैं, " वुडार्ड ने स्पष्ट किया। "यह सिर्फ उनमें से बड़े वर्ग के लिए लागू होता है।"

फिर भी जब उन्हें एक झटका लग सकता है, तो एंटी-डार्क मैटर सिद्धांतवादी लड़ाई के बिना नीचे नहीं जा रहे हैं।

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अल्बर्ट आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत में, अंतरिक्ष को बड़े पैमाने पर वस्तुओं द्वारा घुमावदार किया जाता है। फोटॉनों का एक बीम - जिसे प्रकाश के रूप में जाना जाता है - दो बिंदुओं (जो हमेशा एक सीधी रेखा नहीं है) के बीच सबसे छोटी दूरी के साथ यात्रा करता है। सामान्य सापेक्षता कहती है कि गुरुत्वाकर्षण तरंगें और प्रकाश एक ही रेखा या मैट्रिक्स पर चलते हैं।

लेकिन जबकि सामान्य सापेक्षता को देर से बताया गया है, यह अंतिम शब्द नहीं है। गुरुत्वाकर्षण के कुछ वैकल्पिक सिद्धांतों में प्रकाश से, एक अलग पथ पर चलने वाली गुरुत्वाकर्षण तरंगें या मीट्रिक थे। इस प्रभाव को प्राप्त करने के लिए, एक संशोधित गुरुत्व सिद्धांत को यह बताना होगा कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों के मार्ग केवल हमारे द्वारा दिखाई देने वाले द्रव्य से प्रभावित होते हैं, जबकि प्रकाश (फोटॉन) दृश्य द्रव्य से प्रभावित होते हैं और जो कुछ डुप्लिकेट प्रभाव होते हैं जो कि काले पदार्थ की तरह दिखाई देते हैं।

उस परिदृश्य में, गुरुत्वाकर्षण तरंगें और प्रकाश व्यापक रूप से अलग-अलग समय पर आएंगे। लेकिन जब से LIGO ने देखा कि दोनों एक-दूसरे के इतने करीब आ गए हैं, यह सबूत के एक शक्तिशाली टुकड़े की तरह दिखता है कि गुरुत्वाकर्षण जिस तरह से आइंस्टीन के सिद्धांत का कहना है कि वह काम करता है - जो बदले में काले पदार्थ के मामले को बढ़ाएगा।

हालांकि, LIGO से बहुत पहले, कुछ भौतिक विज्ञानी काले पदार्थ से असंतुष्ट थे और उन्होंने अन्य सिद्धांतों को तैयार किया जो यह बताने की कोशिश करते थे कि खगोलविद क्या देखते हैं। सिद्धांतों का एक सेट Tensor-वेक्टर-स्केलर ग्रेविटी (TeVeS) के रूप में जाना जाता है, जो गुरुत्वाकर्षण के लिए एक अतिरिक्त क्षेत्र जोड़ता है। 2004 में जैकब बेकेनस्टीन द्वारा विकसित, पहले से ही कुछ आग के अधीन था क्योंकि यह न्युट्रीनो की तुलना में अधिक बड़े पैमाने पर की आवश्यकता थी जो भौतिकविदों ने अब तक अनुमान लगाया है, और यह हमेशा स्थिर सितारों का उत्पादन नहीं करता था। स्केलर-टेन्सर-वेक्टर-ग्रेविटी (एसटीवी) भी एक और क्षेत्र जोड़ता है, हालांकि टीईवीएस से अलग तरीके से। सिद्धांत का कहना है कि गुरुत्वाकर्षण सौर मंडल से आकाशगंगाओं और फिर आकाशगंगा समूहों तक बड़े पैमाने पर मजबूत हो जाता है। यह उन दो वर्गों के सिद्धांत हैं जो वुडार्ड कहते हैं कि नवीनतम आंकड़ों से इनकार किया जाता है।

आपको लगता है कि भौतिक विज्ञानी आखिरकार स्वीकार करेंगे कि यह काला पदार्थ बाहर है, चाहे वह किसी भी रूप में हो। सही? ठीक है, संशोधित गुरुत्वाकर्षण के समर्थकों का कहना है कि वे अभी तक नहीं किए गए हैं।

कनाडा के वाटरलू में परिधि संस्थान के एक शोधकर्ता जॉन मोफाट का कहना है कि वुडार्ड ने अपने सिद्धांत को गलत तरीके से समझा। उन्होंने कहा, "वे इस बात की कोई व्याख्या नहीं देते हैं कि मेरा एमओजी क्यों गलत है।" "यह सच है कि इन MOND सिद्धांतों को न्यूट्रॉन स्टार विलय डेटा द्वारा बाहर रखा गया है। इसलिए, ऐसा प्रतीत होता है कि मेरा MOG एकमात्र जीवित गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत है जो वर्तमान ब्रह्मांड में काले पदार्थ का पता लगाने के बिना आकाशगंगा, आकाशगंगा क्लस्टर डेटा और कॉस्मोलॉजी डेटा की व्याख्या कर सकता है। । " मोफ़त का कहना है कि उनका सिद्धांत वास्तव में भविष्यवाणी करता है कि प्रकाश और गुरुत्वाकर्षण तरंगें एक ही समय में आएंगी।

वुडार्ड ने कहा, "इस परिणाम की व्याख्या करने का सबसे अच्छा तरीका यह साबित करना नहीं है कि डार्क मैटर सही है, बल्कि यह सुनिश्चित करने के लिए भी कि अगर वे इससे निपटना चाहते हैं तो संशोधित गुरुत्वाकर्षण सिद्धांतों का निर्माण कैसे किया जाना चाहिए।"

अलग-अलग रास्ते

1970 के दशक में, दिवंगत खगोलशास्त्री वेरा रुबिन, फिर कार्नेगी इंस्टीट्यूशन में, पाया गया कि दृश्यमान पदार्थ धीमी गति से आगे नहीं बढ़ रहा था क्योंकि एक गांगेय केंद्र से बाहर जाता है (जिस तरह से ग्रह धीमी गति से चलते हैं क्योंकि एक सूर्य से दूर चला जाता है)। एक निश्चित बिंदु पर यह सभी एक ही गति से आगे बढ़ रहा था। या तो हम देख नहीं सकते आकाशगंगाओं के चारों ओर बहुत अधिक फैला हुआ द्रव्यमान था, या गुरुत्वाकर्षण उन तरीकों से व्यवहार करता था जो पहले स्पष्ट नहीं थे।

अनदेखी मामले के लिए शुरुआती स्पष्टीकरण में शामिल हैं: गैस, दुष्ट ग्रह, न्यूट्रिनो और यहां तक ​​कि ब्लैक होल। आखिरकार सभी को डार्क मैटर के वर्तमान गर्भाधान के पक्ष में छोड़ दिया गया, जैसा कि केवल गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से होता है।

फिर भी कुछ भौतिकविदों ने महसूस किया कि काले पदार्थ का विचार बहुत सुविधाजनक था, केवल गणित के काम करने के लिए कुछ का आविष्कार किया गया था। हो सकता है कि गुरुत्वाकर्षण ने अलग-अलग पैमाने पर अलग-अलग तरीके से काम किया हो, और सामान्य सापेक्षता बस इसके लिए जिम्मेदार नहीं थी, उन्होंने सिद्धांत दिया।

मोर्दहाई मिलग्रोम, इज़राइल में वेइज़मैन इंस्टीट्यूट ऑफ़ साइंस में एक एमिरिटस प्रोफेसर, शुरुआती मॉन्ड सिद्धांतकारों में से एक थे, जिन्होंने 1980 के दशक में अपना संस्करण प्रस्तावित किया था। उसके हृदय में, उसका सिद्धांत यह प्रस्तावित करता है कि गुरुत्वाकर्षण बल बदल जाता है जब गुरुत्वाकर्षण बल के कारण त्वरण एक निश्चित सीमा से नीचे हो जाता है। उन्होंने यह भी कहा कि गुरुत्वाकर्षण और प्रकाश विभिन्न मैट्रिक्स पर यात्रा करते हैं।

एक साथ लिया, इन सिद्धांतों को प्रस्तुत किया, अगर एक गंभीर खतरा नहीं है, कम से कम अंधेरे मामले के साथ समस्याओं की सूचना - अब तक।

डार्क मैटर FTW

डार्क मैटर ने सिर्फ घुमाव घुमाव की व्याख्या नहीं की। यह भी गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग की टिप्पणियों के लिए जिम्मेदार है - बड़े पैमाने पर वस्तुओं द्वारा प्रकाश के झुकने। जब हम कुछ दूर की आकाशगंगाओं को देखते हैं, तो हम उनके पीछे की वस्तुओं को देखते हैं, जैसे कि एक लेंस के माध्यम से, सामान्य सापेक्षता के अनुसार। प्रकाश एक राशि द्वारा झुका हुआ है जिसे दृश्यमान द्रव्यमान द्वारा समझाया नहीं जा सकता है। यह काले पदार्थ (या ऐसा कुछ) के लिए सबूत का एक और टुकड़ा था।

डार्क मैटर यह भी समझा सकता है कि कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड ऐसा क्यों दिखता है: यह औसत रूप से एक समान है, लेकिन छोटे पैमानों पर यह एक दम खराब है, क्योंकि एक डार्क-मैटर ब्रह्माण्ड में उम्मीद करता है। "डार्क मैटर सिद्धांतकारों के विकल्प के बारे में एक बात कभी नहीं होती है, वह यह है कि अगर आपके पास डार्क मैटर नहीं है तो आपको [कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड] में धक्कों का सामना नहीं करना पड़ेगा, " विल किन्नी कहते हैं, भौतिकी के प्रोफेसर भैंस पर विश्वविद्यालय। "मेरे ज्ञान में वैकल्पिक डार्क मैटर थ्योरीज में से कोई भी कभी भी (कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड) स्पेक्ट्रम में धक्कों के लिए कोई स्पष्टीकरण नहीं था। यह अपने आप में बताता है कि वे सिद्धांत काम नहीं कर रहे हैं।"

एक अच्छा उदाहरण बुलेट क्लस्टर है, अंतरिक्ष का एक क्षेत्र है जिसमें दो आकाशगंगा समूह टकरा रहे हैं। क्लस्टर के अवलोकन लेंसिंग प्रभाव दिखाते हैं जो इसमें दिखाई देने वाले पदार्थ के साथ नहीं होते हैं। फिर भी अगर कोई मान लेता है कि डार्क मैटर मौजूद है, लेकिन क्लस्टर के आसपास अभी तक नहीं बसा है, तो लेंसिंग डार्क मैटर थ्योरी पर फिट बैठता है।

मामला मामला के लिए

फिर भी, संशोधित गुरुत्वाकर्षण के आर्किटेक्ट उन समस्याओं से मुकाबला करते हैं जो अंधेरे पदार्थ हैं। बुलेट क्लस्टर के चारों ओर एक विसंगति है - वही जो सबसे अधिक कहेगी डार्क मैटर सिद्धांत का समर्थन करती है। कुछ टिप्पणियों के अनुसार बुलेट क्लस्टर बहुत तेजी से बढ़ रहा है; यहां तक ​​कि काले पदार्थ को मान्यताओं को "गलत" माना जाता है। इसके अलावा, डार्क मैटर संशोधित गुरुत्वाकर्षण की तुलना में कुछ आकाशगंगाओं की रोटेशन गति की भविष्यवाणी करता है।

इसके अलावा, कुछ आकाशगंगाएँ जो कम दृश्यमान दिखाई देती हैं, वे अभी भी अधिक विशाल दिखाई देती हैं। यह बहुत सारे डार्क मैटर के कारण हो सकता है, लेकिन ऐसा कोई विशेष कारण नहीं है जो होना चाहिए। उस अंक पर मोनड सिद्धांत बेहतर करते हैं। "MOND में अधिक भविष्य कहनेवाला शक्ति है। एक इसका उपयोग जाहिरा तौर पर गहरे रंग की हावी आकाशगंगाओं की गतिज की भविष्यवाणी करने के लिए कर सकता है। आप अंधेरे पदार्थ के साथ एक ही भविष्यवाणी नहीं कर सकते। आप सभी कह सकते हैं कि 'मैं शर्त लगाता हूं कि कम सतह चमक वाली आकाशगंगा में बहुत अधिक अंधेरा है। मामला! '' स्टेसी मैकगॉव ने कहा, केस वेस्टर्न रिज़र्व यूनिवर्सिटी के एक खगोल भौतिकीविद् ने जो संशोधित गुरुत्वाकर्षण सिद्धांतों पर काम किया है। "यह पिछले अनुभव पर आधारित है, सिद्धांत पर नहीं, जिसके लिए कोई सहमत भविष्यवाणी नहीं है।"

एक अन्य मुद्दा उक्त मामले का वितरण है। मिलग्रोम ने नोट किया कि अब तक देखी गई लगभग सभी आकाशगंगाओं में, घुमाव के मोड़ बिंदु के समान आकार के होते हैं, जहां केंद्र की ओर गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण एक सेकंड प्रति वर्ग मीटर (लगभग उसी के बारे में एक दस-बिलियन मीटर) होता है गुरुत्वाकर्षण बल 10 किलोग्राम वजन से दो मीटर दूर किसी व्यक्ति द्वारा महसूस किया गया)।

यदि डार्क मैटर मौजूद है, तो कोई यह उम्मीद नहीं करेगा कि इसे हमेशा वितरित किया जाए। यह पृथ्वी पर सभी देशों में जाने और यह खोजने के लिए होगा कि आय वितरण बिल्कुल समान था, इसके बावजूद कि उनके देश में बहुत अलग-अलग इतिहास थे।

"[डार्क मैटर] प्रतिमान में, वर्तमान-दिन की गतिशीलता अध्ययन के तहत व्यक्तिगत आकाशगंगा के जटिल, प्रलयकारी और अनजाने इतिहास का एक परिणाम है: कितने विलय हुए और कितने हिंसक थे, इस पर बैरन की अस्वीकृति पर। विभिन्न खराब समझी जाने वाली प्रक्रियाओं के कारण आकाशगंगा, ”वे कहते हैं। मोन सिद्धांत, उन्होंने कहा, उस संबंध में आकाशगंगा गति की भविष्यवाणी करने में बेहतर काम करते हैं।

हालांकि मिलग्रोम भी मानता है कि कुछ ऐसे क्षेत्र हैं, जो एमएएनडी सिद्धांतों का अनुमान नहीं लगाते हैं, यहां तक ​​कि उनके सापेक्ष एमओजी संस्करणों में भी - उदाहरण के लिए देखे गए कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड को पुन: प्रस्तुत नहीं करते हैं। "हमें MOND के विस्तार की आवश्यकता है जो कॉस्मोलॉजी के लिए जिम्मेदार होगा। यह कुछ ऐसा है जिस पर हम काम कर रहे हैं।"

जर्मनी में फ्रैंकफर्ट इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड स्टडीज के एक रिसर्च फेलो सबीन होसेनफेलर इस बात से सहमत हैं कि वुडार्ड के अवलोकन से कुछ प्रकार के MOND या MOG अप्रचलित हो जाएंगे, लेकिन यह भी आश्वस्त नहीं है कि डार्क मैटर का उत्तर है। "यह लगभग निश्चित रूप से सही है कि अवलोकन उन धारणाओं के साथ सिद्धांतों को नियंत्रित करता है जो वे कागज में सूचीबद्ध करते हैं। लेकिन यह स्पष्ट नहीं है कि यदि कोई हो, तो संशोधित गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत वास्तव में मान्यताओं को पूरा करते हैं, " उसने कहा। अपने ब्लॉग पर उन्होंने कहा कि डार्क मैटर सभी पैमानों पर काम करता है, जबकि संशोधित गुरुत्वाकर्षण कॉस्मोलॉजी के लिए भी काम नहीं करता है।

एस्ट्रॉन साइगेल, एक खगोल भौतिकी और लेखक, ने कहा कि ऑड्स बहुत सारे संशोधित गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र हैं जिन्हें एलआईजीओ टिप्पणियों द्वारा अशक्त किया जाता है। होसेनफेलर की तरह, उनका मानना ​​है कि मोनड के लिए समस्या यह है कि यह जो तराजू का वर्णन करता है। "Moffat सही है: MOND गांगेय तराजू पर काले पदार्थ की तुलना में बेहतर करता है। यदि आप अलग-अलग आकाशगंगाओं और उनके गतिशील गुणों को देखते हैं, तो MOND का लाभ होता है। हालांकि, इसके अलावा अन्य सभी पैमानों पर MOND विफल रहता है।" उदाहरण के लिए, मिलग्रोम के सिद्धांतों में से कुछ, वह बच सकता है - अगर मिलग्रोम का यह तर्क कि गुरुत्वाकर्षण ब्रह्मांड के मामले की तुलना में अलग-अलग नियमों का पालन करता है, तो यह सच है। "यह एक सिद्धांत है जो अभी भी इन गुरुत्वाकर्षण तरंग परिणामों से बच सकता है।"

और गुरुत्वाकर्षण के विकल्पों पर अपने काम के बावजूद, मैकगॉ ने कहा कि ऐसी चीजें हैं जो केवल काले पदार्थ का अर्थ समझ सकती हैं। वे कहते हैं, "मैं यह नहीं देखता कि ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि या आकाशगंगाओं के समूहों (सभी समृद्ध समूहों, न केवल बुलेट क्लस्टर) को कैसे समझा जा सकता है, " वह कहते हैं। इसका मतलब यह नहीं हो सकता है, लेकिन वर्तमान में ऐसा नहीं हो सकता है। मैं कोई अन्य व्यवहार्य स्पष्टीकरण नहीं देखता हूं। " उसी समय, वह अभी तक किसी भी पक्ष के लिए प्रतिबद्ध नहीं है। "न तो आश्वस्त हैं, " वे कहते हैं।

दूसरे शब्दों में, दो न्यूट्रॉन तारों के आपस में टकराने के साथ, भविष्य के लिए भविष्य के लिए उग्र बने रहने की बहस की उम्मीद करें।