हबल स्थिरांक निर्धारित करने की नई विधि | 06 Sep 2023

स्रोत: द हिंदू 

चर्चा में क्यों?

हाल ही में, भारत और अमेरिका के कुछ शोधकर्त्ताओं ने हबल स्थिरांक एवं ब्रह्मांड के विस्तार की दर को निर्धारित करने के लिये एक नई विधि का प्रस्ताव दिया है।

हबल स्थिरांक: 

• परिचय:
  • वर्ष 1929 में, एडविन हबल ने हबल के नियम का प्रतिपादन किया, जिसने ब्रह्मांड के विस्तार का प्रथम गणितीय विवरण प्रदान किया।
  • इस विस्तार की सटीक दर, जिसे हबल स्थिरांक कहा जाता है, ब्रह्मांड विज्ञान में एक विवादास्पद मुद्दा बनी हुई है।
• मापन:
  •  हबल स्थिरांक के मान की गणना के लिये दो विवरणों की आवश्यकता होती है:
    • प्रेक्षक और खगोलीय पिंडों के बीच की दूरी,
    • ब्रह्मांड के विस्तार के परिणामस्वरूप वस्तुओं को पर्यवेक्षक से दूर ले जाने वाला वेग।
  • अब तक, वैज्ञानिकों ने ये विवरण प्राप्त करने के लिये तीन तरीकों का उपयोग किया है: 
    • वे एक तारकीय विस्फोट की दृश्य चमक की तुलना अपेक्षित चमक के साथ यह पता लगाने के लिये करते हैं कि यह विस्फोट कितनी दूर हो सकता है, जिसे सुपरनोवा कहा जाता है। फिर वे मापते हैं कि ब्रह्मांड के विस्तार से तारे से प्रकाश की तरंग दैर्ध्य(रेडशिफ्ट) कितनी बढ़ गई है,जो पता लगाती है कि प्रकाश कितना दूर जा रहा है।
    • वे हबल स्थिरांक का अनुमान लगाने के लिये बिग बैंग घटना से बचे हुए विकिरण   (कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड- CMB) में हुए परिवर्तन का उपयोग करते हैं।
      • CMB माइक्रोवेव विकिरण की एक फीकी, लगभग एक समान प्रसारित हो रही चमक है जो अवलोकनीय ब्रह्मांड को प्रकाश से भर देती है। इसे अक्सर बिग बैंग के "आफ्टरग्लो" के रूप में जाना जाता है।
    • जब विशाल खगोलीय पिंड, जैसे कि न्यूट्रॉन तारे या ब्लैक होल, एक-दूसरे से टकराते हैं तब स्पेस-टाइम में तरंगें पैदा होती हैं जिन्हें गुरुत्वीय तरंगें कहा जाता है। गुरुत्वाकर्षण तरंगों का निरीक्षण करने वाले डिटेक्टर डेटा को वक्र के रूप में रिकॉर्ड करते हैं।
  • इन वक्रों के आकार का उपयोग करके, खगोलशास्त्री टकराव से निकलने वाली ऊर्जा की मात्रा की गणना कर सकते हैं। जब तरंगें पृथ्वी पर पहुँचती तो उनमें मौजूद ऊर्जा की मात्रा के साथ इसकी तुलना करने से शोधकर्ताओं को इन वस्तुओं से पृथ्वी के बीच की दूरी का अनुमान लगाने  में सहायता मिलती है।
• माप में विसंगति: 
  • पहली विधि द्वारा मापन से प्राप्त हबल स्थिरांक को दूसरी विधि से प्राप्त मान से लगभग दो इकाई अधिक बताया है; तीसरी विधि सटीक माप प्रदान करने के लिये अभी तक पर्याप्त रूप से सक्षम नहीं हुई है।
  • विसंगति उपयोग की गई विधियों में गलती के कारण उत्पन्न हो सकती है या यह संकेत दे सकती है कि हबल स्थिरांक समय के साथ विकसित हो रहा है।
  • यह संभावना इसलिये उत्पन्न होती है क्योंकि तीन विधियाँ ब्रह्मांड के विभिन्न चरणों से मिली सूचना के आधार पर हबल स्थिरांक का अनुमान लगाती हैं।
  • CMB तरीका नये ब्रह्मांड पर आधारित है जबकि अन्य दो पुराने ब्रह्मांड पर आधारित हैं।

हबल स्थिरांक के आकलन हेतु नया दृष्टिकोण:

• शोधकर्त्ताओं ने ब्रह्मांड के विस्तार की दर के विषय में सूचना प्राप्त करने के लिये लेंसयुक्त गुरुत्वाकर्षण तरंगों के संग्रह और स्पेस-टाइम का विश्लेषण करने का प्रस्ताव रखा।
  • गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग एक ऐसी घटना है जिसमें किसी विशाल वस्तु, जैसे आकाशगंगा या आकाशगंगाओं के समूह का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र अपने पीछे स्थित वस्तुओं से प्रकाश को मोड़ता और विकृत करता है।
• यह विधि हबल स्थिरांक का एक स्वतंत्र अनुमान प्रदान करती है और पदार्थ घनत्व जैसे अन्य ब्रह्माण्ड संबंधी मापदंडों को निर्धारित करने में मदद कर सकती है।
  • इस क्षेत्र से जुड़े विशेषज्ञ इस अध्ययन को गुरुत्वाकर्षण तरंगों के एक महत्त्वपूर्ण ब्रह्माण्ड संबंधी अनुप्रयोग के रूप में देखते हैं।