🤞🏻 🆓 👨🏻‍🌾 एथन नंबर 67 से पूछें: डार्क एनर्जी के खिलाफ डार्क मैटर 👐🏽 🏂🏼 🕴🏼

ब्रह्मांड विचित्र दिखता है: आकाशगंगाओं की बहुतायत, कई क्लस्टर, लेकिन आकार में बहुत बड़ा नहीं है। वह ऐसा क्यों हो गया?

हम अपने विश्वासों के निर्माण में अनुचित रूप से लापरवाही करते हैं, लेकिन अपने आप में उनके लिए एक अनुचित जुनून पाते हैं, जैसे ही कोई हमें उनकी कंपनी से वंचित करने का सुझाव देता है
- जेम्स हार्वे रॉबिन्सन

बेशक, हम में से अधिकांश के पास इस बारे में विचार हैं कि हमारा ब्रह्मांड कैसे बना। लेकिन कुछ विवरण, कोई फर्क नहीं पड़ता कि वे वैज्ञानिक रूप से कैसे ध्वनि करते हैं, भ्रमित कर रहे हैं। इस हफ्ते टॉम एंडरसन ने मुझसे एक सवाल पूछा:

डार्क मैटर आकर्षित करता है, डार्क एनर्जी रिपेल करता है। डार्क एनर्जी लगातार गुरुत्वाकर्षण से जुड़ी आकाशगंगाओं / समूहों के बीच अंतरिक्ष के विस्तार का समर्थन करती है, और वर्तमान वैज्ञानिक दृष्टिकोण यह है कि इसका विस्तार होगा, हमेशा के लिए शांत और सब कुछ "बड़ी ठंड" के साथ समाप्त हो जाएगा। लेकिन गुरुत्वाकर्षण युग्मित प्रणाली का विस्तार नहीं होता है, और अंधेरे और साधारण पदार्थ का संयुक्त गुरुत्वाकर्षण बल अंधेरे ऊर्जा और साधारण ऊर्जा के प्रतिकारक बल के बराबर या उससे अधिक होता है। बिग बैंग के बाद भी ब्रह्मांड का विस्तार क्यों हुआ? ब्रह्मांड की शुरुआत में डार्क मैटर ने डार्क एनर्जी का प्रतिकार क्यों नहीं किया?

प्रश्न समृद्ध है, इसलिए आइए इसे भागों में विभाजित करें।

ब्रह्मांड के काम के सिद्धांत और संरचनाएं, जैसे कि सितारों, आकाशगंगाओं और समूहों के गठन, हमारे रोजमर्रा के अनुभव की सीमाओं से परे हैं। यदि इसे अत्यंत सरलीकृत किया जाता है, तो ब्रह्मांड में अंतरिक्ष-समय का विस्तार होता है, और विस्तार की गति ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति के भौतिक विज्ञान द्वारा निर्धारित कुछ मूल्य से शुरू होती है और मुद्रास्फीति की अवधि कैसे समाप्त होती है।

लेकिन मुद्रास्फीति की समाप्ति पर विस्तार की दर स्थिर नहीं रहती है, क्योंकि ब्रह्मांड ऊर्जा के अन्य प्रकारों से भरा है: विकिरण, पदार्थ, एंटीमैटर, न्यूट्रिनो, डार्क मैटर, और अंतरिक्ष में निहित ऊर्जा की एक छोटी राशि, जिसे डार्क एनर्जी के रूप में जाना जाता है। यह इस सब का एक संयोजन है - ब्रह्मांड के विस्तार के साथ बदल रहा है - जो समय में विस्तार की गति में परिवर्तन को निर्धारित करता है।

वैश्विक स्तर पर, यदि आप पूरे ब्रह्मांड को लेते हैं, तो यह या तो पूरी तरह से पुन: समाप्त हो जाता है, या अनिश्चित काल तक विस्तार करेगा, या इन दो मामलों की सीमा पर होगा - यह निर्भर करता है कि ब्रह्मांड में मौजूद ऊर्जा के सभी विभिन्न रूपों का अनुपात किस तरह का होगा।

जिस ब्रह्मांड में हम रहते हैं, वह सब कुछ ऐसा दिखता है कि यह हमेशा के लिए विस्तारित हो जाएगा, और भविष्य में, अंधेरे ऊर्जा प्रमुख शक्ति बन जाएगी।

लेकिन यह विश्लेषण ब्रह्मांड के सभी पैमानों पर काम नहीं करता है: यह केवल वैश्विक स्तर पर परिदृश्य का वर्णन करता है। वह कहते हैं कि भविष्य में हमारे मामले में, सभी वस्तुएं जो गुरुत्वाकर्षण द्वारा एक दूसरे से जुड़ी नहीं हैं, त्वरण के साथ एक दूसरे से अलग उड़ जाएंगी।

लेकिन गुरुत्वाकर्षण से जुड़े सिस्टम बने रहते हैं, जो एक छोटे पैमाने पर भारी मात्रा में, मध्यम पैमाने पर - मॉडरेशन में और बड़े पैमाने पर मौजूद होते हैं - शायद ही कभी, लेकिन पाए जाते हैं। और वे सभी एक लौकिक कहानी का हिस्सा बनते हैं।

ब्रह्मांड पूरी तरह से सुचारू रूप से पैदा नहीं हुआ था, बिल्कुल समान मात्रा में, सभी स्थानों में विकिरण, अंधेरे पदार्थ और अंधेरे ऊर्जा। यदि ऐसा होता, तो ब्रह्मांड बहुत उबाऊ होता, आदर्श रूप से सजातीय समुद्र, जहां हर जगह सब कुछ एक जैसा होता। कोई तारे, आकाशगंगा, ग्रह, नक्षत्र, लोग, जानवर, जीवन, क्लस्टर, धागे नहीं होंगे।

इसके बजाय, समय की शुरुआत से, ब्रह्मांड में ऐसे सभी क्षेत्रों में वृद्धि हुई है और घनत्व में कमी आई है: छोटे, मध्यम और बड़े।

डार्क मैटर उच्च घनत्व वाले क्षेत्रों को बढ़ने में मदद करता है, और वे गुरुत्वाकर्षण के कारण गिरने के लिए पर्याप्त रूप से तेजी से कर सकते हैं, केवल दसियों वर्षों में। सब कुछ ऐसा हो जाता है जैसे कि यूनिवर्स में छोटे खंड इतने उच्च घनत्व के साथ दिखाई देते हैं कि यदि पूरा ब्रह्मांड इतना घना होता, तो यह बहुत जल्दी से पुनरावृत्त हो जाता!

बेशक, कई अन्य क्षेत्रों में, घनत्व औसत से नीचे है, और वे उच्च घनत्व वाले क्षेत्रों में अपनी बात वितरित करते हैं। यदि पूरा ब्रह्मांड इन क्षेत्रों के समान था, तो हमारे पास बहुत, बहुत कम सितारे, आकाशगंगाएं और क्लस्टर होंगे।

लेकिन यह ब्रह्मांड में प्रारंभिक स्थितियों की ठीक यही विविधता है जिसने हमें उस हर चीज की विविधता प्राप्त करने की अनुमति दी जो अब हम देखते हैं। अंतरिक्ष और अंधेरे ऊर्जा के बीच अंतरिक्ष युद्ध में विजेता और हारे हुए हैं, विस्तार के साथ गुरुत्वाकर्षण "कर्षण" संरचनाओं और ब्रह्मांडीय "प्रतिकर्षण" की लड़ाई में जो इसे रोकते हैं।

हम विजेताओं को आसानी से नोटिस करते हैं, क्योंकि वे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के अन्य हिस्सों से दृश्य प्रकाश और प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं, गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग का नेतृत्व करते हैं, और चूंकि अनुपस्थिति की तुलना में कुछ की उपस्थिति का पता लगाना आसान है।

लेकिन खाली क्षेत्र हैं जो भी मायने रखते हैं, और जो "पूर्ण" से बहुत अधिक हैं! अंधेरे और साधारण पदार्थ के आकर्षण का कुल बल प्रारंभिक विस्तार और अंधेरे ऊर्जा के अतिरिक्त त्वरण बल दोनों को पार कर सकता है, लेकिन केवल छोटे पैमाने पर और काफी शुरुआती समय में।

पैमाने को बढ़ाकर, हम देखते हैं कि प्रतिकर्षण में अधिक जीत होती है, और सबसे बड़े पैमाने पर यह हमेशा जीतता है।

मुद्रास्फीति द्वारा निर्धारित स्थितियों के कारण पहले ब्रह्मांड का विस्तार हुआ, और पुनरावृत्ति करने की क्षमता - पदार्थ के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण, अंधेरे पदार्थ, विकिरण और न्यूट्रिनो के लिए धन्यवाद - केवल चयनित स्थानों में जीत के लिए पर्याप्त था। आकर्षण हर जगह नहीं जीता, लेकिन केवल मामलों की अल्पता में, और औसतन हार गया।

इसीलिए, अपने ब्रह्मांड का अवलोकन करते हुए, हम देखते हैं कि बहुत सारी आकाशगंगाएँ इसके चारों ओर बिखरी हुई हैं, जिनमें से कई समूह और बड़े समूहों में एकत्रित हैं, और बड़े पैमाने पर वे लाइनों के साथ पंक्तिबद्ध हैं। लेकिन ये समूह, हजारों आकाशगंगाओं से युक्त और सैकड़ों लाखों प्रकाश-वर्षों तक फैले हुए हैं, सबसे अधिक संभावना है कि गुरुत्वाकर्षण से संबंधित संरचनाएं। बड़े पैमाने पर, सभी संरचनाएं अस्थायी हैं, और अंधेरे ऊर्जा की उपस्थिति अंततः उन्हें दूर खींच लेगी।

यदि ब्रह्मांड में कुछ और काले पदार्थ होते हैं - 1/10 ²⁴ अधिक - यह अरबों साल पहले पुनर्निर्मित होगा। बहुत लंबे समय तक यह ठीक संतुलित था - गुरुत्वाकर्षण के साथ, कहीं-कहीं स्थानीय रूप से जीतता है, कहीं खोता है - लेकिन अब, जब अंधेरे ऊर्जा प्रबल होना शुरू हुई, तो हम देखते हैं कि इसका प्रभाव प्रबल होगा। यह सबसे बड़े पैमाने पर, सबसे पहले, और ब्रह्मांड के जीवन के अरबों वर्षों में गुरुत्वाकर्षण द्वारा बाध्य नहीं होने वाली हर चीज के लिए सबसे अंत में विजय होगी।

अद्भुत सवाल के लिए धन्यवाद, और मुझे आशा है कि स्पष्टीकरण आपको और बाकी लोगों के लिए स्पष्ट कर दिया गया है। निम्नलिखित लेखों के लिए मुझे अपने प्रश्न और सुझाव भेजें ।

एथन नंबर 67 से पूछें: डार्क एनर्जी के खिलाफ डार्क मैटर

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