🕴🏿 🏂🏻 🌋 डार्क मैटर का तापमान क्या है? 💃🏾 💥 🧑‍🤝‍🧑

यह तथ्य कभी किसी चमत्कार के साथ हाथ नहीं गया। सत्य चमत्कारों की सहायता से घृणा करता है। एक तथ्य ब्रह्मांड में किसी अन्य तथ्य के साथ मेल खाता है, और यह है कि कोई यह कैसे जान सकता है कि यह एक तथ्य है या नहीं। एक झूठ कुछ और नहीं बल्कि एक और झूठ से मेल खाता है।
- रॉबर्ट ग्रीन इंगरसोल

ब्रह्मांड के बारे में सबसे आश्चर्यजनक तथ्यों में से एक यह है कि यह जानने योग्य है! कुछ बुनियादी कानून, गुण और कण, जहां तक हम जानते हैं, हमें एक गर्म, घने और लगभग सजातीय ब्रह्मांड से लेकर अरबों तारों की एक जटिल प्रणाली तक ले जा सकता है जो हम देखते हैं।

ब्रह्मांड के अध्ययन के सबसे आश्चर्यजनक, लेकिन सबसे विश्वसनीय परिणामों में से एक यह है कि डार्क मैटर, द्रव्य का एक रूप है जो प्रकाश, परमाणुओं या स्वयं के साथ बातचीत नहीं करता है, गुरुत्वाकर्षण बातचीत के अपवाद के साथ, न केवल मौजूद है, बल्कि परमाणुओं की संख्या से अधिक है। पाँच बार!

सबूतों की एक बड़ी मात्रा इस निष्कर्ष की ओर ले जाती है, जिनमें से दो सर्वश्रेष्ठ सीएमबी में उतार-चढ़ाव

और आकाशगंगाओं के वितरण - बड़े पैमाने पर संरचनाओं के रूप में जाने जाते हैं - पूरे ब्रह्मांड में।

हम आगे क्या करना चाहते हैं, यह समझने के लिए कि यह क्या है बनाने के लिए और / या अंधेरे पदार्थ की खोज कैसे करें।

दुर्भाग्य से, चूंकि यह सामान्य पदार्थ के साथ बातचीत नहीं करता है, गुरुत्वाकर्षण के अलावा, और गुरुत्वाकर्षण हर 10 में से एक बार कमजोर होता है³⁰ , अन्य ज्ञात बातचीत की तुलना में, हम अभी तक ऐसा नहीं कर पाए हैं। लेकिन एक सवाल जो हम अवलोकन के माध्यम से पूछ और उत्तर दे सकते हैं, वह यह है कि इसके द्रव्यमान के संबंध में काले पदार्थ की गतिज ऊर्जा क्या है।

सीएमबी उतार-चढ़ाव पूरी तरह से इस से स्वतंत्र हैं। डार्क मैटर अति-सापेक्षतावादी गति के साथ आगे बढ़ सकता है, या बिल्कुल नहीं चल सकता है, और ये उतार-चढ़ाव बिल्कुल भी नहीं बदलेंगे।

लेकिन कई चीजें डार्क मैटर की गति के प्रति संवेदनशील होती हैं। एक सादृश्य के रूप में, इसे एक गेंद के अंदर अणुओं के रूप में सोचें।

यदि अणु तेजी से चलते हैं, तो इसका मतलब है उच्च तापमान, और गेंद को अंदर से दबाव के अधीन किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप यह बड़ा हो जाता है, और गेंद में गैस दुर्लभ हो जाती है।

दूसरी ओर, यदि अणु धीरे-धीरे चलते हैं, तो यह कम तापमान से मेल खाता है, अंदर गेंद का दबाव छोटा है, और यह छोटा हो जाता है, और इसके अंदर गैस घनी हो जाती है।

लेकिन यह उपमा पूरी तरह से डार्क मैटर पर लागू नहीं हो सकती है। साधारण अणु आपस में और गेंद की सतह से टकराते हैं। डार्क मैटर केवल उस गति से उड़ता है, जिस तक उसका विस्तार ब्रह्मांड में है। यह या तो वस्तुओं के गुरुत्वीय पतन (और तारों, आकाशगंगाओं, समूहों आदि) के निर्माण की सुविधा के लिए धीरे-धीरे आगे बढ़ सकता है, या तेजी से आगे बढ़ सकता है, जिससे उन्हें बनाना मुश्किल हो जाता है।

आइए इस मुद्दे को स्पष्ट करने के लिए ब्रह्मांड के अतीत को देखें।

हम कई संरचनाएं देखेंगे जो तापमान पर एक सीमा, या अंधेरे पदार्थ की गति को रोकते हैं। करोड़ों साल पुराने एक ब्रह्मांड में, हम न केवल आकाशगंगाओं या क्वासरों को पाएंगे, हालांकि उनकी उपस्थिति बहुत महत्वपूर्ण है।

हम प्राइमर्डियल हाइड्रोजन, बहुत घने और ठंडे के ढहने वाले कणों के छोटे पैमाने पर पाएंगे। ग्राफ पर रेखाओं की गहराई और छोटी चौड़ाई के कारण - प्रारंभिक ब्रह्मांड में हाइड्रोजन के ठंडे टुकड़ों की अवशोषण रेखाएं - हम अंधेरे पदार्थ की गति को अच्छी तरह से सीमित कर सकते हैं।

इसलिए हम गर्म अंधेरे पदार्थ के विचार को अस्वीकार कर सकते हैं, जिनमें से अधिकांश छोटे द्रव्यमान के सामान्य सापेक्षवादी न्यूट्रिनो के कुछ प्रकार हैं। लेकिन हम डार्क मैटर के विभिन्न तापमानों का अनुकरण कर सकते हैं - गर्म, ठंडा या कुछ औसत, और प्राप्त भविष्यवाणियों को देखें।

ऊपर से नीचे तक - ठंडे, गर्म और गर्म गहरे रंग के मॉडल।

यहाँ मज़ा शुरू होता है। शीत और गर्म एचएम परिणाम देते हैं जो आम तौर पर छोटे और बड़े पैमाने की संरचनाओं के अवलोकन के साथ मेल खाते हैं। सैकड़ों हजारों प्रकाश वर्ष और उससे अधिक के पैमाने पर, ये दो प्रकार के एचएम लगभग अप्रभेद्य संरचनाओं का निर्माण करते हैं। लेकिन एक छोटे पैमाने पर, एक बड़ी आकाशगंगा से अधिक नहीं, बहुत स्पष्ट अंतर हैं।

अनुकरण करने के लिए, आप व्यक्तिगत आकाशगंगाओं का अध्ययन कर सकते हैं और उनमें काले पदार्थ के वितरण को फिर से बना सकते हैं। कोल्ड टीएम के सिद्धांत की भविष्यवाणियां चार ऊपरी रेखाओं के साथ मेल खाती हैं, जो अवलोकनों के साथ सामंजस्य बिठाना मुश्किल है। इज़ोटेर्मल मॉडल (निचला रेखा) हमेशा बेहतर काम करता है, लेकिन इसके बीच कणों के लिए कोई उपयुक्त उम्मीदवार नहीं हैं (और ठंडे टीएम के लिए डब्ल्यूआईएमपी, अक्षतंतु और अन्य उम्मीदवारों का एक गुच्छा है)।

लेकिन खगोलविदों ने लंबे समय से माना है कि एक गर्म टीएम बेहतर फिट होगा। भौतिकविदों ने ठंडे टीएम को प्राथमिकता दी, क्योंकि यह पता लगाना आसान होगा - यह वह जगह है जहां सीडीएमएस, एक्सनॉन, एडलवाइस और एलएचसी सहित अधिकांश परियोजनाओं के प्रयास केंद्रित हैं।

लेकिन एक लंबा रहस्य लंबे समय से मौजूद है। हमारी आकाशगंगा जैसे व्यक्तिगत आकाशगंगाओं के तराजू पर, ठंडी टीएम बड़ी संख्या में ढेलेदार उपग्रह आकाशगंगाओं की भविष्यवाणी करती है। और यद्यपि हमारे स्थानीय समूह में उनमें से बहुत सारे हैं, लेकिन अभी भी उतने नहीं हैं जितने की आवश्यकता है।

डरहम विश्वविद्यालय से कार्लोस फ्रेंक - और एनएफडब्ल्यू प्रोफाइल में एफ अक्षर उनके अंतिम नाम से लिया गया है - पिछले कुछ वर्षों में, उन्होंने बहुत संवेदनशील टीएम सिमुलेशन और संरचना गठन के एक सेट पर काम किया, जिसके परिणामस्वरूप बहुत महत्वपूर्ण परिणाम मिले।

गर्म टीएम काम करता है! मिल्की वे के आस-पास बौनी आकाशगंगाएं उतनी घनी नहीं हैं और उतनी ठंडी टीएम के सिद्धांत की मांग नहीं है, लेकिन गर्म टीएम के अनुकरण के परिणाम टिप्पणियों के साथ मेल खाते हैं!

यह विशेष रूप से आश्चर्यजनक है क्योंकि हम बड़े पैमाने पर ठंड और गर्म एचएम के प्रभावों की तुलना कर सकते हैं, जहां हमारे अवलोकन लंबे समय से बहुत सटीक हैं।

वे वही हैं! बड़े पैमाने पर, ठंडा और गर्म एचएम क्लस्टर के लिए समान परिणाम देता है। यह अद्भुत है, क्योंकि यह यहां है कि हमारा सिद्धांत टिप्पणियों के साथ सबसे अच्छा मेल खाता है!

और छोटे पैमाने पर?

वार्म टीएम बेहतर करता है। लेकिन अगर एक गर्म टीएम हमारे खगोलीय पहेली का जवाब है, तो भौतिकी के लिए इसका क्या मतलब होगा?

इसका मतलब है कि हम उसे नहीं ढूंढेंगे जहां हम अभी देख रहे हैं। शायद ये बाँझ न्यूट्रिनो हैं; चौथे प्रकार के न्यूट्रिनो, दूसरों के साथ संभोग नहीं करते जिस तरह से हम अभ्यस्त हैं? शायद यह एक नए प्रकार का कण है जो हमने पहले नहीं सोचा था? शायद यह एक कुल्हाड़ी की तरह कुछ है, केवल ठंडा पैदा नहीं हुआ (जैसा कि मानक सिद्धांत भविष्यवाणी करता है), या गर्म (थर्मल अवशेष के रूप में), लेकिन गर्म, एक नए प्रकार की बातचीत या युग्मन के लिए धन्यवाद?

जैसा कि हो सकता है, उपयुक्त उम्मीदवार कणों की कमी के कारण इस विचार को खारिज करने के बजाय, एक गर्म TM के लिए दरवाजे को फिर से खोलने का समय आ गया है। गुरुत्वाकर्षण और संरचनाओं का गठन झूठ नहीं है, इसलिए हमें वह बताएं जो वे हमें बताते हैं!

डार्क मैटर का तापमान क्या है?

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