डार्क मैटर ब्लैक होल में फंस सकता है

यह पता चल सकता है कि मायावी पदार्थ में कोई नया कण नहीं है

जब एलआईजीओ (एडवांस्ड लेजर इंटरफेरोमेट्रिक ग्रेविटेशनल वेव ऑब्जर्वर) प्रोजेक्ट के स्पीकर ने 11 फरवरी 2016 को गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने की घोषणा की, तो मैं चकित रह गया। बेशक, हमें उम्मीद थी कि एलआईजीओ हमें कुछ बिंदु पर कुछ दिलचस्प देगा, लेकिन हम प्रारंभिक परिणामों के बारे में सोच रहे थे। हमने सोचा था कि कई महीनों तक जटिल और कठिन गणनाओं के बाद, परियोजना हमें एक तरह का कमजोर संकेत देगी, जो शोर से थोड़ा ऊपर है।

लेकिन नहीं, फरवरी में उस घातक दिन पर दिखाए गए रेखांकन इतने स्पष्ट और अस्पष्ट थे कि उन्हें कुछ भी साबित नहीं करना था। अपनी खुद की आँखों से मैं एक तरंग देख सकता था जो किसी भी चीज़ के साथ भ्रमित नहीं हो सकता था - यह दो ब्लैक होल का विलय है, जिसके परिणामस्वरूप गुरुत्वाकर्षण तरंगें आसपास के अंतरिक्ष-समय में बंद हो जाती हैं।

और यह सब नहीं था। एएलआईजीओ द्वारा देखे गए ब्लैक होल बिल्कुल भी अस्तित्व में नहीं होने चाहिए। हम एक मिलियन या ट्रिलियन बार सूर्य के द्रव्यमान वाले द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के अस्तित्व के बारे में जानते हैं, और हमने छोटे ब्लैक होल को सूर्य के द्रव्यमान के साथ देखा है। लेकिन एलआईजीओ द्वारा देखे गए ब्लैक होल का द्रव्यमान सूर्य से 30-60 गुना बड़ा था। मेरे कुछ सहयोगियों का तर्क है कि एलआईजीओ द्वारा खोजे गए मध्यम आकार के ब्लैक होल लगभग उसी काले पदार्थ के रूप में हो सकते हैं जो लगभग 50 वर्षों से हमसे छिपा रहा है।

यह पहली बार नहीं है कि वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया है कि ब्लैक होल डार्क मैटर हो सकता है, लेकिन हमने सोचा कि यह संभावना स्पष्ट रूप से खारिज कर दी गई थी। इस विचार का पुनरुत्थान एक समृद्ध रचनात्मक गतिविधि का एक और उदाहरण है जो एक नई खोज के बाद उत्पन्न होती है। विचार जो फैशन से बाहर हो गए हैं यदि आप उन्हें एक नई रोशनी में और उत्साह के साथ देख सकते हैं - और यहां तक ​​कि देखने के स्वीकृत बिंदुओं को भी बदल सकते हैं। खोजों का संशोधन भी अनुसंधान के अतुलनीय क्षेत्रों को एक साथ लाता है - हमारे मामले में, यह अंधेरे पदार्थ और गुरुत्वाकर्षण तरंगें हैं - और फलदायी कनेक्शन की ओर जाता है।

1970 के दशक में, स्टीफन हॉकिंग और उनके स्नातक छात्र बर्नार्ड कार ने सुझाव दिया कि बिग बैंग के बाद फैली अराजकता से छोटे प्राथमिक ब्लैक होल का एक समुद्र निकल सकता है। समय के साथ, वे विकसित हो सकते हैं और आकाशगंगाओं के गठन का आधार बन सकते हैं। वे ब्रह्मांड के समग्र ऊर्जा बजट में भी योगदान दे सकते थे। ब्लैक होल भारी और देखने में मुश्किल होते हैं - हमें ब्रह्मांड के अनुपस्थित पदार्थ को समझाने के लिए इन गुणों की आवश्यकता होती है।

कई दशकों से, इस विचार के वफादार समर्थकों ने इसे विकसित किया है। 1990 के दशक में, वह एक घातक झटका से बच गई थी। MACHO प्रयोग में, वैज्ञानिकों ने टिमटिमाते हुए प्रकाश की तलाश में बिग मैगेलैनिक क्लाउड पर एक दूरबीन भेजी, जिसका मतलब होगा कि एक ब्लैक होल तारा के सामने से गुजरा। उन्होंने पाया कि ब्रह्मांड के सभी काले पदार्थ को उनके लिए लिखने के लिए पर्याप्त ब्लैक होल प्राप्त करना बहुत मुश्किल होगा।

बाद में, प्रिंसटन इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड स्टडीज के टिमोथी ब्रैंडट ने मिलन वे के आसपास शून्य में छिपे बौने आकाशगंगाओं में रहने वाले गोलाकार समूहों के रूप में जाना जाता है, जो घने तारा समूह पर ब्लैक होल के प्रभाव का अध्ययन किया। उन्होंने दिखाया कि ब्लैक होल की अधिकता की स्थिति में, ये क्लस्टर गर्म हो जाएंगे, प्रफुल्लित हो जाएंगे और जल्दी मर जाएंगे। बौना आकाशगंगा एरीडानस II में किसी विशेष क्लस्टर के लिए विशिष्ट मानों को प्रतिस्थापित करते हुए, वह यह दिखाने में सक्षम था कि ब्लैक होल के रूप में केवल अंधेरे पदार्थ का एक छोटा हिस्सा मौजूद हो सकता है। इस संबंध में, काले पदार्थ के रूप में अभिनय करने वाला ब्लैक होल का विचार एक अन्य विदेशी विचार में बदल गया है, जो सिद्धांतकारों के साथ खेलना पसंद करता है, लेकिन प्रकृति में वास्तविक समर्थन के बिना।

और डार्क मैटर की खोज ने कमजोर कणों पर व्यापक रूप से बातचीत करते हुए WIMP पर ध्यान केंद्रित किया है। ये मौलिक कण हैं, सबसे पुराने समय के अवशेष, जब प्रकृति में मूलभूत बातचीत को संयुक्त किया गया था और अब जो वे हैं उससे पूरी तरह से अलग व्यवहार किया गया है। मेरे कई सहयोगियों के लिए, WIMP की खोज अपरिहार्य है, उनका अस्तित्व होना चाहिए। जैसे ही हम एक पर्याप्त रूप से बड़े और शक्तिशाली उपकरण का निर्माण करते हैं, फिर, अधिकांश ब्रह्मांड विज्ञानियों के अनुसार, हम अनिवार्य रूप से इन अजीब कणों को देखेंगे।

वह सिर्फ हो नहीं रहा है। समय के साथ, हमारे डिटेक्टर अधिक शक्तिशाली और बड़े हो गए, लेकिन उन्हें कुछ भी नहीं मिला। हाल ही में लक्स प्रयोग में दक्षिण डकोटा में लीड में एक किलोमीटर की दूरी पर स्थित तरल क्सीनन के आधे टन में अपनी ऊर्जा छोड़ने वाले दुर्लभ कणों की तलाश में, वे ऐसे कणों का सबूत नहीं दिखा सके जो पहले कभी नहीं देखे गए थे। लक्स के संस्थापकों में से एक, ब्राउन यूनिवर्सिटी के रिचर्ड गेट्सकेल ने कहा: "यह अद्भुत होगा यदि बेहतर संवेदनशीलता हमें अंधेरे मामले का एक स्पष्ट संकेत देखने की अनुमति देगा। हालाँकि, हम जो देख रहे हैं वह केवल पृष्ठभूमि से मेल खाता है। "

WIMP की हताश स्थिति को देखते हुए, यह कुछ पुराने, सट्टा, खारिज विचारों को लेने के लिए समझ में आता है। हाल के दो कार्यों में, जिनमें से एक का नेतृत्व विश्वविद्यालय के शिमोन बर्ड ने किया था। जॉन हॉपकिंस, और दूसरे, टोक्यो में युकावा विश्वविद्यालय के मिसाओ सासाकी ने ऐसा ही किया।

एएलआईजीओ की खोज से उत्साहित, उन्होंने इस सवाल पर काम किया कि क्या ब्लैक होल में कई दसियों सौर कोशिकाओं का वजन डार्क मैटर हो सकता है। मिल्की वे में 10 बिलियन ऐसे छेद होने चाहिए थे, और उनमें से सबसे निकटतम हमारे सौर मंडल से कुछ प्रकाश वर्ष हो सकते हैं। उनमें से कुछ को बाइनरी सिस्टम बनाना था, और एएलआईजीओ द्वारा ऐसी कुछ प्रणालियों का पता लगाया जा सकता था। दोनों टीमें इस बात से सहमत हैं कि एलआईजीओ को एक वर्ष में कई इकाइयों से लेकर कई दर्जन ऐसे आयोजनों का पता लगाना चाहिए और उन्हें अन्य ब्लैक होल पर हावी होना चाहिए जो एक तरह से स्टार पतन के रूप में दिखाई देते हैं। दूसरे शब्दों में, यदि ये ब्लैक होल गेलेक्टिक डार्क मैटर हैं, तो आप एलआईजीओ से इन्हें देखने की उम्मीद कर सकते हैं। और उसने उन्हें देखा।

विवरण में शैतान। प्रागैतिहासिक ब्लैक होल दिखने वाले थे अब भी एक खुला प्रश्न है। एक विचार यह है कि मुद्रास्फीति के दौरान वे शुरुआती यूनिवर्स के त्वरित विस्तार की एक संक्षिप्त अवधि में पैदा हुए। उस अवधि के झटके और कंपन घने गेंदों में ऊर्जा को केंद्रित करने वाले थे, जो ब्लैक होल के गठन को जन्म देगा। हमें उनका पता लगाने के लिए, इन छिद्रों को गुरुत्वाकर्षण तरंगों को मिलाने और उत्सर्जित करने के लिए पर्याप्त करीब आना चाहिए। यह कैसे और कब होता है यह मिल्की वे के आकार, द्रव्यमान के घनत्व और ब्लैक होल की गति पर निर्भर करता है। उचित धारणाएं आशाजनक उत्तर देती हैं, लेकिन ये अभी भी अटकलें हैं।

एएलआईजीओ की खोज की व्यंजना के बाद ये क्षेत्र में केवल पहला कदम हैं, और कुछ भी हो सकता है। एमएसीएचओ प्रयोग की सीमाएं और गोलाकार समूहों की भौतिकी इस विचार के खिलाफ काम करती है, लेकिन कुछ शानदार विचार टिप्पणियों से जुड़ी सभी समस्याओं को हल कर सकते हैं।

एएलआईजीओ के उद्घाटन से मुझे अपने करियर में अब तक हुए एक और बदलाव की याद आती है। 1991 में, COBE उपग्रह ने सबसे पहले बिग बैंग से छोड़ी गई सीएमबी तरंगों को मापा। इस विकिरण की निराशाजनक और लगभग क्विकोटिक खोज 25 से अधिक वर्षों तक चली, और लगभग ब्रह्मांड विज्ञान के प्रांतीय क्षेत्रों में चली गई। कोस्मोलॉजी अपने आप में एक गूढ़ और कठिन विज्ञान का वर्णन करने के लिए मुश्किल लग रहा था, हालांकि बहुत ही रोचक और रचनात्मक विषय। लेकिन जब विकिरण अंततः पाया गया, तो इसने न केवल खगोल विज्ञान के लिए, बल्कि कण भौतिकी के लिए विचारों का एक हिमस्खलन पैदा किया।

दशकों से, हम प्रकृति के उन मूलभूत नियमों को जोड़ने की कोशिश कर रहे हैं जो आज के ब्रह्मांड को नियंत्रित करते हैं कि आज दिखाई देने वाले बड़े पैमाने पर संरचनाओं को विकसित करने और बनाने के लिए कैसे आकाशगंगाएं दिखाई देती हैं। COBE की खोज ने मुझे उस रास्ते पर खड़ा कर दिया जो मैं आज तक कर रहा हूं, और मैं कल्पना कर सकता हूं कि काले पदार्थ की खोज में एलआईजीओ एक नई पीढ़ी के भौतिकविदों के साथ भी ऐसा ही करेगा।