न्यूट्रॉन सितारों के विलय ने डार्क मैटर और डार्क एनर्जी के विकल्पों पर विराम लगा दिया

विलय के अंतिम क्षणों में, दो न्यूट्रॉन तारे केवल गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन नहीं करते हैं - इसमें भयावह शक्ति का विस्फोट होता है, जो पूरे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में प्रतिक्रिया करता है। प्रकाश और गुरुत्वाकर्षण तरंगों के बीच आने वाले समय में अंतर हमें ब्रह्मांड के बारे में बहुत कुछ जानने की अनुमति देता है

आज ब्रह्मांड के सबसे बड़े रहस्य के बारे में खगोलविद से पूछें - और दो सबसे सामान्य उत्तर "डार्क मैटर" और "डार्क" होंगे। पृथ्वी पर हर चीज में परमाणु, जो मूल कणों से बने होते हैं, ब्रह्मांडीय ऊर्जा बजट का केवल 5% बनाते हैं। और या तो ब्रह्मांड की 95% ऊर्जा डार्क मैटर और डार्क एनर्जी के रूप में इन दो रूपों में निहित है, जो आज तक प्रत्यक्ष रूप से नहीं देखी गई है, या ब्रह्मांड के हमारे विचार के साथ मौलिक रूप से कुछ गलत है। इन सिद्धांतों के विकल्पों को काफी समय से खोजा गया है, और उनके विभिन्न प्रकारों के कारण कुछ अलग शारीरिक परिणाम सामने आए हैं। जब हमने पहली बार न्यूट्रॉन सितारों के संलयन का अवलोकन किया और गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में संकेत प्राप्त किए और एक व्यापक स्पेक्ट्रम के प्रकाश के रूप में, इन विकल्पों में से एक बड़ा हिस्सा खारिज कर दिया गया। डार्क मैटर और डार्क एनर्जी प्रयोग की कसौटी पर खरे उतरे हैं।


अल्ट्रामैसिव डायनामिक गैलेक्टिक क्लस्टर एबेल 370 , जिसका गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान (और अधिकांश भाग के लिए यह डार्क मैटर है) को नीले रंग में चिह्नित किया गया है

खगोल भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान में, कई प्रमुख पहेलियाँ हैं जो अंधेरे पदार्थ और अंधेरे ऊर्जा को हल करने वाली थीं। अंधेरे पदार्थ के हिस्से में, वे ज्यादातर आकाशगंगाओं के निर्माण, रोटेशन और संचय से जुड़े होते हैं, और अंधेरे ऊर्जा के हिस्से में वे ब्रह्मांड के विस्तार की गति और समय में इसके विकास से जुड़े होते हैं। गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत के थोड़ा शोधन द्वारा कुछ टिप्पणियों को सही ठहराया जा सकता है, और इसके लिए डार्क मैटर और डार्क एनर्जी की आवश्यकता नहीं होती है। इन सुधारों पर काम करने वाले लोगों को उम्मीद है कि वे एक, सही एक - एक पाएंगे जो नई भविष्यवाणियां भी कर सकते हैं जो कि डार्क मैटर और डार्क एनर्जी के सिद्धांतों से अलग हैं - और उन्हें सत्यापित किया जा सकता है।


कॉस्मिक वेब का गठन डार्क मैटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और सबसे बड़े पैमाने पर संरचनाओं को विस्तार गति और डार्क एनर्जी द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन के अधीन, साधारण पदार्थ के पतन के कारण किस्में के साथ छोटी संरचनाएं बनती हैं।

लेकिन गुरुत्वाकर्षण का एक संशोधन, यह डार्क मैटर या डार्क एनर्जी (दोनों सिद्धांतों को एक बार में उल्लेख नहीं करने का उल्लेख करने के लिए) समझाने का प्रयास है। आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का पहले से ही व्यापक परीक्षण किया गया है, और इसकी भविष्यवाणियां हर बार पूरी हुई हैं। गुरुत्वाकर्षण को संशोधित करके, आप इस सिद्धांत को बदल रहे हैं, इसलिए ऐसा किया जाना चाहिए ताकि पहले से किए गए सभी अवलोकनों और मापों के विपरीत न हों। परिणामस्वरूप, परिवर्तनों के कई रूप अभी भी बहुत अच्छी तरह से परीक्षण किए गए क्षेत्र में नहीं गए हैं: एक जो गुरुत्वाकर्षण के प्रसार की गति को बदलने की अनुमति देता है। आइंस्टीन के सिद्धांत में, गुरुत्वाकर्षण की गति प्रकाश के बराबर, हमेशा और सटीक होती है। लेकिन कई वैकल्पिक सिद्धांत इस धारणा को बदल देते हैं।


Z = 0 की ऑफसेट पर इलस्ट्रिस परियोजना सिमुलेशन में बड़े पैमाने पर प्रक्षेपण, 15 Mpc / h [h] की गहराई पर सबसे विशाल क्लस्टर पर केंद्रित आयाम हबल पैरामीटर / लगभग है। ट्रांस।]। गैस (दाएं) के घनत्व को अंधेरे पदार्थ (बाएं) के घनत्व के संक्रमण को दर्शाता है। ब्रह्मांड के बड़े पैमाने पर संरचनाओं के विन्यास को अंधेरे पदार्थ के बिना नहीं समझाया जा सकता है, हालांकि गुरुत्वाकर्षण को संशोधित करने का प्रयास किया जा रहा है।

आमतौर पर यह माना जाता है कि डार्क एनर्जी एक कॉस्मोलॉजिकल स्थिरांक है, और यह कि प्रकाश और गुरुत्वाकर्षण की गति भी स्थिर (और एक दूसरे के बराबर) है। वैकल्पिक योग कुछ और जटिल जोड़ते हैं: एक अदिश क्षेत्र या अतिरिक्त क्षेत्रों का एक सेट। यह संशोधन मॉडल का सामान्य स्थान है - जैसे गैलीलियन सहसंयोजक , बड़े पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण, बड़े पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण के साथ गुरुत्वाकर्षण , आइंस्टीन ईथर सिद्धांत , टैंसर-वेक्टर-स्केलर गुरुत्वाकर्षण , खोरावा गुरुत्वाकर्षण । कई मामलों में, इस पर निर्भर करता है कि जनरल थ्योरी ऑफ़ रिलेटिविटी के मानक गुरुत्वाकर्षण (टेंसर) फ़ील्ड के साथ स्केलर फ़ील्ड कैसे इंटरैक्ट करता है, गुरुत्वाकर्षण की गति या तो प्रकाश की गति से भिन्न होती है या समय में बदलती है। लेकिन तथ्य यह है कि गामा किरणों और न्यूट्रॉन स्टार फ्यूजन के घटना GW170817 से गुरुत्वाकर्षण तरंगों में 1.7 s का अंतर आया है, जिसका मतलब है कि गुरुत्वाकर्षण की गति प्रकाश की गति के बराबर होनी चाहिए, जिसमें 10 ^-15 से अधिक की त्रुटि न हो।


सभी द्रव्यमानहीन कण प्रकाश की गति से यात्रा करते हैं, जिसमें फोटॉन, ग्लून्स और गुरुत्वाकर्षण तरंगें शामिल हैं, और क्रमशः विद्युत चुम्बकीय, मजबूत परमाणु और गुरुत्वाकर्षण बातचीत करते हैं। GW170817 से गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के आगमन के समय का व्यावहारिक संयोग अत्यंत महत्वपूर्ण है।

नतीजतन , मानक जीटीआर के साथ मानक अंधेरे ऊर्जा के विकल्प की एक बड़ी संख्या का खंडन किया गया था । तथ्य यह है कि 130 मिलियन प्रकाश-वर्ष की दूरी पर एक प्रकाश और गुरुत्वाकर्षण संकेत के बीच 1.7 एस अंतर इतना छोटा है कि गुरुत्वाकर्षण की गति समय के साथ बदल नहीं सकती है, या प्रकाश की गति से व्यवस्थित रूप से अधिक या कम हो सकती है। गुरुत्वाकर्षण के दसवें सिद्धांत में एक अदिश क्षेत्र जोड़ना, आपको दो मुख्य प्रभाव मिलते हैं:

• अतिरिक्त वेग का एक दसियों शब्द प्रकट होता है, जिससे गुरुत्वाकर्षण तरंगों का प्रसार वेग बढ़ जाता है।
• स्पेस टाइम माशा पर प्रभावी प्लैंक मास स्केल बदलता है, जो ब्रह्मांड के विस्तार के दौरान गुरुत्वाकर्षण तरंगों के क्षीणन को बदलता है।

तथ्य यह है कि इस तरह की सटीकता के साथ प्रकाश की गति और गुरुत्वाकर्षण की गति समान होती है, यह दर्शाता है कि इस प्रकार के संशोधनों के साथ सभी सिद्धांत गंभीर रूप से सीमित हैं, और ये कि अधिकांश मॉडल वास्तव में, प्रतिशोधित हैं।


गुरुत्वाकर्षण के कई संशोधन जो गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के आगमन के समय तक अंधेरे ऊर्जा को अस्वीकार करते हैं, को अस्वीकार कर दिया गया है।

डार्क मैटर के मामले में, संशोधित गुरुत्वाकर्षण बनाने के प्रयास और भी बुरे थे । अधिकांश संशोधनों में बड़े पैमाने पर वस्तुओं के संपर्क के कानून में बदलाव होता है, जो अंतरिक्ष-समय के द्रव्यमान वाले क्षेत्रों में गुरुत्वाकर्षण क्षमता को बदलता है। जब प्रकाश की गति पर गति करने वाली वस्तुएं, जैसे कि फोटॉन या गुरुत्वाकर्षण तरंगें, इस स्थान से गुजरती हैं, तो ये संकेत सामान्य सापेक्षता के नियमों के अनुसार धीमा हो जाते हैं: शापिरो प्रभाव । 130 मिलियन प्रकाश-वर्ष की दूरी पर, रास्ते में खड़े मामले को लगभग तीन वर्षों तक इस संकेत में देरी करनी चाहिए, अगर अंधेरे मामले का मानक विचार सच है। लेकिन अगर आप अंधेरे पदार्थ से छुटकारा पाने के लिए गुरुत्वाकर्षण बदलते हैं, तो आप अंतरिक्ष के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण तरंगों के प्रसार के गुणों को गंभीरता से बदल देंगे।


जब प्रकाश, गुरुत्वाकर्षण तरंगें या कोई भी द्रव्यमान रहित कण अंतरिक्ष के एक बड़े क्षेत्र से होकर गुजरता है, तो इस स्थान के विरूपण के कारण मार्ग घुमावदार हो जाता है, जिससे आने वाले समय में देरी होती है। संशोधित गुरुत्वाकर्षण के अधिकांश सिद्धांतों में, प्रकाश और गुरुत्वाकर्षण तरंगों के लिए देरी अलग होगी।

अंधेरे पदार्थ के बिना गुरुत्वाकर्षण के संशोधित सिद्धांत, जैसे टीईवीएस या एमओजी / स्केलर-टेन्सर-वेक्टर , में एक ख़ासियत है - उनमें गुरुत्वाकर्षण तरंगें जियोडेसिक वक्रों के साथ प्रचारित करती हैं - अंतरिक्ष-समय में भिन्न-भिन्न - फोटॉनों और न्यूट्रिनो द्वारा पीछा किए जाने वाले से अलग। संक्षेप में, गुरुत्वाकर्षण तरंगों को केवल सामान्य द्रव्य द्वारा निर्धारित पथों के साथ यात्रा करनी चाहिए, और फोटॉनों और न्युट्रीनो को प्रभावी द्रव्यमान द्वारा निर्धारित पथों के साथ यात्रा करनी चाहिए: अंधेरे पदार्थ का अनुकरण करने वाले प्रभावों के साथ कुल मिलाकर सामान्य पदार्थ। इस तरह के एक अंतर से फोटॉन और गुरुत्वाकर्षण तरंगों के आगमन के समय में लगभग 800 दिनों का अंतर आ सकता है, न कि वास्तविकता में देखे गए 1.7 सेकंड के बजाय।

गुरुत्वाकर्षण तरंगों और विद्युत चुम्बकीय संकेतों के क्रॉस-सहसंबंध को देखते हुए, इन विकल्पों को अंधेरे पदार्थ के बिना नकार दिया जाता है।


NGC 4993 में विभिन्न जन स्रोत, जहाँ न्यूट्रॉन तारे विलीन हो गए, और प्रकाश और गुरुत्वाकर्षण तरंगों के पारित होने में देरी पर उनका प्रभाव

जब गुरुत्वाकर्षण तरंगें और फोटॉन (इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव्स) अंतरिक्ष में फैलते हैं, तो अंतरिक्ष की वक्रता और विस्तार उन्हें ठीक उसी तरह प्रभावित करता है। यही है, जबकि आप जीआर का उपयोग करते हैं। यदि आप गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत को बदलते हैं - उदाहरण के लिए, डार्क मैटर और / या डार्क एनर्जी से छुटकारा पाने की कोशिश करने के लिए - तो केवल पदार्थ और इसका द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण तरंगों को प्रभावित करेगा, और संशोधन के प्रभाव फोटॉन और अन्य कणों को प्रभावित करेगा। चूंकि विलय किए गए न्यूट्रॉन सितारों से गुरुत्वाकर्षण तरंगें और प्रकाश संकेत एक साथ पहुंचे, वे एक ही गति से अंतरिक्ष में चले गए, और एक ही मंदी का अनुभव किया। सटीक सटीकता अंधेरे मामले के बिना गुरुत्वाकर्षण के एक संशोधित सिद्धांत के लिए अग्रणी उम्मीदवारों को बाहर करने के लिए पर्याप्त है।


एक्स-रे विकिरण (गुलाबी) और विभिन्न टकराने वाले गांगेय समूहों के कुल मामले (नीला) के नक्शे सामान्य पदार्थ और गुरुत्वाकर्षण प्रभावों के बीच एक स्पष्ट अलगाव दिखाते हैं - अंधेरे पदार्थ के अस्तित्व के लिए सबसे ठोस सबूतों में से एक। वैकल्पिक सिद्धांतों को अब इतना आकर्षित किया जाना है कि कई उन्हें बस हास्यास्पद लगता है।

अभी भी कई उपजी मॉडल हैं जो संशोधित गुरुत्वाकर्षण की उम्मीद को बनाए रखते हैं - उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण के गैर-थ्योरी सिद्धांत (जिसमें गुरुत्वाकर्षण प्रभाव और जनता की व्यवस्था मेल नहीं खाती), या सिद्धांत जिसमें गुरुत्वाकर्षण तरंगें और विद्युत चुम्बकीय तरंगें अलग-अलग नियमों का पालन करती हैं। लेकिन यहां तक ​​कि इन विचारों को गंभीरता से गुरुत्वाकर्षण तरंगों की नई टिप्पणियों द्वारा सीमित किया जाता है, और जीवित रहने के लिए उन्हें अंधेरे पदार्थ और अंधेरे ऊर्जा के प्रभावों से अधिक से अधिक सदृश करने की आवश्यकता होती है। संशोधित गुरुत्वाकर्षण अभी तक गुमनामी में नहीं डूबा है, लेकिन इसकी कई बड़ी उम्मीदें अभी टूट चुकी हैं। आइंस्टीन, अपने सिद्धांत के साथ अपने मूल, अपरिवर्तित रूप में, अभी भी रहता है।