ஹப்பிள் அழுத்தம் (Hubble tension) என்பது அண்டவியலில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க தீர்க்கப்படாத பிரச்சினையாக உள்ளது. பிரபஞ்சம் எவ்வளவு வேகமாக விரிவடைகிறது என்பதை அளவிட இரண்டு சமமான சரியான வழிகள் உள்ளன. ஆனால், அவை இரண்டு வேறுபட்ட மதிப்பீடுகளை அளித்துள்ளன. விரிவான சோதனைகள் மற்றும் மறுகணக்கீடுகள் இருந்தபோதிலும், இந்த வேறுபாடுகள் நீடிக்கிறது.
ஜெர்மனி மற்றும் இங்கிலாந்தைச் சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள் தலைமையிலான ராயல் வானியல் சொசைட்டியின் (Royal Astronomical Society (MNRAS)) மாதாந்திர அறிவிப்புகளில் சமீபத்திய ஆய்வானது, ஒரு சாதூர்யமான யோசனையை பரிந்துரைக்கிறது. இது, பிரபஞ்சத்தை நாம் புரிந்து கொள்ளும் விதமானது தவறானது.
இந்த மாதிரி Λ குளிர் இருண்ட பொருள் (Λ cold dark matter) அல்லது "லாம்ப்டா குளிர் கருமையான பொருள்" (lambda CDM) என்று அழைக்கப்படுகிறது. பிக் பேங்கில் (Big Bang) இருந்து எஞ்சியிருக்கும் கதிர்வீச்சு, பிரபஞ்சத்தில் உள்ள விண்மீன் திரள்களின் அமைப்பு மற்றும் பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது என்ற உண்மை உட்பட பிரபஞ்சத்தின் பல்வேறு அம்சங்களை விளக்கும் எளிய மாதிரி தற்போது இதுவாகும்.
ஆனால், அண்டவியலாளர்கள் ஹப்பிள் பதற்றம் (Hubble tension) போன்ற Λ CDM மாதிரியால் செய்ய முடியாத சில விஷயங்களை விளக்கக்கூடிய புதிய சிறந்த மாதிரியையும் தேடுகின்றனர். இருப்பினும், ஹப்பிள் பதற்றம் (Hubble tension) உண்மையானது என்பதை உறுதிப்படுத்த பல அளவீடுகள் மற்றும் கணக்கீடுகளை நாங்கள் செய்துள்ளோம். தரவுகளில் உள்ள தவறு மட்டுமல்ல.
இதைத் தொடர்ந்து, வானியற்பியல் ஜர்னல் கடிதங்கள் (Astrophysical Journal Letters) மற்றொரு ஆய்வு வேறு ஒரு அம்சத்தை எடுத்துரைத்தது. பிரபஞ்சத்தின் விரிவாக்கத்தின் அளவீட்டு முறைகளில் ஒன்றில் சந்தேகத்திற்குரிய குறைபாடு செல்லுபடியாகாது என்று ஆராய்ச்சியாளர்களின் தனிக் குழு காட்டியது. ஹப்பிள் அழுத்தம் கவனிக்கப்பட வேண்டிய ஒரு உண்மையான நிகழ்வு என்பதை இது மேலும் உறுதிப்படுத்துகிறது.
இப்போதைக்கு, இந்த மாதிரி தான் பிரச்சனை என்று தெரிகிறது.
கூடுதலாக, இந்த வாரம் லண்டனில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க கூட்டம் நடைபெறவுள்ள நிலையில் இந்த கண்டுபிடிப்புகள் வெளிவருகின்றன. இந்த கூட்டத்தில், உலகெங்கிலும் உள்ள அண்டவியலாளர்கள் கூடி, ஹப்பிள் அழுத்தத்திற்கு அப்பாற்பட்ட காரணங்களுக்காக Λ குளிர் இருண்ட பொருள் மாதிரி காலாவதியானதா என்று விவாதிப்பார்கள். இந்த கூட்டம் பிரபஞ்சத்தைப் புரிந்துகொள்ளப் பயன்படுத்தப்படும் தற்போதைய மாதிரிகளின் தற்போதைய ஆய்வு மற்றும் சாத்தியமான மறுமதிப்பீட்டை எடுத்துக்காட்டுகிறது.
நமது பிரபஞ்சம் திறந்ததா, மூடப்பட்டதா அல்லது தட்டையானதா?
பெருவெடிப்புக்குப் பிறகு சுமார் 14 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு பிரபஞ்சம் விரிவடையத் தொடங்கியது. இது காலவரையின்றி விரிவடைந்து கொண்டே போகலாம். அப்படியானால், அது ஒரு திறந்த பிரபஞ்சம் (open universe) என்று விவரிக்கப்படும். இருப்பினும், விண்மீன் திரள்களின் ஈர்ப்பு விசை காரணமாக இதன் விரிவாக்கம் இறுதியில் நிறுத்தப்பட்டால், பிரபஞ்சம் சுருங்கத் தொடங்கி ஒரு மூடிய பிரபஞ்சமாக மாறக்கூடும்.
ஒரு மூடிய பிரபஞ்சம் (closed universe) ஒரு கோளத்தைப் போலவே நேர்மறையான வளைவைக் கொண்டுள்ளது. இந்த வகை பிரபஞ்சம் வரையறுக்கப்பட்டதாக இருப்பினும், ஆனால் எல்லைகள் இல்லை. அதாவது, நீங்கள் ஒரு விளிம்பை சந்திக்காமல் எந்த திசையிலும் காலவரையின்றி பயணிக்க முடியும்.
மாறாக, திறந்த பிரபஞ்சத்தில், விண்வெளி எதிர் திசையில் சுழலும். அதாவது, இது ஒரு கோணத்தை ஒத்த எதிர்மறை வளைவைக் கொண்டிருக்கும்.
இந்த கருத்துகணிப்புக்கு இடையில் மற்றொரு வாய்ப்பு உள்ளது. பிரபஞ்சம் என்றென்றும் விரிவடைந்து கொண்டே இருக்கும். ஆனால், தற்போது அதிகரித்து வரும் விரிவாக்க விகிதம் இறுதியில் ஈர்ப்பு விசைகளால் குறையத் தொடங்கும். இதற்கான வீதம் பூஜ்ஜியத்திற்குக் குறைய எண்ணற்ற நேரத்தை எடுக்கும். எனவே, பிரபஞ்சம் மெதுவாகவும் விரிவடைந்து கொண்டே இருக்கும்.
பிரபஞ்சம் தட்டையானது என்பது ஒரு தட்டையான காகிதம் போன்றது என்று அர்த்தமல்ல. மாறாக, இணையாக இருக்கும் இரண்டு கோடுகளை வரைந்து, தொடர்ந்து வரைந்தால், எவ்வளவு தூரம் சென்றாலும் அவை இணையாக இருக்கும் என்று அர்த்தம். ஒரு கோள (spherical) அல்லது சேணம் (saddle) போன்ற இடத்தில், கோடுகள் இறுதியில் எங்காவது வெட்டும்.
பெருவெடிப்பின் பின்னொளி
அண்டவியலாளர்கள் அண்ட நுண்ணலை பின்னணியை (cosmic microwave background (CMB)) ஆராய்வதன் மூலம் இதைக் கண்டுபிடித்தனர். இது பெரு வெடிப்பிலிருந்து (Big Bang) எஞ்சியிருக்கும் ஒளி துகள்களால் ஆனது. வெப்பநிலை மாற்றங்களை பகுப்பாய்வு செய்ய அவர்கள் சிக்கலான கணிதத்தைப் பயன்படுத்தினர் மற்றும் அண்ட நுண்ணலை பின்னணிக்கு (CMB) கிட்டத்தட்ட வளைவு இல்லை என்பதைக் கண்டறிந்தனர்.
வில்கின்சன் மைக்ரோவேவ் அனிசோட்ரோபி ஆய்வு (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)), BOOMERanG மற்றும் பிளாங்க் (Planck) ஆகிய மூன்று தொலைநோக்கிகள் விண்வெளியில் உள்ளன. அவர்கள் அண்ட நுண்ணலை பின்னணியைப் (CMB) பார்க்கிறார்கள். இதை கணிக்கக்கூடிய பிரபஞ்சம் 0.4% விளிம்பு பிழையுடன் தட்டையானது என்பதை அவர்களின் தரவு காட்டுகிறது. 2021 ஆம் ஆண்டில், விஞ்ஞானிகள் அட்டகாமா அண்டவியல் தொலைநோக்கியில் (Atacama Cosmology Telescope) இருந்து தரவைப் பயன்படுத்தினர். நமது பிரபஞ்சம் தட்டையானது அல்ல என்பதற்கு எந்த ஆதாரமும் கிடைக்கவில்லை என்று அவர்கள் கூறினர்.
இந்த கண்டுபிடிப்புகளின் அடிப்படையில், விண்வெளி ஒரு மெகாபார்செக்கிற்கு வினாடிக்கு (megaparsec ((km/s)/Mpc)) சுமார் 68 கிலோமீட்டர் வேகத்தில் விரிவடைகிறது என்று அண்டவியலாளர்கள் மதிப்பிடுகின்றனர். எனவே, ஒரு மெகாபார்செக் (சுமார் 3.26 மில்லியன் ஒளி ஆண்டுகள்) தொலைவில் உள்ள ஒன்று 68 கிமீ/வி வேகத்தில் நகர்கிறது.
பிரபஞ்ச தூர அளவீடு (cosmic distance ladder)
பிரபஞ்சம் எவ்வாறு விரிவடைகிறது என்பதைப் படிக்க அண்ட நுண்ணலை பின்னணி (CMB) உதவுகிறது. மற்றொரு முறை அண்ட தூர அளவிடு ஆகும். பொருள்கள் பூமியிலிருந்து எவ்வளவு தொலைவில் உள்ளன. அவை, அருகாமையில் உள்ளனவா, தொலைவில் உள்ளனவா அல்லது வெகு தொலைவில் உள்ளனவா என்பதை அளவிடுவதற்கான வழிகளின் தொகுப்பாகும். இந்த அளவீடு ஒரு முக்கியமான பொருள் செபீடு மாறி நட்சத்திரம் (Cepheid variable star) ஆகும்.
செஃபீடு மாறிகள் (Cepheid variable) ஒரு சிறப்பு தரத்தைக் கொண்டுள்ளன. அவற்றின் பிரகாசம் காலப்போக்கில் கணிக்கக்கூடிய வடிவத்தில் மாறுகிறது. அவற்றின் பிரகாசத்தை அளவிடுவதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் அவை எவ்வளவு தொலைவில் உள்ளன என்பதைக் கண்டுபிடிக்க முடியும். இந்த முறையைப் பயன்படுத்தி, அண்டவியலாளர்கள் பிரபஞ்சத்தின் விரிவாக்க வீதத்தை ஒரு மெகாபார்செக் (megaparsec ((km/s)/Mpc)) க்கு வினாடிக்கு 73 கிலோமீட்டர் என்று மதிப்பிட்டுள்ளனர்.
ஹப்பிள் vs ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி
இந்த நட்சத்திரங்களைப் பின்பற்றுவதற்கான சிறந்த வழி, அவை வெளியிடும் அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்துவதாகும். இந்த வகை கதிர்வீச்சு தூசி மேகங்களுக்குள் ஊடுருவி, கண்ணுறு ஒளியைத் தடுத்து, பூமியை உருவாக்கும். வானத்தின் சில பகுதிகளில் பெரும்பாலும் அடர்த்தியாக நிரம்பியிருக்கும் செஃபீடு மாறி நட்சத்திரங்களை (Cepheid variable stars) கண்காணிக்க இது மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.
நாசாவால் இயக்கப்படும் ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி (James Webb Space Telescope (JWST)), இந்த அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சைக் கண்காணிக்க பொருத்தப்பட்டுள்ளது. வானில் அருகருகே இருக்கும் இரண்டு செபீடு மாறி விண்மீன்கள் (Cepheid variable stars) வெளியிடும் கதிர்வீச்சை வேறுபடுத்திக் காட்டும் கருவிகளும் இதில் உள்ளன.
சமீபத்தில், வானியற்பியல் ஜர்னல் கடிதங்களில் (Astrophysical Journal Letters) வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வு, நாசாவின் ஹப்பிள் விண்வெளி தொலைநோக்கியின் தரவுகளில் சாத்தியமான குறைபாடுகள் குறித்த கவலைகளை நிவர்த்தி செய்தது. இது, முன்னதாக ஹப்பிள் அழுத்தம் (Hubble tension) எனப்படும் முரண்பாடுகளுக்கு இது வழிவகுத்தது. ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கியால் (JWST) செய்யப்பட்ட செஃபீட் மாறிகளின் (Cepheid variable) ஆயிரத்துக்கும் மேற்பட்ட துல்லியமான கருத்துகணிப்புகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் பகுப்பாய்வு செய்தனர். ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கியின் (JWST) மேம்பட்ட தீர்மானம் நட்சத்திர கூட்டங்களிலிருந்து வரும் சத்தத்தை திறம்பட குறைக்கிறது என்பதை அவர்கள் கண்டறிந்தனர். இது ஹப்பிள் விண்வெளி தொலைநோக்கி மூலம் எடுக்கப்பட்ட அளவீடுகளில் குறிப்பிடத்தக்க பிரச்சினையாக இருந்தது.
இந்த மேம்பட்ட கருத்துகணிப்புகள் இருந்தபோதிலும், உள்ளூர் நெரிசல் மற்றும் கருத்துகணிப்பில் பயன்படுத்தப்படும் வடிப்பான்களின் தேர்வு போன்ற காரணிகளுக்கான மாற்றங்களுக்குப் பிறகும், ஹப்பிள் மற்றும் ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி தரவுகளின் அடிப்படையில் நட்சத்திரங்களின் தூர மதிப்பீடுகளில் "குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு இல்லை" என்று ஆய்வு முடிவு செய்தது. இறுதியில், ஹப்பிள் அழுத்தம் (Hubble tension) நீடிக்கிறது என்பதை ஆய்வு உறுதிப்படுத்தியது.
குத்சியா கனி, பாரமுல்லா பட்டான் அரசு கல்லூரியின் இயற்பியல் துறையில் உதவி பேராசிரியராக உள்ளார்.
Original article: