ये भौतिक विज्ञानी गुरुत्वाकर्षण के नए सिद्धांत को पसंद करते हैं

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डार्क मैटर को यह समझाने का प्रस्ताव दिया गया है कि क्यों आकाशगंगा के सबसे दूर के तारे न्यूटन की भविष्यवाणी की तुलना में बहुत तेजी से आगे बढ़ने में सक्षम हैं। एक वैकल्पिक गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत एक बेहतर व्याख्या हो सकता है।

न्यूटन के भौतिकी के नियमों का उपयोग करके, हम सौर मंडल में ग्रहों की गति को पूरी सटीकता के साथ मॉडल कर सकते हैं। हालांकि, 1970 के दशक की शुरुआत में, वैज्ञानिकों ने पाया कि यह उसके काम नहीं आया डिस्क आकाशगंगा अपने बाहरी किनारों पर तारे, अपने केंद्र में सभी पदार्थों के गुरुत्वाकर्षण बल से दूर, न्यूटन के सिद्धांत की भविष्यवाणी की तुलना में बहुत तेजी से आगे बढ़ रहे थे।

नतीजतन, भौतिकविदों ने सुझाव दिया कि एक अदृश्य पदार्थ जिसे “गहरे द्रव्य“यह एक अतिरिक्त गुरुत्वाकर्षण खिंचाव प्रदान कर रहा था, जिससे सितारों में तेजी आई – एक सिद्धांत जिसे व्यापक रूप से स्वीकार किया गया। हालांकि, एक में पिछली समीक्षा मेरे सहयोगियों और मेरा सुझाव है कि व्यापक पैमाने पर अवलोकनों को गुरुत्वाकर्षण के वैकल्पिक सिद्धांत में बेहतर तरीके से समझाया गया है जिसे मिल्ग्रोमियन गतिशीलता या कहा जाता है मोंडो – किसी अदृश्य सामग्री की आवश्यकता नहीं है। यह पहली बार 1982 में इजरायल के भौतिक विज्ञानी मोर्दचाई मिलग्रोम द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

मोंड की मूल धारणा यह है कि जब गुरुत्वाकर्षण बहुत कमजोर हो जाता है, जैसा कि आकाशगंगाओं के किनारे के पास होता है, तो यह न्यूटनियन भौतिकी से अलग व्यवहार करना शुरू कर देता है। इस तरह संभव है समझाना 150 से अधिक आकाशगंगाओं के बाहरी इलाके में तारे, ग्रह और गैस केवल उनके दृश्यमान द्रव्यमान के आधार पर अपेक्षा से अधिक तेज़ी से क्यों घूम रहे हैं। हालाँकि, Mond केवल . ही नहीं है समझाना कई मामलों में घूर्णन वक्रों की तरह, अपेक्षा करना वे।

विज्ञान के दार्शनिक बहस करना यह भविष्यवाणी शक्ति मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल से मोंड को श्रेष्ठ बनाती है, जो यह बताता है कि ब्रह्मांड में दृश्यमान पदार्थ की तुलना में अधिक काला पदार्थ है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि इस मॉडल के अनुसार, आकाशगंगाओं में अत्यंत अनिश्चित मात्रा में डार्क मैटर होता है जो कि आकाशगंगा के गठन के विवरण पर निर्भर करता है – जिसे हम हमेशा नहीं जानते हैं। इससे यह अनुमान लगाना असंभव हो जाता है कि आकाशगंगा कितनी तेजी से घूमती है। लेकिन इस तरह की भविष्यवाणियां नियमित रूप से मोंड के साथ की जाती हैं, और अब तक इसकी पुष्टि हो चुकी है।

कल्पना कीजिए कि हम आकाशगंगा में दृश्य द्रव्यमान के वितरण को जानते हैं लेकिन अभी तक इसकी घूर्णन गति नहीं जानते हैं। मानक ब्रह्मांडीय मॉडल में, केवल कुछ विश्वास के साथ यह कहना संभव होगा कि उपनगरों में घूर्णन गति 100 किमी/सेक और 300 किमी/सेकेंड के बीच होगी। मोंड अधिक विशिष्ट भविष्यवाणी देता है कि घूर्णी गति 180-190 किमी / सेकंड की सीमा में होनी चाहिए।

यदि बाद के अवलोकन 188 किमी/सेकेंड की घूर्णन गति प्रकट करते हैं, तो यह दोनों सिद्धांतों से सहमत है – लेकिन मोंड स्पष्ट रूप से पसंदीदा है। यह का नवीनतम संस्करण है ओकाम का उस्तरा – कि सबसे सरल समाधान अधिक जटिल समाधानों से बेहतर है, इस मामले में हमें नोट्स को “मुक्त मापदंडों” की सबसे कम संभव संख्या के साथ समझाना चाहिए। नि: शुल्क पैरामीटर स्थिरांक हैं – कुछ संख्याएं जिन्हें हमें समीकरणों में काम करने के लिए दर्ज करना होगा। लेकिन सिद्धांत ने उन्हें स्वयं नहीं दिया – किसी विशेष मूल्य के अस्तित्व का कोई कारण नहीं है – इसलिए हमें इसे अवलोकन द्वारा मापना होगा। न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत या परिमाण में एक उदाहरण गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक, G है गहरे द्रव्य मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल के भीतर आकाशगंगाओं में।

हमने ओकाम के कोड के पीछे के विचार को पकड़ने के लिए “सैद्धांतिक लोच” के रूप में जाना जाने वाला एक अवधारणा पेश की है कि सबसे मुक्त पैरामीटर वाला एक सिद्धांत डेटा की एक विस्तृत श्रृंखला के अनुरूप है – इसे और अधिक जटिल बना रहा है। अपनी समीक्षा में, हमने इस अवधारणा का उपयोग विभिन्न खगोलीय प्रेक्षणों, जैसे आकाशगंगाओं के घूर्णन और आकाशगंगा समूहों के भीतर गतियों के विरुद्ध मानक और मोंड ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल का परीक्षण करते समय किया था।

हर बार, हमने -2 और +2 के बीच एक सैद्धांतिक लोच स्कोर दिया। -2 का स्कोर इंगित करता है कि मॉडल डेटा को देखे बिना स्पष्ट और सटीक भविष्यवाणी कर रहा है। इसके विपरीत, +2 का अर्थ है “कुछ भी हो जाता है” – सिद्धांतकार लगभग किसी भी उचित अवलोकन परिणाम को फिट कर सकते थे (क्योंकि बहुत सारे मुक्त पैरामीटर हैं)। हमने यह भी आकलन किया कि प्रत्येक मॉडल अवलोकनों को कितनी अच्छी तरह फिट करता है, जहां +2 उत्कृष्ट फिट को इंगित करता है और -2 उन अवलोकनों के लिए आरक्षित है जो स्पष्ट रूप से दिखाते हैं कि सिद्धांत गलत है। फिर हम सैद्धांतिक लचीलेपन की डिग्री को टिप्पणियों के साथ समझौते से घटाते हैं, क्योंकि डेटा को अच्छी तरह से मिलान करना अच्छा है – लेकिन कुछ भी फिट करने में सक्षम होना बुरा है।

एक अच्छा सिद्धांत स्पष्ट भविष्यवाणियां करेगा जिनकी बाद में पुष्टि की गई थी, और कई अलग-अलग परीक्षणों पर +4 का संयुक्त स्कोर बेहतर होगा (+2 – (- 2) = +4)। एक खराब सिद्धांत को 0 और -4 (-2 – (+ 2) = -4) के बीच एक अंक मिलेगा। इस मामले में सटीक भविष्यवाणियां विफल हो सकती हैं – और गलत भौतिकी के साथ काम करने की संभावना नहीं है।

हमने 32 परीक्षणों में मानक कॉस्मोलॉजिकल मॉडल -0.25 के लिए एक औसत स्कोर पाया, जबकि मोंड ने 29 परीक्षणों में +1.69 का औसत स्कोर हासिल किया। कई अलग-अलग परीक्षणों पर प्रत्येक सिद्धांत के लिए अंक क्रमशः मानक और मोंड ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल के लिए चित्र 1 और 2 में दिखाए गए हैं।

अवलोकनों के साथ मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल की तुलना करना

आकृति 1। सिद्धांत (नीचे-ऊपर अनुकूलन) के साथ डेटा कितनी अच्छी तरह फिट बैठता है और फिटिंग (बाएं से दाएं ऊंचाई) में यह कितना लचीला है, इस पर आधारित अवलोकनों के साथ मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल की तुलना करना। हमारे मूल्यांकन में खोखले सर्कल का हिसाब नहीं है, क्योंकि उस डेटा का उपयोग मुक्त पैरामीटर सेट करने के लिए किया गया था। हमारी समीक्षा की तालिका 3 से पुन: प्रस्तुत। क्रेडिट: अर्क्सिव

दो अवलोकनों के साथ मानक ब्रह्मांडीय मॉडल की तुलना करना

चित्र 2। चित्र 1 के समान, लेकिन आभासी कणों वाले मोंड के लिए जो केवल गुरुत्वाकर्षण द्वारा परस्पर क्रिया करते हैं, उन्हें बाँझ न्यूट्रिनो कहा जाता है। ध्यान दें कि कोई स्पष्ट जालसाजी नहीं है। हमारी समीक्षा की तालिका 4 से पुन: प्रस्तुत। क्रेडिट: अर्क्सिव

यह तुरंत स्पष्ट है कि मोंड के लिए कोई महत्वपूर्ण समस्या की पहचान नहीं की गई है, जो कम से कम यथोचित रूप से सभी डेटा से सहमत है (ध्यान दें कि मिथ्याकरण को इंगित करने वाली नीचे की दो पंक्तियाँ चित्र 2 में रिक्त हैं)।

काले पदार्थ की समस्या

स्टैंडर्ड कॉस्मिक मॉडल की सबसे हड़ताली विफलताओं में से एक “बार आकाशगंगाओं” के साथ है – सितारों से बने उज्ज्वल, रॉड के आकार के क्षेत्र – जिसमें सर्पिल आकाशगंगाएं अक्सर उनके मध्य क्षेत्रों में पाई जाती हैं (मुख्य छवि देखें)। बार समय के साथ घूमते हैं। यदि आकाशगंगाओं को काले पदार्थ के विशाल प्रभामंडल में सन्निहित किया जाता, तो उनकी छड़ें धीमी हो जातीं। हालांकि, अधिकांश, यदि सभी नहीं, तो देखे गए गांगेय बैंड तेज हैं। ये है उल्लू बनाना उच्च स्तर के आत्मविश्वास के साथ मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल।

एक और समस्या यह है कि मूल मॉडल प्रस्तावित आकाशगंगाओं में डार्क मैटर हैलोस ने एक बड़ी गलती की है – उन्होंने माना कि डार्क मैटर कण अपने आसपास के पदार्थ को गुरुत्वाकर्षण प्रदान करते हैं, लेकिन सामान्य पदार्थ के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से प्रभावित नहीं होते हैं। यह गणना को सरल करता है, लेकिन वास्तविकता को प्रतिबिंबित नहीं करता है। जब इस पर ध्यान दिया गया बाद के सिमुलेशन यह स्पष्ट था कि आकाशगंगाओं के चारों ओर डार्क मैटर के प्रभामंडल उनके गुणों की विश्वसनीय रूप से व्याख्या नहीं करते हैं।

मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल की कई अन्य विफलताएं हैं जिन्हें हमने अपनी समीक्षा में देखा, और मोंड अक्सर सक्षम था स्वाभाविक रूप से समझाया टिप्पणियाँ। हालांकि, मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल इतना लोकप्रिय होने का कारण कम्प्यूटेशनल त्रुटियों या इसकी विफलताओं के सीमित ज्ञान के कारण हो सकता है, जिनमें से कुछ को हाल ही में खोजा गया है। यह गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत को संशोधित करने के लिए लोगों की अनिच्छा के कारण भी हो सकता है जो भौतिकी के कई अन्य क्षेत्रों में इतना सफल रहा है।

हमारे अध्ययन में स्टैंडर्ड कॉस्मोलॉजिकल मॉडल पर मोंड की बड़ी बढ़त ने हमें यह निष्कर्ष निकालने के लिए प्रेरित किया कि उपलब्ध अवलोकन मोंड के पक्ष में हैं। यद्यपि हम यह दावा नहीं करते हैं कि मोंड परिपूर्ण है, फिर भी हमें लगता है कि यह बड़ी तस्वीर को ठीक करता है – आकाशगंगाओं में वास्तव में डार्क मैटर की कमी होती है।

इंद्रनील बानिक द्वारा लिखित, खगोल भौतिकी में पोस्टडॉक्टोरल रिसर्च फेलो, सेंट एंड्रयूज विश्वविद्यालय।

यह लेख पहली बार . में प्रकाशित हुआ था बातचीत.बातचीत

संदर्भ: “गेलेक्टिक रॉड्स से हबल टेंशन तक: मेलग्रोमियन ग्रेविटी के लिए वेटिंग एस्ट्रोफिजिकल एविडेंस
इंद्रनील बनिक और होंगशेंग झाओ द्वारा, जून 27, 2022 यहां उपलब्ध है समरूपता.
डीओआई: 10.3390 / सिम14071331

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