कॅनबेरा (ऑस्ट्रेलिया), (द कन्व्हर्सेशन) – कृष्णविवरांनंतर (ब्लॅक होल) विश्वातील सर्वाधिक घनतेच्या वस्तूंमध्ये न्यूट्रॉन ताऱ्यांचा क्रमांक लागतो. हे अतिभव्य ताऱ्यांच्या मृत्यूनंतर उरलेले अवशेष असतात. असे दोन न्यूट्रॉन तारे एकमेकांवर आदळले की, अवकाश-कालाच्या (स्पेस-टाइम) ताणेबाण्यात प्रचंड गुरुत्वीय लहरी निर्माण होतात. या लहरी पृथ्वीवरील अत्यंत संवेदनशील उपकरणांद्वारे टिपता येतात.
या गुरुत्वीय लहरींच्या मदतीने विश्वाशी संबंधित एका अत्यंत मूलभूत, पण आजही पूर्णपणे न उलगडलेल्या प्रश्नाचे उत्तर शोधता येते—विश्व नेमके किती वेगाने विस्तारत आहे? हा वेग ‘हबल स्थिरांक’ (Hubble Constant) या संज्ञेने व्यक्त केला जातो आणि त्याचे अचूक मूल्य शोधण्यासाठी शास्त्रज्ञ गेली अनेक दशके प्रयत्न करत आहेत.
मात्र अलीकडच्या काळात या प्रश्नाभोवतीचा गोंधळ अधिकच वाढला आहे. वेगवेगळ्या पद्धतींनी मोजमाप करणाऱ्या संशोधकांना वेगवेगळी उत्तरे मिळत आहेत. ‘हबल टेन्शन’ म्हणून ओळखला जाणारा हा वाद आज आधुनिक विश्वशास्त्रासमोरील सर्वांत मोठ्या आव्हानांपैकी एक मानला जातो.
‘द अॅस्ट्रोफिजिकल जर्नल’मध्ये प्रसिद्ध झालेल्या आमच्या नव्या संशोधनात हबल स्थिरांक मोजण्याची एक वेगळी पद्धत वापरण्यात आली. यासाठी दोन न्यूट्रॉन ताऱ्यांच्या भीषण टकरीतून निर्माण झालेल्या गुरुत्वीय लहरींचे नव्याने आणि अधिक सखोल विश्लेषण करण्यात आले.
आमच्या मते, गुरुत्वीय लहरींच्या आधारे मिळालेला हा हबल स्थिरांकाचा आतापर्यंतचा सर्वाधिक अचूक अंदाज आहे.
हबल स्थिरांक इतका महत्त्वाचा का?
विश्व नेमक्या किती वेगाने विस्तारत आहे, हे खगोलशास्त्रज्ञांसाठी अत्यंत महत्त्वाचे आहे. कारण त्यावरून विश्वाचे मोजमाप करण्याचा आधार मिळतो. त्यामुळे ग्रह, तारे, आकाशगंगा आणि इतर खगोलीय वस्तूंची खरी अंतरं आणि आकार अधिक अचूकपणे ठरवता येतात.
त्याहूनही महत्त्वाचे म्हणजे, विश्वाची सुरुवात कशी झाली आणि भविष्यात त्याचे काय होणार, याचाही अंदाज या मोजमापावर अवलंबून असतो.
याच कारणामुळे हबल स्थिरांक मोजण्यासाठी अनेक स्वतंत्र पद्धती वापरल्या जातात. विश्वाच्या उत्क्रांतीबाबतचा सध्याचा सिद्धांत बरोबर असेल, तर या सर्व पद्धतींनी साधारणपणे एकच उत्तर मिळायला हवे.
अनेक वर्षे तसेच होत होते. वेगवेगळ्या पद्धतींनी मिळणारे आकडे जवळपास सारखेच होते; मात्र त्यातील अनिश्चितता बरीच मोठी होती. गेल्या काही दशकांत निरीक्षणांची अचूकता मोठ्या प्रमाणावर वाढली आणि त्यानंतरच या मोजमापांतील विसंगती स्पष्टपणे दिसू लागली.
दोन पद्धती, दोन वेगवेगळी उत्तरे
काही संशोधकांनी महास्फोटानंतर (बिग बँग) उरलेल्या सूक्ष्म प्रकाशाचा अभ्यास करून हबल स्थिरांक मोजला. हा प्रकाश पृथ्वीपर्यंत पोहोचण्यासाठी जवळपास विश्वाच्या वयाइतकाच काळ प्रवास करून आला आहे. त्यामुळे या पद्धतीला ‘दूरच्या विश्वावर आधारित मोजमाप’ असे म्हणतात.
दुसऱ्या गटाने पृथ्वीच्या तुलनेने जवळ असलेल्या खगोलीय वस्तूंचा—उदा. धडधडणारे (पल्सेटिंग) तारे आणि सुपरनोव्हा—अभ्यास करून मोजमाप केले. याला ‘जवळच्या विश्वावर आधारित मोजमाप’ असे म्हणतात.
आश्चर्य म्हणजे या दोन्ही पद्धतींचे अत्यंत अचूक परिणाम एकमेकांशी जुळत नाहीत.
दूरच्या विश्वावर आधारित मोजमापानुसार हबल स्थिरांक प्रति मेगापार्सेक ६७ ते ६८ किलोमीटर प्रति सेकंद इतका आहे. (एक मेगापार्सेक म्हणजे सुमारे ३२.६ लाख प्रकाशवर्षे.)
तर जवळच्या विश्वावरील निरीक्षणांनुसार हा आकडा ७२ ते ७४ किलोमीटर प्रति सेकंद प्रति मेगापार्सेक इतका येतो.
यालाच ‘हबल टेन्शन’ असे म्हणतात.
नेमकी चूक कुठे आहे?
या विसंगतीमागे नेमके कारण काय असावे?
एखाद्या पद्धतीत मोजमापाची चूक आहे का? की दोन्ही पद्धतींमध्ये काही सूक्ष्म त्रुटी आहेत? याचा अनेकदा बारकाईने शोध घेण्यात आला; पण ठोस चूक कुठेही सापडलेली नाही.
त्यामुळे आता काही शास्त्रज्ञांचा असा अंदाज आहे की, कदाचित विश्वाच्या उत्क्रांतीबाबतची आपली मूलभूत समजच अपुरी आहे. असे असेल, तर हा प्रश्न सोडवण्यासाठी ‘नव्या भौतिकशास्त्राची’ गरज भासू शकते.
म्हणूनच हबल स्थिरांक मोजण्याच्या पूर्णपणे स्वतंत्र आणि विश्वासार्ह पद्धतींची आज नितांत गरज आहे.
गुरुत्वीय लहरींची नवी दिशा
गुरुत्वीय लहरी ही अशीच एक स्वतंत्र पद्धत आहे. ब्लॅक होल किंवा न्यूट्रॉन ताऱ्यांसारख्या अत्यंत घन वस्तूंची टक्कर झाली की अवकाश-कालाच्या रचनेत प्रचंड लहरी निर्माण होतात. त्यांचे निरीक्षण करून विश्वाच्या विस्ताराचा वेग मोजता येतो.
न्यूट्रॉन तारे हे सुपरनोव्हा स्फोटानंतर उरलेले ताऱ्यांचे अत्यंत घन अवशेष असतात. मात्र त्यांचे वस्तुमान कृष्णविवर तयार होण्याइतके मोठे नसते.
अवघ्या दशकभरापूर्वी प्रथमच दोन कृष्णविवरांच्या टकरीतून निर्माण झालेल्या गुरुत्वीय लहरींचा शोध लागला आणि त्यानंतर या संशोधनाला नवी दिशा मिळाली.
आमच्या संशोधनातून काय समोर आले?
आमच्या नव्या अभ्यासात आधीच्या विश्लेषणापेक्षा अधिक प्रगत संगणकीय नमुने, सुधारित सांख्यिकीय पद्धती आणि अनिश्चिततेची कारणे अधिक काळजीपूर्वक तपासण्यात आली.
या नव्या विश्लेषणातून असे दिसून आले की, पूर्वी वापरले जाणारे काही मॉडेल्स प्रत्यक्ष निरीक्षणांशी पूर्णपणे जुळत नव्हते.
विशेष म्हणजे, आमच्या मोजमापांचे निष्कर्ष दूरच्या विश्वावर आधारित आकड्यांशी अधिक सुसंगत आहेत. हे विशेष लक्षवेधी आहे, कारण आमची पद्धतही प्रत्यक्षात जवळच्या विश्वातील निरीक्षणांवरच आधारित आहे.
याचा अर्थ असा असू शकतो की विश्वाच्या मूलभूत सिद्धांतात काही मोठी चूक नाही. उलट, जवळच्या विश्वाच्या निरीक्षणांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या इतर पद्धतींमध्ये काही सूक्ष्म त्रुटी असण्याची शक्यता अधिक आहे.
अजून बराच पल्ला गाठायचा आहे
तरीही आमच्या पद्धतीची अचूकता सध्या जवळच्या विश्वावरील सर्वोत्कृष्ट मोजमापांच्या तुलनेत सुमारे चार पट कमी आहे.
हबल टेन्शनचा उलगडा करण्यासाठी भविष्यात आणखी अनेक न्यूट्रॉन ताऱ्यांच्या टकरींचे निरीक्षण करावे लागेल. अशा घटना अत्यंत दुर्मीळ असल्यामुळे त्यासाठी काही काळ वाट पाहावी लागणार आहे.
तरीही हे संशोधन विश्वशास्त्रातील सर्वांत मोठ्या आणि गुंतागुंतीच्या प्रश्नांपैकी एका प्रश्नाच्या उत्तराकडे नेणारा एक महत्त्वाचा धागा ठरू शकतो.
मूळ लेख
