ડાર્ક એનર્જી : આશ્ચર્યજનક સંશોધન .

- ફયુચર સાયન્સ-કે.આર.ચૌધરી

યુએસએના ટક્સન, એરિઝોનાથી આશરે ૯૦ કિલોમીટર દક્ષિણ પશ્ચિમમાં, અમેરિકાની મહત્વની ખગોળશાસ્ત્રીય વેધશાળા (ઓબ્ઝર્વેટરી) આવેલી છે. જે કિટ પીક નેશનલ ઓબ્ઝર્વેટરી (KPNO) તરીકે ઓળખાય છે. ૧૯૫૮માં આ વેધશાળાની સ્થાપના ખગોળશાસ્ત્રીય સંશોધન, શિક્ષણ, જાહેરમાં લોકો ખગોળશાસ્ત્ર સુધી પહોંચે તેવા આદર્શ સાથે તેને સ્થાપના કરવામાં આવી હતી. એરિઝોના સોનોરન રણના ક્વિનલાન પર્વતોમાં KPNOનું બાંધકામ કરવામાં આવ્યું છે. અહીં એક ખાસ પ્રકારનું ઉપકરણ બ્રહ્માંડને નિહાળવા માટે કાર્યરત છે. આ ઉપકરણ ડાર્ક એનર્જી ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ (DESI-ડેસી) તરીકે ઓળખાય છે. ડેસી નામ પ્રમાણે આ ઉપકરણ, બ્રહ્માંડમાં આવેલી ડાર્ક એનર્જી એટલે કે શ્યામ એનર્જીની પ્રકૃતિનું સંશોધન કાર્ય કરે છે. આધુનિક ડેટા પ્રમાણે બ્રહ્માંડનો ૬૮% હિસ્સો ડાર્ક એનર્જી એટલે કે શ્યામ ઊર્જા ધરાવે છે. ડેસીનો છેલ્લા ત્રણ વર્ષનો ડેટા લઈને, વિજ્ઞાનીઓએ બ્રહ્માંડનો ત્રિપરિમાણીય નકશો બનાવ્યો છે. આ નકશાનો અભ્યાસ કરતા વૈજ્ઞાનિકો ચોકી ઉઠયા છે. અત્યાર સુધી એવું માનવામાં આવતું હતું કે બ્રહ્માંડની શરૂઆત થઈ ત્યારથી માંડીને,અત્યારનાં બ્રહ્માંડમાં ડાર્ક એનર્જીની ઘનતા એક સમાન રહેલી હોવી જોઈએ. પરંતુ ડેસીના પ્રારંભિક પરિણામો સૂચવે છેકે 'વિજ્ઞાનીઓની આ ધારણા ખોટી છે. અવકાશ-સમયનાં પરિમાણમાં ડાર્ક એનર્જીની ઘનતા બદલાતી જોવા મળી છે. આ તબક્કે વિજ્ઞાનીઓ આ વાત સ્વીકારવા માટે તૈયાર નથી. આખરે ડાર્ક એનર્જી શું છે? વિજ્ઞાનીઓ શા માટે તેને સૌથી વધારે મહત્વ આપી રહ્યાં છે ?

શૂન્યાવકાશની ઉર્જા 

૧૯૯૮ પહેલા ડાર્ક એનર્જીના અસ્તિત્વના કોઈ પુરાવા મળ્યા ન હતા. અત્યંત તેજસ્વી ઉચ્ચ સ્ફોટક તારાઓને સુપરનોવા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ૧૯૯૮માં વિજ્ઞાનીઓએ શોધી કાઢયું કે સુપરનોવા અવસ્થાએ પહોંચેલ વિસ્ફોટક તારાઓ, જે ઝડપે પૃથ્વીથી દૂર જવા જોઈએ તેના કરતા વધારે ઝડપથી પૃથ્વીથી દૂર જઈ રહ્યા હતા. જેનો પરોક્ષ અર્થ એવો થાય કે કોઈ અજાણી શક્તિ તેમને પોતાની તરફ ખેંચી રહી હતી. આ અજાણી શક્તિને વિજ્ઞાનીઓ ડાર્ક એનર્જી એટલે કે શ્યામ ઉર્જા તરીકે ઓળખે છે. આમ જોવા જઈએ તો ડાર્ક એનર્જીનો અભ્યાસ, એક નવા પ્રકારનું વિજ્ઞાન છે. ડાર્ક એનર્જીનાં કારણે બ્રહ્માંડનું માત્ર વિસ્તરણ થઈ રહ્યું નથી પરંતુ વિસ્તરણ થવાનો પ્રવેગ પણ વધી રહ્યો છે. જેનું મુખ્ય કારણ એ છેકે વિજ્ઞાનીઓ હજી સુધી ડાર્ક એનર્જીની સાચી પ્રકૃતિને સમજી શક્યા નથી. 

વિજ્ઞાનીઓની એક મહત્વની હાઇપોથીસિસ એટલે કે પૂર્વધારણા બતાવે છેકે 'બાહ્ય અવકાશમાં આપણે જેને શૂન્યાવકાશ એટલે કે વેક્યુમ તરીકે ધારી લઈએ છીએ, તે વિસ્તાર ખરેખર ખાલી નથી. અહીં કણ અને પ્રતિકણની અસંખ્ય જોડી એકબીજા સાથે સંયોજિત થઈ રહી છે. એકબીજા સાથે અથડાઈને નાશ પામી રહી છે. આ અથડામણમાં જે ઉર્જા પેદા થાય છે. તેને શૂન્યાવકાશની ઉર્જા - વેક્યુમ એનર્જી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. બ્રહ્માંડમાં આવેલી વેક્યુમ એનર્જી તેની અસર બતાવી રહી છે.  બ્રહ્માંડ આવેલ દ્રશ્યમાન પદાર્થને વેક્યુમ એનર્જી, એકબીજાથી દૂર ધકેલી રહી છે. આ વિચારબીજ સાથે પણ એક બીજી સમસ્યા સંકળાયેલી છે. કર્ણ અને પ્રતિકણની પેદા થવાની અને નાશ થવાની સંખ્યામાં કોઈ ફેરફાર થતો ન હોય તો, વેક્યુમ એનર્જીની ઘનતા એટલે કે ડેન્સિટી એક સરખી રહેવી જોઈએ. ખગોળશાસ્ત્રની વેધશાળાઓને જે પરિણામ મળ્યા છે. તે બતાવે છેકે વિજ્ઞાનીઓ અને ધારણા પ્રમાણે વેક્યુમ એનર્જીની ઘનતા બ્રહ્માંડનાં દરેક ક્ષેત્રમાં એક સરખી રહેતી નથી'. વિજ્ઞાનીઓએ વેક્યુમ એનર્જીની ઘનતાની ગણતરી કરી ત્યારે તેઓ આશ્ચર્યચકિત થઇ ગયા હતા. 

બ્રહ્માંડનું ક્વિન્ટેસન્સ મોડલ

ચાલો  બિગ રિપથી વિપરીત દ્રશ્યની કલ્પના કરીએ. જેમ જેમ ડાર્ક એનર્જીની ઘનતા ઘટતી જશે તેમ તેમ, બ્રહ્માંડમાં પદાર્થ અને ગુરુત્વાકર્ષણનું રાજ્ય સ્થપાતું જશે. ડાર્ક એનર્જી કરતા ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વધારે શક્તિશાળી સાબિત થતા જશે. ફરી એકવાર બ્રહ્માંડ ખેંચાઈને પાછું સર્જન બિંદુ તરફ આવતું જશે. સરળ ભાષામાં કહીએ તો, વિસ્તરણ પામી રહેલ  બ્રહ્માંડ, કોઈ એક બિંદુ ઉપર આવીને અટકી જશે. બ્રહ્માંડ આ સીમારેખા પરથી પાછા ફરવાની શરૂઆત કરશે. બ્રહ્માંડ પાછું ખેંચાઈને, સર્જનના કેન્દ્ર બિંદુ, પોઇન્ટ ઓફ સિંગ્યુલારિટી તરફ આવવા માંડશે. આ ઘટના બિગ ક્રંચ તરીકે ઓળખાય છે.

જ્યારે બિગ ક્રંચની શરૂઆત થશે, ત્યારે આપણી સૂર્યમાળાનો સૂર્ય, (જો જીવતો બચ્યો હશે તો), સૌ પ્રથમ તેની નજીક આવેલ બુધના ગ્રહને પોતાની તરફ ખેંચી લેશે. ત્યાર પછી પૃથ્વીનો નંબર આવશે. સમય જતાં એક પછી એક, મંગળ, ગુરુ, શનિ, યુરેનસ અને નેપ્ચ્યુન પણ સૂર્ર્યમાં સમાઈ જશે. ગભરાવાની જરૂર નથી, આ પ્રકારની ઘટના બનવામાં ૧૦૦ અબજ વર્ષ બાકી છે.

વિજ્ઞાનીઓએ ડેશી ઉપકરણનો ઉપયોગ કરી, જે પરિણામ મેળવ્યા છે તે ખરેખર સાચા હોય તો, ડાર્ક એનર્જી એટલે કે શ્યામ ઉર્જા,ખરેખર શું છે? તેનું વિજ્ઞાનીઓએ ફરીવાર વિશ્લેષણ કરવું પડશે. આ ઘટનાને બીજી રીતે મુલવતી એટલે કે ઓલ્ટરનેટિવ પ્રપોઝલ અન્ય વિજ્ઞાનીઓ આપી ચૂક્યા છે. જે સમયે બ્રહ્માંડના શૂન્યાવકાશમાં ડાર્ક એનર્જીમાં ફેરફાર થવા માંડે છે. (વધવા કે ઘટવા) ત્યારે તે સમયે તે, માત્ર વેક્યુમ એનર્જી રહેતી નથી. 

જેને વિજ્ઞાન બ્રહ્માંડનું ક્વિન્ટેસન્સ મોડલ કહે છે. આ મોડલ પ્રમાણે બ્રહ્માંડમાં રહેલ સમગ્ર જગ્યા-સ્પેસ-અવકાશ, સમય સાથે બદલાતો રહે છે. જોકે પેન્સિલવેનિયા યુનિવર્સિટીના કોસ્મોલોજિસ્ટ ભુવનેશ જૈન કહે છે કે 'ડેશી ઉપકરણના તારણો જે બતાવી રહ્યા છે તે કોઈ અલગ દિશામાં વિચારવા મજબૂર કરે છે. કંઈક જટિલ ઘટના બની રહી હોય તેવું દર્શાવે છે. બ્રહ્માંડના ક્વિન્ટેસન્સ મોડલ સાથે તેનો મેળ ખાતો નથી. આધુનિક થીયરી પ્રમાણે બ્રહ્માંડને સમજવા માટે આ એક માત્ર જ સમસ્યા નથી! 

ડાર્ક એનર્જીની ઘનતા 

બ્રહ્માંડનું જે પ્રમાણિત મોડલ (લેમડા કોલ્ડ મેટર મોડેલ) તૈયાર કરવામાં આવ્યું છે. તેના મહત્વના બે આધાર સ્તંભ છે. બ્રહ્માંડની આપણી કલ્પનાનો એક મહત્વનો આધાર સ્તંભ એટલે કે ડાર્ક મેટર. જેને આપણે શ્યામ પદાર્થ તરીકે ઓળખી શકીએ. આ પ્રકારનો પદાર્થ નરી આંખે જોઈ શકાતો નથી. દુનિયાના કોઈ જ પ્રકારના દૂરબીન કે ટેલિસ્કોપથી પણ આ ડાર્ક મેટર જોઈ શકાતી નથી. બ્રહ્માંડનો ૨૭% જેટલો હિસ્સો ડાર્ક મેટરનો બન્યો છે. આપણે નરી આંખે અથવા વિવિધ પ્રકારના ટેલિસ્કોપ દેખાય છે,  બ્રહ્માંડ તે દ્રશ્યમાન સામાન્ય પદાર્થનું બનેલ છે.  જે ઓર્ડિનરી મેટર અથવા સામાન્ય પદાર્થ કહેવાય. હાલના બ્રહ્માંડમાં સામાન્ય પદાર્થથી બનેલ, વિવિધ ગ્રહ તારા. તારા મંડળ, આકાશ ગંગા વગેરેનું પ્રમાણ માત્ર પાંચ ટકા જેટલું જ છે. 

હવે મૂળ વાત ઉપર પાછા આવીએ તો તાજેતરના અવલોકનો બતાવે છે કે ડાર્ક એનર્જીની ઘનતા સમય સાથે બદલાઈ રહી છે. વિજ્ઞાનીઓને સૈદ્ધાંતિક દ્રશ્યમાન પુરાવાઓ કરતા વેક્યુમ એનર્જીની ઘનતા ૬૦ થી ૧૨૦ ગણી વધારે જોવા મળેલ  છે. આ સમસ્યાને વેક્યુમ કેસ્ટ્રોફી- શૂન્યાવકાશ આપત્તિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. બ્રહ્માંડનો દરેક પદાર્થ ગતિમાં છે. પરમાણુ વચ્ચેના આકર્ષણના કારણે તારા અને આકાશગંગાઓનો જન્મ થયો છે. એટલું જ નહીં આ પ્રક્રિયાએ બ્રહ્માંડના વિસ્તરણ ઉપર પણ બ્રેક લગાવી હતી. બ્રહ્માંડની ઈમ્પટી સ્પેસ એટલે કે ખાલી જગ્યામાં વધારો થતો ગયો હતો. એ જ રીતે ડાર્ક એનર્જી પણ પ્રમાણમાં વધવા લાગી હતી. જો આ પરંપરા ચાલુ રહી તો એક સમય એવો આવશે કે બ્રહ્માંડ બ્રહ્માંડના સ્પેસ ટાઈમ પરિમાણની કલ્પના એક ચાદર માફક કરેલ છે. તે આખી ચાદર તૂટી પડશે. એટલું જ નહીં પદાર્થ રચનારા સામાન્ય પરમાણુ પણ તૂટીને પ્રારંભિક કણોમાં અલગ થઈ જશે. બ્રહ્માંડના પ્રકારના દ્રશ્ય બિગ રિપ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. 

સાપેક્ષતાવાદ આધારિત બ્રહ્માંડનું મોડેલ નિષ્ફળ જશે?

કેટલાક ખગોળશાસ્ત્રીઓના મત પ્રમાણે, સૈદ્ધાંતિક રીતે બ્રહ્માંડમાં જે માત્રામાં પદાર્થ ભેગો થવો જોઈએ, તેનાં કરતા ઓછા પ્રમાણમાં પદાર્થ બ્રહ્માંડના ચોક્કસ વિસ્તારમાં એકઠો થયો છે. તેવું આ અવલોકનો બતાવે છે. હબલ કોન્સ્ટન્ટની જે વેલ્યુ કે મૂલ્ય શોધી કાઢયું છે. તે પણ અલગ અલગ આવે છે. અમેરિકન વિજ્ઞાની એડમીન હબલનાં નામ ઉપરથી આ ગણિતીય અચળાંકનું નામ હબલ કોન્સ્ટન્ટ રાખવામાં આવ્યું છે. આ અચળાંક ચોક્કસ સમયે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણનો દર એટલે કે આંકડો બતાવે છે. તાજેતરમાં આધુનિક ઉપકરણોથી સજ્જ જેમ્સવેબ ટેલિસ્કોપ અંતરિક્ષમાં ગોઠવવામાં આવ્યું છે. કેટલાક કોસ્મોલોજીસ્ટ કહે છેકે આપણે ડાર્ક એનર્જી વિશે જે વિચારી રહ્યા છે. તે માન્યતાઓ બદલવાનો સમય આવી ગયો છે. બ્રહ્માંડના આપણા સ્ટાન્ડર્ડ મોડલની અવેજીમાં, આપણા પ્રાયોગિક અવલોકનોને અનુરૂપ બનતું હોય તેવું અલ્ટરનેટિવ મોડલ તૈયાર કરવાની દિશામાં, વિજ્ઞાનીઓએ આગળ વધવું પડશે. કેટલાક વિજ્ઞાનીઓ એક ડગલું આગળ વધીને કહે છે કે 'બ્રહ્માંડનું આપણું સ્ટાન્ડર્ડ મોડલ આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનની થિયરી ઓફ રિલેટિવિટીના આધારે તૈયાર કરવામાં આવેલું છે. જેને આપણે સો ટકા સાચું માની રહ્યા છીએ. એક તબક્કે આપણે એમ પણ વિચારવું પડશે કે 'આલ્બર્ટ આઇન્સ્ટાઇનની થિયરી ઓફ જનરલ રિલેટિવિટી એટલે કે સાપેક્ષતા વાદની પણ મર્યાદાઓ હોઈ શકે. 

અહીં કહેવાનું તાત્પર્ય એ નથી કે આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન ખોટા હતા. પરંતુ પ્રયોગાત્મક પરિણામો સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ સાથે એકરૂપ થતા ન હોય તો આપણે માનવું જોઈએ કે આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષવાદમાં પણ ક્યાંક ને ક્યાંક મર્યાદાઓ આવેલી છે. આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનની સાપેક્ષતા વાદના, બ્રહ્માંડના મોડલની અંતિમ કક્ષાએ આપણે આવી ચૂક્યા છીએ. આપણે હવે માનવું પડશે કે મોડા વહેલા, સાપેક્ષતાવાદ આધારિત બ્રહ્માંડનું મોડેલ નિષ્ફળ જવાનું છે.