- ફયુચર સાયન્સ-કે.આર.ચૌધરી
આ પણી ઇન્દ્રિયો ઉત્ક્રાંતિના લાખો વર્ષો દરમિયાન વિકસિત થઈ છે. તેઓ માત્ર તે વસ્તુઓ માટે અનુકૂળ છે. જે આપણા અસ્તિત્વ માટે મહત્વપૂર્ણ હતી. આપણે પ્રકાશ જોઈ શકીએ છીએ (દ્રશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમ), ચોક્કસ આવર્તનનો અવાજ સાંભળી શકીએ છીએ, ચોક્કસ તાપમાન અનુભવી શકીએ છીએ. પરંતુ બ્રહ્માંડ આપણી ઇન્દ્રિયોની મર્યાદાઓને ધ્યાનમાં રાખીને બનાવાયેલું નથી. આપણે એક્સ-રે જોઈ શકતા નથી, છતાં તે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. આપણે રેડિયો તરંગો સાંભળી શકતા નથી, છતાં બ્રહ્માંડ આખું તેમનાથી ભરેલું છે. તેવી જ રીતે, આપણે ડાર્ક મેટર અનુભવી શકતા નથી, છતાં તે આપણી આસપાસ અને આપણામાંથી સતત વહી રહ્યું છે. ટૂંકમાં, આપણી મર્યાદાના કારણે આપણી પાસે ઇન્દ્રિયો વડે આપણે બ્રહ્માંડને સંપૂર્ણ સમજી શકતા નથી. બ્રહ્માંડના ૨૭ ટકા ભાગને રચતું શ્યામ દ્રવ્ય (ડાર્ક મેટર) પ્રથમ વખત માનવજાતની આંખો સમક્ષ આવ્યું હોય એવી શક્યતા છે. નવેમ્બર ૨૦૨૪માં ટોક્યો યુનિવર્સિટીના ખગોળશાસ્ત્રી પ્રોફેસર ટોમોનોરી ટોટાની દ્વારા પ્રસિદ્ધ થયેલા સંશોધનમાં ડાર્ક મેટરના પુરાવાઓ મળી આવ્યા છે. 'જર્નલ ઓફ કોસ્મોલોજી અને એસ્ટ્રોપાર્ર્ટિકલ ફિઝિક્સ'માં પ્રકાશિત આ સંશોધનનું મહત્વ અસાધારણ છે. પ્રથમ વખત, વિજ્ઞાનીઓ પરોક્ષ રીતે શ્યામ દ્રવ્યની હાજરીનો અંદાજ લગાવવાને બદલે તેને 'જોઈ' રહ્યા છે. બ્રહ્માંડ રચનામાં ડાર્ક મેટર શું મહત્વ ધરાવે છે?
અદ્રશ્ય બ્રહ્માંડનો સાક્ષાત્કાર
આપણે જોઈ જે શકીએ છીએ તે, પૃથ્વી, તારાઓ અને બધું જ અણુઓથી બનેલું છે. પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોનથી બનેલા પરમાણુઓ. પરંતુ ડાર્ક મેટર આવાં સામાન્ય અણુઓથી બનેલું નથી. ડાર્ક મેટરની સૌથી વિશેષતા એ છે કે 'તે પ્રકાશ સાથે કોઈ પણ પ્રકારની પ્રક્રિયા કે પ્રતિક્રિયા દર્શાવતું નથી. એમ કહી શકાય કે તે પ્રકાશ માટે સંપૂર્ણ પારદર્શક છે. ડાર્ક મેટર, પ્રકાશમાંથી બિલકુલ પ્રભાવ વિના પસાર થઈ જાય છે. આ કારણે આપણે તેને 'ડાર્ક' (અંધકારમય) કહીએ છીએ. આકાશગંગાઓના અસ્તિત્વ માટે ડાર્ક મેટર અત્યંત જરૂરી છે.
બિગ બેંગ પછી, બ્રહ્માંડ લગભગ સમાન રીતે ફેલાયેલું હતું. પરંતુ બ્રહ્માંડના અલગ અલગ સ્થાનોમાં નાના મોટા ઘનતાના તફાવતો જોવા મળતા હતા. કેટલાક સ્થળોએ થોડું વધુ દ્રવ્ય હતું, કેટલાક સ્થળોએ થોડું ઓછું. ડાર્ક મેટર તેના શક્તિશાળી ગુરુત્વાકર્ષણ સાથે, સૌપ્રથમ આ ઘન વિસ્તારોમાં ભેગું થવા લાગ્યું. તેણે 'ગુરુત્વાકર્ષણના કૂવા' જેવા વિસ્તારો, જ્યાં ગુરુત્વાકર્ષણ વધુ મજબૂત બનાવ્યા હતા. સામાન્ય દ્રવ્ય - હાઇડ્રોજન અને હિલિયમ વાયુ - આ ડાર્ક મેટરના ગુરુત્વાકર્ષણના કૂવામાં ખેંચાયું. વાયુ ભેગો થયો, ગાઢ બન્યો, ગરમ થયો. આખરે પ્રથમ તારાઓ અને આકાશગંગાઓ બની. આમ, ડાર્ક મેટરે બ્રહ્માંડની સમગ્ર રચના માટે ઉત્તમ નમૂનો પૂરો પાડયો છે. તેના વિના, તારાઓ અને આકાશગંગાઓની રચના ખૂબ ધીમી ગતિએ થઇ હોત. અથવા કદાચ બિલકુલ થઈ જ ન હોત.
દરેક આકાશગંગા તેના કેન્દ્રની આસપાસ ખૂબ ઝડપથી ફરે છે. આપણી પોતાની મિલ્કી વે આકાશગંગામાં, સૂર્ય લગભગ ૨૨૦ કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપથી આકાશગંગાના કેન્દ્રની આસપાસ ફરે છે. આ અત્યંત ઊંચી ઝડપ છે. જો આકાશગંગામાં માત્ર જે તારાઓ આપણે જોઈ શકીએ છીએ તે જ હોત, તો તેનું ગુરુત્વાકર્ષણ આટલા ઝડપથી ફરતા તારાઓને પકડી રાખવા માટે પૂરતું ન હોત. તારાઓ આકાશગંગામાંથી બહાર ઉડી જાત, અને આકાશગંગાઓ વિખેરાઈ જાત. પરંતુ આવું બન્યું નથી. આકાશગંગાઓ હજી પણ અકબંધ છે.
ડાર્ક મેટરનો મુખવટો
આ નવું 'હેલો સિગ્નેચર' તેનાથી સંપૂર્ણપણે અલગ છે. જ્હોન્સ હોપકિન્સ યુનિવર્સિટીના પ્રોફેસર જો સિલ્ક જેવા કેટલાક શ્યામ દ્રવ્ય સંશોધકો માને છે કે 'આ દાવો 'અધૂરો અને અસ્પષ્ટ' છે.' આ ગામા-રે લગભગ ૧૦ અબજ વર્ષ પહેલાં આકાશગંગાના કેન્દ્રીય બ્લેક હોલમાંથી થયેલા વિશાળ વિસ્ફોટનું પરિણામ હોઈ શકે છે. શક્તિશાળી વિસ્ફોટે 'ફર્મી બબલ્સ' બનાવ્યા હતા. શક્તિશાળી આઘાત તરંગો પેદા કર્યા હતા. જેના કારણે ઊર્જાસભર કણો પ્રવેગિત થયા હતા. બીજી તરફ સ્ટોકહોમ યુનિવસર્ટીના પ્રોફેસર જેન કોનરેડ જેવા નિષ્ણાતો કહે છે કે 'આ વિશે કોઈ પણ પ્રકારના નિવેદનો કરતા પહેલા સાવધાની રાખવાની જરૂર છે કારણ કે ફર્મી ડેટા સાથે, ખોટા દાવા અને ખોટા પરિણામ મેળવવા ખૂબ જ મુશ્કેલ છે. ટોટાની પોતે સ્વીકારે છે કે 'કોઈપણ નિર્ણય લેતા પહેલા, આકાશના અન્ય પ્રદેશોમાંથી સમાન ગામા-રે શોધનો નિર્ણાયક પુરાવો મેળવવો પડશે.
આ શોધની સત્યતાની ચકાસણી માટે માટે નિર્ણાયક પગલાં ભરવા પડશે. જો અન્ય વામન આકાશગંગાઓ, જેમાં શ્યામ દ્રવ્યની મોટી સાંદ્રતા હોવાની ધારણા છે, તેમાં પણ સમાન ગામા-રે સિગ્નલ મળે, તો આ શોધને વધારે પુરાવા મળ્યા ગણાય. આગામી વર્ષોમાં 'ચેરેનકોવ ટેલિસ્કોપ એરે આબ્ઝર્વેટરી' (સીટીએઓ) જેવા અત્યાધુનિક ટેલિસ્કોપ્સ આ સિગ્નલની વધુ તપાસ આધુનિક રીતે કરી શકશે.
જો પ્રોફેસર ટોટાનીની ડાર્ક મેટરને લગતી શોધનાં અન્ય પુરાવાઓ મળી આવશે તો, તો તેમની શોધને આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રની સૌથી મહત્વપૂર્ણ સફળતાઓમાંની એક ગણવામાં આવશે. જેમાં ભૌતિકશાસ્ત્રના સ્ટાન્ડર્ડ મોડલ એટલે કે પ્રમાણિત કણ ભૌતિકશાસ્ત્રના મોડેલની બહારના પ્રથમ કણની શોધ થયેલી જોવા મળશે. વધુમાં, આ શોધથી ક્વોન્ટમ ગુરુત્વાકર્ષણ, સ્ટ્રિંંગ થિયરી અને બહુવિશ્વના સિદ્ધાંતો જેવા ઊંચા સૈદ્ધાંતિક વિચારોને પ્રાયોગિક આધાર મળી શકે છે.
બ્રહ્માંડના 27% રહસ્યને પકડતી આંખ
પ્રોફેસર ટોમોનોરી ટોટાની, જેમનો જન્મ ૨૧ નવેમ્બર ૧૯૭૧ના રોજ નાગોયા, આઇચી, જાપાનમાં થયો હતો. આજે તેઓ ટોક્યો યુનિવર્સિટીના એસ્ટ્રોનોમી વિભાગના પ્રોફેસર છે. ૧૯૯૪માં ટોક્યો યુનિવર્સિટીમાંથી સ્નાતક થયા પછી, તેમણે ૧૯૯૮માં પ્રખ્યાત ભૌતિકશાસ્ત્રી કાત્સુહિકો સાતોના માર્ગદર્શન હેઠળ ડોક્ટરેટની પદવી પ્રાપ્ત કરી હતી. જાપાનના અગ્રણી કોસ્મોલોજિસ્ટમાંના એક કાત્સુહિકો છે. તેમની દેખરેખ હેઠળ ટોટાનીએ, પોતાનો કોસ્મોલોજી અને ઉચ્ચ-ઊર્જા ખગોળભૌતિકશાસ્ત્રનો પાયો મજબૂત બનાવ્યો હતો.
૨૦૦૮ના મહત્વપૂર્ણ અભ્યાસમાં તેમણે સુપરનોવા વિસ્ફોટ અને તેની પૂર્વવર્તી પ્રણાલી વચ્ચેના સમય વિલંબને માપવા માટે નવીન પદ્ધતિઓ વિકસાવી. આ કાર્ય મહત્વપૂર્ણ હતું કારણ કે 'બ્રહ્માંડના વિસ્તરણને માપવા માટે સુપરનોવા 'પ્રમાણભૂત મીણબત્તી' તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.' પરંતુ ટોટાનીની સૌથી અનોખી બાજુ એ છે કે 'તેઓ પરંપરાગત ખગોળશાસ્ત્રની સીમાઓથી આગળ જાય છે.' તેમણે જીવનની ઉત્પત્તિ પર કામ કરવાનું શરૂ કર્યું છે. કોસ્મોલોજીના દ્રષ્ટિકોણથી તેઓ પૂછે છે ઃ બ્રહ્માંડના કયા ભૌતિક નિયમોએ જીવનને શક્ય બનાવ્યું હશે? આ પ્રશ્નો જીવવિજ્ઞાન, રસાયણશાસ્ત્ર અને ભૌતિકશાસ્ત્રને જોડે છે.
ટોટાનીનું વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે 'જો આ ગામા-રે વિમ્પ્સના અથડામણથી આવે છે, તો વિમ્પ્સનું દળ પ્રોટોન કરતાં લગભગ ૫૦૦ ગણૂ હોવો જોઈએ.' તેમણે બે મોડેલ્સની તપાસ કરી ઃ (૧) વિમ્પ્સ બોટમ ક્વાર્ક અને એન્ટિક્વાર્કના જોડા ઉત્પન્ન કરે છે, અથવા (૨) વિમ્પ્સ બે ડબલ્યુ બોઝોન્સ ઉત્પન્ન કરે છે. તેમનો ડેટા બંને મોડેલ્સ સાથે અદભુત રીતે સુસંગત પરિણામ દર્શાવે છે.
ટોટાનીના નિષ્કર્ષની ખાસિયત એ છે કે તેનું 'હેલો સિગ્નેચર' ગેલેક્ટિક સેન્ટર એક્સેસ (જીસીઇ)થી સંપૂર્ણપણે અલગ છે. જીસીઇ એ લગભગ બે દાયકાથી જાણીતું ગામા-રે ઉત્સર્જન છે, પરંતુ હેલો સિગ્નેચર વધુ ફેલાયેલું છે. તેનું મહત્વ અલગ છે. કારણ કે જીસીઇ અન્ય સ્ત્રોતો દ્વારા સમજાવી શકાય છે, પરંતુ હેલો સિગ્નેચરને તે રીતે સમજાવી શકાય તેમ નથી.
બ્રહ્માંડનો 95% અજાણ્યો વિસ્તાર
આ શોધથી ટેકનોલોજીકલ પ્રગતિ પણ થઈ શકે છે. ફર્મી ટેલિસ્કોપ માટે વિકસાવવામાં આવેલી સિલિકોન સ્ટ્રિપ ડિટેક્ટર્સની તકનીક હવે મેડિકલ ઇમેજિંગમાં વપરાય છે. વિમ્પ્સના અભ્યાસ માટેની અત્યંત સંવેદનશીલ ડિટેક્ટર્સ ભવિષ્યમાં ન્યુક્લિયર સુરક્ષા, પર્યાવરણીય મોનિટરિંગ અને કેન્સરની વહેલી તપાસમાં ઉપયોગી થઈ શકે છે. પ્રોફેસર ટોટાનીએ જે આંકડાકીય તકનીકો વિકસાવી છે તેનો ઉપયોગ મશીન લર્નિંગ અને બિગ ડેટા એનાલિટિક્સમાં લાગુ કરી શકાય છે.જો કે, શ્યામ દ્રવ્યની સમજ સાથે કેટલાક ખતરા પણ સંકળાયેલા હોઈ શકે છે. જો આપણે વિમ્પ્સને નિયંત્રિત કરવાની અથવા તેમની સાથે અસર કરવાની ક્ષમતા વિકસાવીએ તો તે અત્યંત શક્તિશાળી ઊર્જા સ્ત્રોત બની શકે છે. જે પરમાણુ બોમ્બ માફક વિનાશક સાબિત થઈ શકે છે. તેનો દુરુપયોગ પણ થઈ શકે છે. આથી આ સંશોધનમાં નૈતિક જવાબદારી અને આંતરરાષ્ટ્રીય નિયમન ખૂબ મહત્વપૂર્ણ રહેશે.
શ્યામ દ્રવ્યની સમજ બ્રહ્માંડની રચના અને વિકાસને સમજવા માટે અત્યાવશ્યક છે. કમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશન્સ દર્શાવે છે કે 'બિગ બેંગ પછી શ્યામ દ્રવ્યના ગુરુત્વાકર્ષણે સામાન્ય પદાર્થને એકઠા કરવામાં મદદ કરી અને પ્રથમ તારાઓ અને આકાશગંગાઓની રચના શક્ય બનાવી હતી.' સરળ ભાષામાં એમ કહી શકાય કે 'આપણે ફક્ત બ્રહ્માંડના ૫% ભાગને સમજીએ છીએ ઃ બાકીના ૨૭% શ્યામ દ્રવ્ય અને ૬૮% શ્યામ ઊર્જા છે. જેને હજી આપણે સંપૂર્ણ સમજી શક્યા નથી પરંતુ તેના અપરોક્ષ પુરાવાઓ આપણને મળી ચૂક્યા છે.
આ રહસ્યમય અદ્રશ્ય દ્રવ્ય, જે બ્રહ્માંડના તાણાવાણામાં ગૂંથાયેલું છે. તે આપણને બતાવે છે કે 'અજાણ્યાને શોધવાની, અકલ્પનીયને સમજવાની, બ્રહ્માંડના ઊંડા રહસ્યોને ઉઘાડવાની આપણી સતત યાત્રા, આ સંશોધનને આગળ લઈ જશે. 'ચેરેનકોવ ટેલિસ્કોપ એરે આબ્ઝર્વેટરી' (સીટીએઓ), જે ૨૦૨૭-૨૮ સુધીમાં કાર્યરત થશે. આ શોધ માનવ જાતિ માટે એક દાર્શનિક પ્રશ્ન પણ ઉભો કરે છેથ જો આપણે બ્રહ્માંડના માત્ર ૫% ભાગને જ સમજીએ છીએ, તો આપણી વાસ્તવિકતા વિશેની સમજણ કેટલી મર્યાદિત ગણાય ?
