ఖగోళ శాస్త్రం ద్వారా జాబితా చేయబడిన అన్ని నక్షత్రాలు, గ్రహాలు మరియు గెలాక్సీలు సార్వత్రిక వాస్తవికత యొక్క కనిష్ట భాగాన్ని సూచిస్తాయని ఇటీవలి అంతరిక్ష పరిశీలనలు నిర్ధారించాయి. ఆధునిక విశ్వోద్భవ శాస్త్రంలో అత్యంత ఖచ్చితమైన డేటా ప్రకారం, విశ్వంలో 4.9% మాత్రమే సాధారణ పదార్థంతో రూపొందించబడింది, ఇది జీవులు మరియు కనిపించే నక్షత్రాలను రూపొందించే అణువులచే ఏర్పడింది. మిగిలిన 95.1% డార్క్ మ్యాటర్ మరియు డార్క్ ఎనర్జీ మధ్య విభజించబడింది, ఇవి మానవ పరికరాల ద్వారా నేరుగా కనుగొనబడని భాగాలు.
కాస్మోస్ యొక్క ఈ విస్తారమైన, అదృశ్య భాగం సమకాలీన విజ్ఞాన శాస్త్రం యొక్క గొప్ప ఎనిగ్మాగా మిగిలిపోయింది, ఎందుకంటే దాని ఉనికి గురుత్వాకర్షణ ప్రభావాలు మరియు అంతరిక్షం యొక్క వేగవంతమైన విస్తరణ ద్వారా మాత్రమే ఊహించబడింది. ఈ తెలియని మూలకాల ఉనికి లేకుండా, గెలాక్సీలు సమన్వయాన్ని కోల్పోతాయి మరియు తెలిసిన భౌతిక శాస్త్ర నియమాలు విశ్వం యొక్క ప్రస్తుత నిర్మాణాన్ని వివరించలేవు. పరిశోధకులకు ప్రస్తుత సవాలు ఏమిటంటే, కాంతిని విడుదల చేయని, ప్రతిబింబించని లేదా గ్రహించని దానికి సంబంధించిన భౌతిక సాక్ష్యాలను కనుగొనడం.
ఈ అదృశ్య కూర్పు యొక్క ప్రధాన స్తంభాలు:
డార్క్ మేటర్: గెలాక్సీలను కలిపి ఉంచే గురుత్వాకర్షణ “జిగురు” వలె పని చేస్తూ, మొత్తంలో దాదాపు 26.8% బాధ్యత వహిస్తుంది.
డార్క్ ఎనర్జీ: దాదాపు 68.3% కాస్మోస్ను సూచిస్తుంది మరియు విశ్వం యొక్క విస్తరణను వేగవంతం చేసే వికర్షక శక్తిగా పనిచేస్తుంది.
బారియోనిక్ పదార్థం: దైనందిన జీవితంలో మనం చూడగలిగే మరియు తాకగలిగే ప్రతిదానిని కలిగి ఉన్న మిగిలిన 4.9% మాత్రమే.
ఫ్రిట్జ్ జ్వికీ యొక్క పరిశీలనలు మరియు అంతరిక్షంలో తప్పిపోయిన ద్రవ్యరాశి
ఈ రహస్యం యొక్క చారిత్రక మూలం 1933 నాటిది, స్విస్ ఖగోళ శాస్త్రవేత్త ఫ్రిట్జ్ జ్వికీ కోమా క్లస్టర్లోని గెలాక్సీల కదలికను విశ్లేషించారు. ఖగోళ వస్తువుల వేగం కనిపించే ద్రవ్యరాశి మొత్తానికి విరుద్ధంగా ఉందని అతను గ్రహించాడు, ఆకర్షణను కలిగించే దాగి ఉన్న ద్రవ్యరాశి లేనట్లయితే గెలాక్సీలు విడిపోవాలని సూచించాడు. గమనించిన కాస్మిక్ నిర్మాణాల విచ్ఛిన్నతను నిరోధించే ఈ అదృశ్య ప్రభావాన్ని వివరించడానికి జ్వికీ డార్క్ మ్యాటర్ అనే పదాన్ని ఉపయోగించాడు.
జ్వికీ యొక్క మార్గదర్శక పని ప్రారంభ సంశయవాదంతో ఎదుర్కొంది, అయితే దశాబ్దాల తర్వాత కొత్త కక్ష్య అధ్యయనాలతో బలమైన సైద్ధాంతిక మద్దతును పొందింది. ప్రకాశించే ద్రవ్యరాశి మరియు డైనమిక్ ద్రవ్యరాశి మధ్య వ్యత్యాసం విశ్వోద్భవ శాస్త్రం యొక్క ప్రామాణిక నమూనాను సవరించవలసిన అవసరానికి కేంద్ర సాక్ష్యంగా మారింది. ప్రస్తుతం, శాస్త్రవేత్తలు ఈ అదృశ్య ద్రవ్యరాశి విశ్వంలోని గొప్ప నిర్మాణాలను కలిపే తంతువులుగా ఎలా పంపిణీ చేయబడిందో మ్యాప్ చేయడానికి అధునాతన కంప్యూటర్ అనుకరణలను ఉపయోగిస్తున్నారు.
స్పైరల్ గెలాక్సీల డైనమిక్స్కు వెరా రూబిన్ యొక్క సహకారం
1970వ దశకంలో, ఖగోళ శాస్త్రవేత్త వెరా రూబిన్ స్పైరల్ గెలాక్సీల భ్రమణాన్ని అధ్యయనం చేయడం ద్వారా కృష్ణ పదార్థం ఉనికికి ఖచ్చితమైన పరిశీలనాత్మక సాక్ష్యాలను అందించారు. గెలాక్సీల వెలుపలి అంచుల వద్ద ఉన్న నక్షత్రాలు గెలాక్సీ కేంద్రానికి సమీపంలో ఉన్న నక్షత్రాల వేగంతో కదులుతాయని ఆమె కనుగొంది. కెప్లర్ చట్టాల ప్రకారం, కేంద్రం నుండి దూరం పెరిగే కొద్దీ కక్ష్య వేగం తగ్గుతుందని ఆశించవచ్చు, ఇది ఆచరణలో జరగలేదు.
భ్రమణ వేగంలోని ఈ ఏకరూపత గెలాక్సీ యొక్క ద్రవ్యరాశిలో ఎక్కువ భాగం ప్రకాశించే కోర్లో కేంద్రీకృతమై ఉండదని, బదులుగా విస్తృతమైన, కనిపించని హాలోలో పంపిణీ చేయబడిందని సూచించింది. రూబిన్ యొక్క పని కృష్ణ పదార్థాన్ని గణిత పరికల్పన నుండి ఎక్స్ట్రాగాలాక్టిక్ ఖగోళ శాస్త్రాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి భౌతిక అవసరంగా మార్చింది. అప్పటి నుండి, ఈ ద్రవ్యరాశిని తయారు చేసే కణాన్ని గుర్తించాలనే తపన అధిక-శక్తి ప్రయోగశాలలలో ప్రపంచ ప్రాధాన్యతగా మారింది.
బలహీనంగా సంకర్షణ చెందుతున్న భారీ కణాలను ప్రత్యక్షంగా గుర్తించడంలో వైఫల్యాలు
కృష్ణ పదార్థాన్ని వివరించడానికి పార్టికల్ ఫిజిక్స్ యొక్క ప్రధాన పందెం WIMPలను కలిగి ఉంటుంది, ఇది బలహీనంగా సంకర్షణ చెందుతున్న భారీ కణాలకు సంక్షిప్త రూపం. యునైటెడ్ స్టేట్స్లోని LUX-ZEPLIN డిటెక్టర్ మరియు ఇటలీలోని XENONnT వంటి అనేక భూగర్భ ప్రయోగాలు ప్రపంచవ్యాప్తంగా నిర్మించబడ్డాయి, ఈ కణాలు మరియు ద్రవ జినాన్ అణువుల మధ్య అరుదైన ఘర్షణలను సంగ్రహించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. ఈ పరికరం యొక్క అపూర్వమైన సున్నితత్వం ఉన్నప్పటికీ, ఈ రోజు వరకు ధృవీకరించబడిన ఘర్షణలు నమోదు చేయబడలేదు.
సానుకూల ఫలితాల లేకపోవడం అత్యంత సాంప్రదాయ భౌతిక శాస్త్ర నమూనాలను ప్రశ్నార్థకం చేస్తుంది మరియు ఎనిగ్మాకు ఆచరణీయమైన ప్రత్యామ్నాయాల కోసం సిద్ధాంతకర్తలను బలవంతం చేస్తుంది. కొంతమంది పరిశోధకులు కృష్ణ పదార్థం చాలా తేలికైన కణాలతో కూడి ఉంటుందని సూచిస్తున్నారు, అక్షాంశాలు లేదా బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత ఏర్పడిన ఆదిమ కాల రంధ్రాలు కూడా. ప్రత్యక్ష గుర్తింపు లేకపోవడంతో నిరాశ క్వాంటం సెన్సింగ్ సాంకేతికతలతో శాస్త్రీయ ప్రయోగాల యొక్క కొత్త శకాన్ని నడిపిస్తుంది.
సామూహిక విభజనకు భౌతిక సాక్ష్యంగా బాలా క్లస్టర్
రెండు గెలాక్సీల సమూహాల ఢీకొనడాన్ని పరిశీలించినప్పుడు కృష్ణ పదార్థం యొక్క ఉనికి యొక్క అత్యంత అద్భుతమైన ప్రదర్శనలలో ఒకటి, ఈ సంఘటనను బాలా క్లస్టర్ అని పిలుస్తారు. గురుత్వాకర్షణ లెన్సింగ్ ద్వారా, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు మొత్తం ద్రవ్యరాశి పంపిణీని మ్యాప్ చేసారు మరియు దానిని ఎక్స్-రే టెలిస్కోప్ల ద్వారా కనుగొనబడిన వేడిచేసిన వాయువు యొక్క స్థానంతో పోల్చారు. స్మారక ప్రభావం సమయంలో కనిపించే వాయువు నుండి గురుత్వాకర్షణ ద్రవ్యరాశి వేరు చేయబడిందని ఫలితం చూపించింది.
ఈ దృగ్విషయం క్లస్టర్లోని చాలా పదార్థం విద్యుదయస్కాంతంగా సంకర్షణ చెందదని రుజువు చేస్తుంది, సాధారణ వాయువు వలె వేగాన్ని తగ్గించకుండా తాకిడి గుండా వెళుతుంది. అటువంటి పరిశీలనను చాలా మంది నిపుణులు “స్మోకింగ్ గన్”గా పరిగణిస్తారు, ఇది పరమాణు పదార్థం కాకుండా మరేదైనా ఉనికిని ధృవీకరిస్తుంది. మనం చూసే వాటికి మరియు గురుత్వాకర్షణ ద్వారా మనం ఆకర్షించే వాటికి మధ్య భౌతిక విభజన అనేది ప్రధానమైన విశ్వోద్భవ నమూనాకు మద్దతు ఇచ్చే వాస్తవ వాస్తవం.
వేగవంతమైన విస్తరణ మరియు డార్క్ ఎనర్జీ భావన పరిచయం
కృష్ణ పదార్థం బైండింగ్ ఏజెంట్గా పనిచేస్తే, గెలాక్సీల మధ్య వేగవంతమైన డ్రిఫ్ట్ని నడపడం ద్వారా డార్క్ ఎనర్జీ వ్యతిరేక పాత్రను పోషిస్తుంది. సుదూర సూపర్నోవాల అధ్యయనం ద్వారా 1998లో కనుగొనబడిన ఈ అదృశ్య శక్తి స్థిరమైన ప్రతికూల పీడనాన్ని కలిగిస్తూ, అంతరిక్షంలోని మొత్తం శూన్యతను నింపినట్లు కనిపిస్తుంది. పదార్థం వలె కాకుండా, విశ్వం విస్తరిస్తున్న కొద్దీ డార్క్ ఎనర్జీ సాంద్రత తగ్గదు, ఇది విశ్వ శాస్త్రవేత్తలను అబ్బురపరుస్తుంది.
ఈ శక్తి యొక్క స్వభావం తెలియదు, మరియు తరచుగా వాక్యూమ్ ఎనర్జీతో లేదా ఇంకా వివరించబడని ప్రకృతి యొక్క ఐదవ శక్తితో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. మొత్తం కూర్పులో దాని ప్రాబల్యం 68.3% బిలియన్-డాలర్ సమయ ప్రమాణాలపై కాస్మోస్ యొక్క తుది విధిని నిర్ణయిస్తుందని సూచిస్తుంది. త్వరణం గమనించిన రేటుతో కొనసాగితే, సుదూర గెలాక్సీలు చివరికి భూమి యొక్క కనిపించే హోరిజోన్ నుండి అదృశ్యమవుతాయి, తద్వారా మన పాలపుంత లోతైన ప్రదేశంలో ఒంటరిగా ఉంటుంది.
కాస్మిక్ మైక్రోవేవ్ నేపథ్యం అదృశ్య విశ్వం యొక్క నిష్పత్తిని నిర్ధారిస్తుంది
పదార్థం మరియు శక్తి మధ్య నిష్పత్తుల యొక్క ఖచ్చితమైన నిర్ధారణ కాస్మిక్ బ్యాక్గ్రౌండ్ రేడియేషన్, బిగ్ బ్యాంగ్ యొక్క ప్రకాశించే ప్రతిధ్వని అధ్యయనం నుండి వచ్చింది. ప్లాంక్ ఉపగ్రహం వంటి అంతరిక్ష మిషన్లు మిల్లీమీటర్ ఖచ్చితత్వంతో ఈ ప్రిమోర్డియల్ సిగ్నల్లోని చిన్న ఉష్ణోగ్రత వైవిధ్యాలను మ్యాప్ చేశాయి. ఈ హెచ్చుతగ్గులు యువ విశ్వం యొక్క వేలిముద్ర వలె పనిచేస్తాయి, ప్రస్తుతం గమనించిన నమూనాను రూపొందించడానికి అవసరమైన ప్రతి భాగం యొక్క సాంద్రతను లెక్కించడానికి మాకు అనుమతిస్తాయి.
ప్లాంక్ ఉపగ్రహం నుండి వచ్చిన కొలతలు విశ్వం చదునుగా మరియు అదృశ్య భాగాలచే ఆధిపత్యం చెలాయించే నమూనాను ధృవీకరిస్తుంది, అనేక ప్రత్యామ్నాయ సిద్ధాంతాలను తోసిపుచ్చింది. ఆదిమ రేడియేషన్ నుండి ఆధునిక గురుత్వాకర్షణ లెన్స్ల వరకు వివిధ కొలత పద్ధతుల మధ్య ఒప్పందం, సమర్పించబడిన గణాంక డేటాపై శాస్త్రీయ సమాజం యొక్క విశ్వాసాన్ని బలపరుస్తుంది. 95% కాస్మోస్ను తాకకుండా లేదా చూడకుండానే, సైన్స్ దాని ప్రభావాన్ని కఠినమైన గణిత ఖచ్చితత్వంతో కొలవగలదు.
అంతరిక్ష పరిశోధన యొక్క భవిష్యత్తు కోసం సాంకేతిక దృక్కోణాలు
అదృశ్య విశ్వాన్ని అర్థం చేసుకోవడంలో పురోగతి ఇప్పుడు కొత్త తరం అంతరిక్ష అబ్జర్వేటరీలు మరియు ఈ దశాబ్దంలో అమలులోకి వచ్చే భూ-ఆధారిత డిటెక్టర్లపై ఆధారపడి ఉంటుంది. నాన్సీ గ్రేస్ రోమన్ స్పేస్ టెలిస్కోప్, ఉదాహరణకు, మిలియన్ల కొద్దీ గెలాక్సీలను మ్యాపింగ్ చేయడం ద్వారా డార్క్ ఎనర్జీ యొక్క స్వభావాన్ని పరిశోధించడం దాని ప్రధాన లక్ష్యం. ఇంతలో, చిలీలోని వెరా సి. రూబిన్ అబ్జర్వేటరీ కృష్ణ పదార్థం వల్ల కలిగే వక్రీకరణలను గుర్తించడానికి ఆకాశంలో లోతైన స్కాన్లను నిర్వహిస్తుంది.
ఈ కొత్త సాధనాల నుండి డేటా యొక్క ఏకీకరణ ఐన్స్టీన్ యొక్క సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతానికి కాస్మోలాజికల్ స్కేల్స్పై మార్పులు అవసరమా అని పరీక్షించడం సాధ్యపడుతుంది. ఇంకా, కొత్త కణాల కోసం అన్వేషణ పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్లలో కొనసాగుతుంది, ఇక్కడ శాస్త్రవేత్తలు కృష్ణ పదార్థాన్ని కృత్రిమంగా ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రారంభ విశ్వం యొక్క శక్తి పరిస్థితులను పునఃసృష్టి చేయడానికి ప్రయత్నిస్తారు. దాదాపు శతాబ్దాల నాటి ఈ మిస్టరీకి పరిష్కారం టెక్నాలజీలో కొత్త సరిహద్దుల ద్వారా వెల్లడి కావడానికి దగ్గరగా ఉండవచ్చు.
భౌతిక శాస్త్రంలో సాధ్యమయ్యే చీకటి రంగం యొక్క సైద్ధాంతిక సంక్లిష్టత
కొన్ని ఉద్భవిస్తున్న సిద్ధాంతాలు డార్క్ మేటర్ కేవలం ఒక రకమైన కణంతో రూపొందించబడలేదని, కానీ తెలియని భౌతిక శాస్త్రం యొక్క మొత్తం రంగం అని ప్రతిపాదించాయి. సాధారణ పదార్థాన్ని ప్రభావితం చేయని శక్తుల ద్వారా ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందే “డార్క్ అణువులు” లేదా “డార్క్ ఫోటాన్లు” ఉనికిని ఇది సూచిస్తుంది. ఈ పరికల్పన సరైనదైతే, అదృశ్య విశ్వం దాని స్వంత నిర్మాణాలు మరియు పరస్పర చర్యలను కలిగి ఉన్న మనకు తెలిసిన ప్రపంచం వలె సంక్లిష్టంగా మరియు వైవిధ్యంగా ఉంటుంది.
ఈ అవకాశం శాస్త్రీయ పరిశోధన యొక్క పరిధిని విస్తృతం చేస్తుంది, మేము చాలా లోతైన మరియు మరింత క్లిష్టమైన వాస్తవికత యొక్క ఉపరితలంపై మాత్రమే చూస్తున్నామని సూచిస్తుంది. ఈ రెండు ప్రపంచాల నిశ్శబ్ద సహజీవనం, కనిపించే మరియు కనిపించనిది, మానవాళికి భౌతిక వాస్తవిక భావనను పునర్నిర్వచిస్తుంది. విశ్వంలోని మిగిలిన 95% అర్థాన్ని విడదీసే ప్రయాణం కాస్మోస్ యొక్క మూలం మరియు పనితీరుపై పూర్తి అవగాహన కోసం మానవ ఉత్సుకత యొక్క అంతిమ ప్రయత్నాన్ని సూచిస్తుంది.