फर्मियोनिक डार्क मैटर मिल्की वे कोर में ब्लैक होल की जगह ले सकता है

शोधकर्ताओं ने आकाशगंगा के केंद्र में स्थित विशाल वस्तु के लिए एक वैकल्पिक स्पष्टीकरण का प्रस्ताव दिया है। एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के बजाय, धनु A* फर्मिओनिक डार्क मैटर का घना समूह हो सकता है। यह परिकल्पना सैद्धांतिक मॉडलिंग से उत्पन्न होती है जो दशकों से एकत्र किए गए तारे की कक्षाओं और रेडियो उत्सर्जन के अवलोकनों को सटीक रूप से पुन: पेश करती है। ब्लैक होल के विपरीत, यह मॉडल विलक्षणताओं से बचता है जहां वर्तमान भौतिकी के नियम ध्वस्त हो जाते हैं।

अर्जेंटीना के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित सैद्धांतिक मॉडल

नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ़ ला प्लाटा की शोधकर्ता वेलेंटीना क्रेस्पी के नेतृत्व वाली टीम ने ऐसी गणनाएँ विकसित कीं जो इस वैकल्पिक संरचना की व्यवहार्यता का संकेत देती हैं। मॉडल एक कॉम्पैक्ट नाभिक बनाने के लिए लगभग 300 केवी के द्रव्यमान वाले तटस्थ डार्क मैटर कणों का उपयोग करता है। यह विन्यास एक पारंपरिक ब्लैक होल के समान सटीकता के साथ, गैलेक्टिक केंद्र के करीब तारों की त्वरित गति को समझाने के लिए आवश्यक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र उत्पन्न करता है।

पारंपरिक मॉडल और इस विकल्प के बीच कक्षा माप में विसंगति 1% से कम है। यह छोटा अंतर वर्तमान उपकरणों के साथ दो परिकल्पनाओं को अलग करना मुश्किल बना देता है। उच्च रिज़ॉल्यूशन वाले भविष्य के अवलोकन विचार को मान्य या खंडन करने के लिए निर्णायक डेटा प्रदान कर सकते हैं।

अवलोकन संबंधी घटनाएँ जो दोनों व्याख्याओं का समर्थन करती हैं

• स्टार S2 अपनी निकटतम कक्षा में 7,000 किलोमीटर प्रति सेकंड तक की गति तक पहुंचता है।
• जी-ऑब्जेक्ट्स के रूप में जाने जाने वाले गैस बादल प्रेक्षित तीव्र गुरुत्वाकर्षण के अनुरूप प्रक्षेप पथ का अनुसरण करते हैं।
• 2022 में इवेंट होराइज़न टेलीस्कोप द्वारा ली गई छवि ब्लैक होल और प्रस्तावित क्लस्टर दोनों के साथ संगत एक गोलाकार छाया दिखाती है।

2022 में, इवेंट होराइज़न टेलीस्कोप ने वस्तु द्वारा डाली गई छाया की पहली प्रत्यक्ष छवि का उत्पादन किया, जिससे सामान्य सापेक्षता की भविष्यवाणियों के अनुरूप संरचना का पता चला। चंद्रा जैसे एक्स-रे उपकरण धनु A* के आसपास के क्षेत्र से आने वाले तीव्र उत्सर्जन को रिकॉर्ड करते हैं। खगोलशास्त्री वर्षों से S2 जैसे तारों की गति का अनुसरण कर रहे हैं, जो कम समय में कक्षाएँ पूरी करते हैं और अत्यधिक गति तक पहुँचते हैं, जिसके लिए अपेक्षाकृत कम मात्रा में लगभग 4.3 मिलियन सौर द्रव्यमान के बराबर द्रव्यमान सांद्रता की आवश्यकता होती है।

क्लस्टर संरचना और बड़े पैमाने पर वितरण

डार्क मैटर क्लस्टर एक घने कोर का निर्माण करेगा जो अधिकांश संकेंद्रित द्रव्यमान के लिए जिम्मेदार होगा। साथ ही, आकाशगंगा के बाहरी क्षेत्रों में काले पदार्थ का अधिक फैला हुआ प्रभामंडल फैल जाएगा। यह दोहरा वितरण न केवल केंद्र के पास के व्यवहार को समझाने में मदद करता है, बल्कि अधिक दूर के तारों में देखे गए घूर्णन वक्रों को भी समझाने में मदद करता है।

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प्रस्तावित तटस्थ फर्मिओनिक डार्क मैटर ऐसे गुण प्रदर्शित करता है जो एक विलक्षणता में ढहे बिना एक स्थिर वस्तु के निर्माण की अनुमति देता है। ब्लैक होल के विपरीत, जहां सामान्य सापेक्षता एक बिंदु पर अनंत घनत्व की भविष्यवाणी करती है, क्लस्टर द्रव्यमान का एक सीमित वितरण बनाए रखता है। यह सुविधा चरम पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण के व्यवहार के बारे में लगातार सैद्धांतिक प्रश्नों का समाधान करती है।

व्यापक गांगेय घटनाओं के साथ संगतता

डार्क मैटर क्लस्टर परिकल्पना भी गैलेक्टिक रोटेशन वक्र की समस्या से मेल खाती है। आकाशगंगा के परिधीय क्षेत्रों में तारे अकेले दृश्यमान पदार्थ द्वारा अनुमानित गति से अधिक गति से घूमते हैं। डार्क मैटर का बाहरी प्रभामंडल इन कक्षाओं को स्थिर रखने और तारों की सामूहिक गति को समझाने के लिए आवश्यक अतिरिक्त गुरुत्वाकर्षण प्रदान करेगा।

शोधकर्ता इस बात पर प्रकाश डालते हैं कि ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना को समझाने के लिए पहले से ही डार्क मैटर का इस्तेमाल किया जा चुका है। गांगेय केंद्र तक इसकी भूमिका का विस्तार एक दिलचस्प वैचारिक एकीकरण का प्रतिनिधित्व करेगा। सघन कोर एक गुरुत्वाकर्षण लंगर के रूप में कार्य करेगा, जबकि परिधीय प्रभामंडल बड़े पैमाने पर तारकीय गतिशीलता को प्रभावित करेगा।

भविष्य के अवलोकन संबंधी सत्यापन के लिए परिप्रेक्ष्य

संचालन में और विकासाधीन उपकरण परिकल्पना के अधिक कठोर परीक्षण की अनुमति देंगे। रेडियो ध्रुवीकरण विश्लेषण, उच्च परिशुद्धता स्पेक्ट्रोस्कोपी और आस-पास के तारों की निरंतर निगरानी से मॉडल को परिष्कृत करने में मदद मिलेगी। समय के साथ जमा हुई कोई भी विसंगति यह संकेत दे सकती है कि कौन सा विवरण भौतिक वास्तविकता के लिए सबसे उपयुक्त है। सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के अनुरूप दशकों के अवलोकनों के आधार पर, सुपरमैसिव ब्लैक होल की पारंपरिक व्याख्या वैज्ञानिक समुदाय द्वारा सबसे सरल और सबसे व्यापक रूप से स्वीकृत है। हालाँकि, डार्क मैटर विकल्प विलक्षणताओं से जुड़ी गणितीय कठिनाइयों से बाहर निकलने का एक रास्ता प्रदान करता है, जो ब्रह्मांड में कॉम्पैक्ट वस्तुओं की मौलिक प्रकृति के बारे में बहस को समृद्ध करता है।