प्राइमर्डियल ब्लैक होल और मल्टीवर्स से डार्क मैटर की खोज – साइंसडेली

ब्रह्मांड के भौतिकी और गणित के लिए कावली संस्थान (कावली आईपीएमयू) कई अंतःविषय परियोजनाओं का घर है जो संस्थान में उपलब्ध विशेषज्ञता की एक विस्तृत श्रृंखला के तालमेल से लाभ उठाते हैं। ऐसा ही एक प्रोजेक्ट ब्लैक होल्स का अध्ययन है जो सितारों और आकाशगंगाओं के पैदा होने से पहले, प्रारंभिक ब्रह्मांड में बन सकता था।

इस तरह के आदिम ब्लैक होल (पीबीएच) सभी या डार्क मैटर के हिस्से के लिए जिम्मेदार हो सकते हैं, कुछ प्रेक्षित गुरुत्वाकर्षण तरंगों के संकेतों के लिए जिम्मेदार हो सकते हैं, और हमारी आकाशगंगा और अन्य आकाशगंगाओं के केंद्र में पाए जाने वाले बीज सुपरमैसिव ब्लैक होल। जब वे न्यूट्रॉन सितारों से टकराते हैं और उन्हें नष्ट कर देते हैं, तो वे न्यूट्रॉन से भरपूर पदार्थों को नष्ट करके भारी तत्वों के संश्लेषण में भूमिका निभा सकते हैं। विशेष रूप से, एक रोमांचक संभावना है कि रहस्यमय डार्क मैटर, जो ब्रह्मांड के अधिकांश पदार्थों का हिसाब रखता है, प्राइमरी ब्लैक होल से बना है। 2020 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार एक सिद्धांतकार, रोजर पेनरोज़ और दो खगोलविदों, रेइनहार्ड जेनजेल और एंड्रिया गेज़ को उनकी खोजों के लिए प्रदान किया गया था, जिन्होंने ब्लैक होल के अस्तित्व की पुष्टि की थी। चूंकि ब्लैक होल प्रकृति में मौजूद हैं, इसलिए वे डार्क मैटर के लिए बहुत ही आकर्षक उम्मीदवार बनाते हैं।

पीबीएच की खोज में मूलभूत सिद्धांत, खगोल भौतिकी और खगोलीय टिप्पणियों में हालिया प्रगति कण भौतिकविदों, ब्रह्मांडविज्ञानी और खगोलविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम द्वारा की गई है, जिसमें कावली आईपीएमयू के सदस्य अलेक्जेंडर कुसेंको, मिसाओ सासाकी, सनाओ सुगायामा, मासाहिरो तकाडा और वोलोडिमिर ताखिस्टोव शामिल हैं।

प्राइमर्डियल ब्लैक होल के बारे में अधिक जानने के लिए, अनुसंधान टीम ने सुराग के लिए प्रारंभिक ब्रह्मांड को देखा। प्रारंभिक ब्रह्मांड इतना घना था कि 50 प्रतिशत से अधिक किसी भी सकारात्मक घनत्व में उतार-चढ़ाव एक ब्लैक होल का निर्माण करेगा। हालाँकि, ब्रह्माण्ड संबंधी गड़बड़ी, जो कि आकाशगंगाओं को सींचती है, को बहुत छोटा माना जाता है। फिर भी, प्रारंभिक ब्रह्मांड में कई प्रक्रियाओं से ब्लैक होल के बनने की सही स्थिति बन सकती थी।

एक रोमांचक संभावना यह है कि आदिम ब्लैक होल मुद्रास्फीति के दौरान बनाए गए “बेबी यूनिवर्स” से बन सकते हैं, तेजी से विस्तार की एक अवधि जिसे माना जाता है कि हम आज की संरचनाओं का बीजारोपण करने के लिए जिम्मेदार हैं, जैसे कि आकाशगंगाओं और आकाशगंगाओं के समूह। मुद्रास्फीति के दौरान, शिशु ब्रह्माण्ड हमारे ब्रह्मांड से दूर जा सकते हैं। एक छोटा बच्चा (या “बेटी”) ब्रह्मांड अंततः ढह जाएगा, लेकिन छोटी मात्रा में जारी ऊर्जा की बड़ी मात्रा एक ब्लैक होल का कारण बनती है।

एक और भी अजीबोगरीब भाग्य एक बड़े बच्चे ब्रह्मांड का इंतजार कर रहा है। यदि यह कुछ महत्वपूर्ण आकार से बड़ा है, तो आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत शिशु ब्रह्मांड को एक ऐसी स्थिति में मौजूद होने की अनुमति देता है जो अंदर और बाहर पर एक पर्यवेक्षक को अलग दिखाई देता है। एक आंतरिक पर्यवेक्षक इसे एक विस्तारित ब्रह्मांड के रूप में देखता है, जबकि एक बाहरी पर्यवेक्षक (जैसे हम) इसे एक ब्लैक होल के रूप में देखता है। या तो मामले में, बड़े और छोटे बच्चे ब्रह्मांडों को हमारे द्वारा प्राइमर्डियल ब्लैक होल के रूप में देखा जाता है, जो उनके “घटना क्षितिज” के पीछे कई ब्रह्मांडों की अंतर्निहित संरचना को छिपाते हैं। घटना क्षितिज एक सीमा है जिसके नीचे सब कुछ, यहां तक ​​कि प्रकाश, फंस गया है और ब्लैक होल से बच नहीं सकता है।

अपने पेपर में, टीम ने PBH गठन के लिए एक उपन्यास परिदृश्य का वर्णन किया और दिखाया कि “मल्टीवर्स” परिदृश्य से ब्लैक होल 8.2m सुबारू टेलीस्कोप के हाइपर सुपरिम-कैम (HSC) का उपयोग करके पाया जा सकता है, जो एक विशाल डिजिटल कैमरा है – केवली IPMU ने माउंट के 4,200 मीटर शिखर के समीप एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। हवाई में मौना केआ। उनका काम पीएसएच की एचएससी खोज का एक रोमांचक विस्तार है जो मासाहिरो तकादा, कवाली आईपीएमयू के एक प्रमुख अन्वेषक और उनकी टीम पीछा कर रही है। एचएससी टीम ने हाल ही में तिकडा एट, नीकुरा में पीबीएच के अस्तित्व पर प्रमुख बाधाओं की सूचना दी है। अल। (प्रकृति खगोल विज्ञान 3, 524-534 (2019)

इस शोध में एचएससी अपरिहार्य क्यों था? एचएससी में हर कुछ मिनटों में पूरे एंड्रोमेडा आकाशगंगा की छवि बनाने की एक अद्वितीय क्षमता है। यदि कोई ब्लैक होल तारों में से किसी एक पर दृष्टि की रेखा से गुजरता है, तो ब्लैक होल का गुरुत्वाकर्षण प्रकाश किरणों को मोड़ देता है और स्टार को थोड़े समय के लिए पहले की तुलना में उज्जवल दिखाई देता है। तारे के चमकने की अवधि खगोलविदों को ब्लैक होल का द्रव्यमान बताती है। एचएससी टिप्पणियों के साथ, एक साथ एक सौ मिलियन सितारों का निरीक्षण किया जा सकता है, जो प्राइमर्डियल ब्लैक होल के लिए एक व्यापक जाल का निर्माण करता है जो दृष्टि की एक रेखा को पार कर सकता है।

पहले एचएससी अवलोकनों ने पहले से ही “मल्टीवर्स” से पीबीएच के अनुरूप एक बहुत ही पेचीदा उम्मीदवार घटना की सूचना दी है, जिसमें चंद्रमा के द्रव्यमान के बराबर एक ब्लैक होल द्रव्यमान है। इस पहले संकेत से उत्साहित, और नई सैद्धांतिक समझ द्वारा निर्देशित, टीम खोज को विस्तारित करने के लिए और मल्टीवर्स परिदृश्य से PBHs सभी काले पदार्थ का हिसाब कर सकती है या नहीं, इसका एक निश्चित परीक्षण प्रदान करने के लिए नए दौर का आयोजन किया जा रहा है।

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