डार्क मैटर, अदृश्य सामग्री जो ब्रह्मांड के द्रव्यमान का विशाल बहुमत बनाती है, परमाणुओं में इकट्ठा हो सकती है, नए सिमुलेशन दिखाते हैं। ये "अंधेरे परमाणु" मौलिक रूप से आकाशगंगाओं के विकास और तारों के निर्माण को बदल सकते हैं, जिससे खगोलविदों को इस रहस्यमय पदार्थ को समझने का एक नया अवसर मिलता है।
डार्क मैटर ब्रह्मांड में प्रत्येक आकाशगंगा और आकाशगंगा समूह के द्रव्यमान का 80% से अधिक बनाता है। हमारी सभी टिप्पणियों से संकेत मिलता है कि डार्क मैटर कुछ नए प्रकार के कण हैं जो सामान्य पदार्थ या यहां तक कि प्रकाश के साथ भी संपर्क नहीं करते हैं। हम केवल डार्क मैटर की पहचान उसके गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से अन्य सभी चीजों के साथ कर सकते हैं। जो भी डार्क मैटर है, वह भौतिकी की हमारी आधुनिक समझ से परे है। लेकिन इसमें अभी भी द्रव्यमान है, और इसलिए गुरुत्वाकर्षण है।
हम अभी तक नहीं जानते हैं कि डार्क मैटर सरल या जटिल है। इसमें केवल एक प्रकार का कण शामिल हो सकता है जो ब्रह्मांड पर हावी है और मुश्किल से खुद से भी संपर्क करता है। या इसमें कई प्रकार के कण शामिल हो सकते हैं, वही समृद्ध विविधता जो हम साधारण पदार्थ में देखते हैं। इसके अलावा, हम प्रकृति के केवल चार मूलभूत बलों को जानते हैं: गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुंबकत्व, मजबूत परमाणु संपर्क और कमजोर परमाणु संपर्क। लेकिन अतिरिक्त बल हो सकते हैं जो केवल डार्क मैटर कणों के बीच कार्य करते हैं और सामान्य पदार्थ को बिल्कुल प्रभावित नहीं करते हैं।
अतिरिक्त डार्क मैटर पार्टिकल्स और डार्क फोर्स की अवधारणा उतनी दूर की कौड़ी नहीं है जितनी यह लग सकती है। भौतिकी की हमारी समझ समरूपता पर बनी है, जो कणों के बीच गहरे गणितीय संबंध हैं। यह संभव है कि प्रकृति के नियमों में अतिरिक्त समरूपताएं हैं जो डार्क मैटर को सामान्य मैटर का प्रतिरूप बनाती हैं, और यह कि हर तरह की बातचीत के लिए जिसमें सामान्य मैटर शामिल हो सकता है, डार्क सेक्टर में एक प्रतिरूप है।
उदाहरण के लिए, साधारण पदार्थ से हम सरल परमाणुओं का निर्माण कर सकते हैं: एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन, एक दूसरे से जुड़े हुए, एक फोटॉन के साथ, विद्युत चुम्बकीय बल का वाहक, जो बातचीत में मध्यस्थता करता है। हमारे पास उसी डार्क मैटर संरचना का एक संस्करण भी हो सकता है, जिसमें एक डार्क प्रोटॉन डार्क फोटॉनों द्वारा डार्क इलेक्ट्रॉनों से बंधा होता है: डार्क एटम्स।
परमाणु डार्क मैटर केवल एक कण से बने डार्क मैटर की तुलना में बहुत अलग व्यवहार करेगा। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि साधारण डार्क मैटर का आपस में जुड़ना बहुत मुश्किल होगा, और ऐसा धीरे-धीरे होगा, करोड़ों वर्षों में। साधारण पदार्थ डार्क मैटर के इन चिकने गुच्छों में इकट्ठा होकर आकाशगंगाएँ बनाते हैं, लेकिन अन्यथा वे अलग-अलग जीवन जीते हैं। हालाँकि, परमाणु डार्क मैटर अपनी स्वयं की छाया आकाशगंगाओं का निर्माण कर सकता है - डिस्क जैसी संरचनाएँ जो दृश्यमान आकाशगंगाओं के आकार और स्थान की नकल करती हैं।
खगोल भौतिकीविदों की एक टीम ने आकाशगंगाओं के विकास को मॉडल करने के लिए इस दिलचस्प संभावना का उपयोग किया और देखा कि क्या मतभेद उत्पन्न हो सकते हैं। उन्होंने परमाणु डार्क मैटर को अपनी शक्तियों के अनुसार विकसित होने दिया और फिर जांच की कि गुरुत्वाकर्षण के नए संगठन के माध्यम से ये नई संरचनाएं दृश्यमान आकाशगंगाओं को कैसे प्रभावित करेंगी। उन्होंने अप्रैल में एक ऑनलाइन प्रीप्रिंट डेटाबेस में अपने परिणाम प्रकाशित किए arXiv.
शोधकर्ताओं ने पाया कि परमाणु डार्क मैटर की एक छोटी मात्रा - ब्रह्मांड में सभी डार्क मैटर का सिर्फ 6%, बाकी को शामिल नहीं करना - आकाशगंगाओं के विकास को मौलिक रूप से बदलने के लिए पर्याप्त है। क्योंकि परमाणु डार्क मैटर परस्पर क्रिया करने में सक्षम है, यह आसानी से संघनित हो सकता है, किसी प्रकार के डार्क रेडिएशन के उत्सर्जन के माध्यम से ऊर्जा खो सकता है। सिमुलेशन ने दिखाया कि प्रत्येक आकाशगंगा के अंदर एक "डार्क डिस्क" जल्दी से दिखाई देती है, जिसका स्पिन दृश्यमान, सामान्य घटकों के स्पिन से निकटता से मेल खाता है।
वहां से, परमाणु डार्क मैटर का संघनन जारी रहा, ठीक वैसे ही जैसे सामान्य गैस बादलों और अंततः तारों में संघनित होती है। अनुकरण में, परमाणु डार्क मैटर ने अपने स्वयं के डार्क स्टार्स का निर्माण किया और यहां तक कि अपने स्वयं के ब्लैक होल बनाने का कारण भी बन सकता है। ये गुच्छे फिर गांगेय कोर में डूब गए, जहां घनत्व बढ़ गया।
इस अतिरिक्त गुरुत्व के कारण, आकाशगंगाओं के कोर में तारों का निर्माण तेज हो जाता है, साधारण काले पदार्थ वाली आकाशगंगाओं की तुलना में बहुत तेजी से तारों का निर्माण होता है। इन सिमुलेशनों ने वास्तव में परमाणु डार्क मैटर के कुछ मॉडलों को खारिज कर दिया क्योंकि उन मॉडलों के कारण उनकी आकाशगंगाओं में नई तारा बनाने वाली सामग्री बहुत जल्दी समाप्त हो गई।
लेकिन कुछ मॉडल प्रेक्षणों की वर्तमान सीमाओं से बच गए हैं, जिससे परमाणु डार्क मैटर के अस्तित्व की और संभावना बन गई है। शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि आगे के सैद्धांतिक और प्रायोगिक अध्ययन विदेशी पदार्थ के इस पेचीदा रूप की संभाव्यता पर प्रकाश डालेंगे। उदाहरण के लिए, क्योंकि परमाणु डार्क मैटर इतनी कुशलता से संघनित होता है, हम रोम में नासा के नैन्सी ग्रेस स्पेस टेलीस्कोप का उपयोग करके भविष्य के गुरुत्वाकर्षण माइक्रोलेंसिंग अध्ययन के साथ घने तारे जैसे गुच्छों का पता लगाने में सक्षम हो सकते हैं।
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