गुप्त ऊर्जा (डार्क एनर्जी)

भौतिक ब्रह्माण्ड विज्ञान और खगोल विज्ञान में गुप्त ऊर्जा का अज्ञात रूप है जो ब्रह्मांड को सबसे बड़े पैमाने पर प्रभावित करता है। इसके अस्तित्व के लिए पहला अवलोकन संबंधी साक्ष्य सुपरनोवा के मापन से आया, जिसने दिखाया कि ब्रह्मांड स्थिर दर से विस्तार नहीं करता है किंतु ,ब्रह्मांड का विस्तार तेज हो रहा है हबल का नियम ब्रह्मांड का विस्तार त्वरण ब्रह्मांड है।^[1]^[2] ब्रह्मांड के विकास को समझने के लिए इसकी प्रारंभिक स्थितियों और संरचना का ज्ञान आवश्यक है। इन अवलोकनों से पहले, वैज्ञानिकों ने सोचा था कि ब्रह्मांड में सभी प्रकार के पदार्थ और ऊर्जा समय के साथ विस्तार को धीमा कर देंगे। ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि (सीएमबी) के मापन से पता चलता है कि ब्रह्मांड गर्म महा विस्फोट में प्रारंभ हुआ, जिससे सामान्य सापेक्षता इसके विकास और बाद में बड़े पैमाने पर गति की व्याख्या करती है। ऊर्जा का नया रूप प्रस्तुत किए बिना, यह समझाने की कोई विधि नहीं थी कि वैज्ञानिक त्वरित ब्रह्मांड को कैसे माप सकते हैं। 1990 के दशक के बाद से त्वरित विस्तार के लिए गुप्त ऊर्जा सबसे स्वीकृत आधार रहा है। 2021 तक, गुप्त ऊर्जा की मौलिक प्रकृति को समझने के लिए सक्रिय भौतिक ब्रह्मांड विज्ञान अध्ययन के क्षेत्र हैं।^[3] यह मानते हुए कि ब्रह्माण्ड विज्ञान का लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल सही है,^[4] 2013 तक, प्लैंक अंतरिक्ष यान 2018 अंतिम डेटा मुक्ति से संकेत स्थिति है कि गुप्त ऊर्जा वर्तमान समय में देखने योग्य ब्रह्मांड में कुल ऊर्जा का 68% योगदान करती है। गहरे द्रव्य और बैरियोन बैरोनिक पदार्थ साधारण बैरोनिक पदार्थ का द्रव्यमान-ऊर्जा क्रमशः 26% और 5% योगदान देता है और अन्य घटक जैसे न्युट्रीनो और फोटॉन बहुत कम मात्रा में योगदान करते हैं।^[5]^[6]^[7]^[8] गुप्त ऊर्जा का घनत्व बहुत कम है। 6×10^-10 J/m³ (~7×10^-30 जी/सेमी³), आकाशगंगाओं के भीतर सामान्य पदार्थ गुप्त पदार्थ के घनत्व से बहुत कम है। चूँकि, यह ब्रह्मांड की द्रव्यमान-ऊर्जा सामग्री पर प्रभावी है क्योंकि यह पूरे अंतरिक्ष में समान है।^[9]^[10]^[11]गुप्त ऊर्जा के दो प्रस्तावित रूप ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक हैं^[12]^[13] समान रूप से अंतरिक्ष को भरने वाली निरंतर ऊर्जा घनत्व का प्रतिनिधित्व करना और अदिश क्षेत्र सिद्धांत ऊर्जा घनत्व वाली गतिशील मात्राएँ जो समय और स्थान में भिन्न होती हैं जैसे कि सर्वोत्कृष्टता (भौतिकी) भौतिकी मोडुली (भौतिकी)। अदिश क्षेत्रों से योगदान जो अंतरिक्ष में स्थिर हैं, सामान्यतः ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक में भी सम्मलित होते हैं। ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को शून्य-बिंदु ऊर्जा | अंतरिक्ष के शून्य-बिंदु विकिरण, अर्थात, निर्वात ऊर्जा के समतुल्य होने के लिए तैयार किया जा सकता है।^[14] चूंकि, अंतरिक्ष में परिवर्तन करने वाले अदिश क्षेत्रों को ब्रह्मांड संबंधी स्थिरांक से अलग करना कठिन हो सकता है क्योंकि परिवर्तन लंबे समय तक हो सकता है।

कुछ विशेषज्ञों का मानना है कि लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल ब्रह्मांड विज्ञानकी खिलौना मॉडल प्रकृति के कारण^[15] सभी पैमानों पर संरचनाओं का अधिक त्रुटिहीन सामान्य सापेक्षता उपचार^[16] वास्तविक ब्रह्मांड में गुप्त ऊर्जा का आह्वान करने की आवश्यकता समाप्त हो सकती है। अमानवीय ब्रह्माण्ड विज्ञान, जो मीट्रिक (सामान्य सापेक्षता) पर संरचना निर्माण की पश्च-प्रतिक्रिया के लिए खाते का प्रयास करता है, सामान्यतः ब्रह्मांड की ऊर्जा घनत्व में किसी भी गुप्त ऊर्जा योगदान को स्वीकार नहीं करता है।

खोज का इतिहास और पिछली अटकलें

आइंस्टीन का ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक

ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक स्थिर शब्द है जिसे सामान्य सापेक्षता के आइंस्टीन क्षेत्र समीकरणों में जोड़ा जा सकता है। यदि क्षेत्र समीकरण में स्रोत शब्द के रूप में माना जाता है, तो इसे खाली स्थान के द्रव्यमान के बराबर देखा जा सकता है, जो वैचारिक रूप निर्वात ऊर्जा से सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है।

ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को सबसे पहले अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र समीकरण का समाधान प्राप्त करने के लिए तंत्र के रूप में प्रस्तावित किया गया था, जो गुरुत्वाकर्षण को संतुलित करने के लिए प्रभावी रूप से गुप्त ऊर्जा का उपयोग करते हुए स्थिर ब्रह्मांड की ओर ले जाएगा।^[17] आइंस्टीन ने ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को प्रतीक Λ (बड़ा लैम्ब्डा) दिया। आइंस्टीन ने कहा कि ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के लिए आवश्यक है कि 'रिक्त स्थान गुरुत्वाकर्षण नकारात्मक द्रव्यमान की भूमिका लेता है जो पूरे तारे के बीच अंतरिक्ष में वितरित होते हैं'।^[18]^[19]तंत्र ठीक ट्यूनिंग (भौतिकी) का उदाहरण था और बाद में यह अनुभव किया गया कि आइंस्टीन का स्थिर ब्रह्मांड स्थिर नहीं होगा। स्थानीय असमानताएं अंततः ब्रह्मांड के भगोड़े विस्तार संकुचन की ओर ले जाएंगी और गतिशील संतुलन अस्थिर है। यदि ब्रह्मांड थोड़ा फैलता है, तो विस्तार से निर्वात ऊर्जा निकलती है, जो और अधिक विस्तार का कारण बनती है। इसी प्रकार, ब्रह्मांड जो थोड़ा सा सिकुड़ता है, वह सिकुड़ता रहेगा। आइंस्टीन के अनुसार, खाली स्थान में अपनी ऊर्जा हो सकती है। क्योंकि यह ऊर्जा स्वयं अंतरिक्ष का गुण है, यह अंतरिक्ष के विस्तार के साथ पतला नहीं होगा। जैसे-जैसे अधिक स्थान अस्तित्व में आता है, इस अंतरिक्ष की ऊर्जा का अधिक प्रकट होता है, जिससे त्वरित विस्तार होता है।^[20] पूरे ब्रह्मांड में पदार्थ के असमान वितरण के कारण इस प्रकार की गड़बड़ी अपरिहार्य है। इसके अतिरिक्त, 1929 में एडविन हबल द्वारा की गई टिप्पणियों से पता चला कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है और स्थिर नहीं है। आइंस्टीन ने कथित इस प्रकार से स्थिर ब्रह्मांड के विपरीत गतिशील ब्रह्मांड के विचार की भविष्यवाणी करने में अपनी विफलता को अपनी सबसे बड़ी गलती के रूप में संदर्भित किया।^[21]

मुद्रास्फीति गुप्त ऊर्जा

1980 में एलन गुथ और अलेक्सी स्टारोबिंस्की ने प्रस्तावित किया कि नकारात्मक दबाव क्षेत्र, गुप्त ऊर्जा की अवधारणा के समान, बहुत प्रारंभिक ब्रह्मांड में ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति को प्रेरित कर सकता है। मुद्रास्फीति का अनुमान है कि कुछ प्रतिकारक बल, गुणात्मक रूप से गुप्त ऊर्जा के समान हैं, जिसके परिणामस्वरूप महा विस्फोट के थोड़े समय बाद ब्रह्मांड का विशाल और घातीय विस्तार हुआ। इस प्रकार का विस्तार महा विस्फोट के अधिकांश उपस्तिथ मॉडलों की अनिवार्य विशेषता है। चूँकि, आज हम जिस गुप्त ऊर्जा का निरीक्षण करते हैं, उसकी तुलना में मुद्रास्फीति बहुत अधिक ऊर्जा घनत्व पर हुई होगी और माना जाता है कि जब ब्रह्मांड केवल सेकंड पुराना था, तब पूरी प्रकार से समाप्त हो गया था। यह स्पष्ट नहीं है कि गुप्त ऊर्जा और मुद्रास्फीति के बीच क्या संबंध है, यदि कोई है ,तो मुद्रास्फीति मॉडल स्वीकार किए जाने के बाद भी, ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को वर्तमान ब्रह्मांड के लिए अप्रासंगिक माना जाता है।

लगभग सभी मुद्रास्फीति मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि ब्रह्मांड का कुल (पदार्थ+ऊर्जा) घनत्व क्रांतिक घनत्व ब्रह्मांड विज्ञान के बहुत समीप होना चाहिए। 1980 के दशक के पर्यन्त, अधिकांश ब्रह्माण्ड संबंधी अनुसंधान केवल पदार्थ में महत्वपूर्ण घनत्व वाले मॉडल पर केंद्रित थे, सामान्यतः 95% ठंडा काला पदार्थ (CDM) और 5% साधारण पदार्थ (बैरियन)। ये मॉडल यथार्थवादी आकाशगंगाओं और समूहों को बनाने में सफल पाए गए थे, किन्तु 1980 के दशक के अंत में कुछ समस्याएं सामने आईं। विशेष रूप से मॉडल को हबल स्थिरांक के लिए प्रेक्षणों की तुलना में कम मूल्य की आवश्यकता थी और मॉडल ने बड़े प्रेक्षणों की कम भविष्यवाणी की। पैमाना आकाशगंगा क्लस्टरिंग 1992 में लौकिक पृष्ठभूमि खोजकर्ता अंतरिक्ष यान द्वारा ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि में अनिसोट्रॉपी की खोज के बाद ये कठिनाइयाँ और शक्तिशाली हो गईं और 1990 के दशक के मध्य तक कई संशोधित सीडीएम मॉडल सक्रिय अध्ययन के अनुसार आए। इनमें लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल और मिश्रित ठंडक/गरमी गुप्त पदार्थ मॉडल, गुप्त ऊर्जा के लिए पहला प्रत्यक्ष प्रमाण 1998 में एडम रीस एट अल में मंदी पैरामीटर के सुपरनोवा अवलोकन से आया था।^[22]शाऊल पर्लमटर एट अल में^[23]लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल तब अग्रणी मॉडल बन गया। इसके तुरंत बाद, गुप्त ऊर्जा को स्वतंत्र टिप्पणियों द्वारा समर्थित किया गया था। 2000 में बूमरैंग प्रयोग और मिलीमीटर अनिसोट्रॉपी परीक्षण इमेजिंग ऐरे ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि प्रयोगों ने ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि में पहले बेरोन ध्वनिक दोलनों का अवलोकन किया, जिसमें दिखाया गया कि कुल (पदार्थ + ऊर्जा) घनत्व है महत्वपूर्ण घनत्व के 100% के समीप । फिर 2001 में, 2dF आकाशगंगा रेडशिफ्ट सर्वे ने इस बात के पुख्ता प्रमाण दिए कि पदार्थ का घनत्व लगभग 30% महत्वपूर्ण है। इन दोनों के बीच का बड़ा अंतर अंतर को बनाने वाली गुप्त ऊर्जा के चिकने घटक का समर्थन करता है। 2003-2010 में डब्ल्यूएमएपी से बहुत अधिक त्रुटिहीन मापों ने मानक मॉडल का समर्थन करना जारी रखा है और प्रमुख मापदंडों के अधिक त्रुटिहीन माप प्रदान किए हैं।

गुप्त ऊर्जा शब्द, 1930 के दशक के फ़्रिट्ज़ ज़्विकी के गुप्त पदार्थ की प्रतिध्वनि, 1998 में माइकल टर्नर ब्रह्माण्ड विज्ञानी द्वारा गढ़ा गया था।^[24]

समय के साथ विस्तार में परिवर्तन

गुप्त ऊर्जा के कारण ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार को दर्शाने वाला आरेख।

समय और स्थान के साथ विस्तार दर कैसे बदलती है, यह समझने के लिए अंतरिक्ष के मीट्रिक विस्तार के उच्च-त्रुटिहीन माप की आवश्यकता होती है। सामान्य सापेक्षता में विस्तार दर के विकास का अनुमान ब्रह्मांड के आकार और अवस्था के ब्रह्माण्ड संबंधी समीकरण ब्रह्मांड विज्ञान अंतरिक्ष के किसी भी क्षेत्र के लिए तापमान, दबाव और संयुक्त पदार्थ, ऊर्जा और निर्वात ऊर्जा घनत्व के बीच संबंध से लगाया जाता है। गुप्त ऊर्जा के लिए अवस्था के समीकरण को मापना आज अवलोकन संबंधी ब्रह्मांड विज्ञान में सबसे बड़ा प्रयास है। ब्रह्माण्ड विज्ञान के मानक फ्राइडमैन-लेमेत्रे-रॉबर्टसन-वॉकर मीट्रिक में ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को जोड़ने से लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल बनता है, जिसे प्रेक्षणों के साथ इसके त्रुटिहीन समझौते के कारण ब्रह्माण्ड विज्ञान के मानक मॉडल के रूप में संदर्भित किया गया है।

2013 तक, लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल प्लैंक अंतरिक्ष यान और सुपरनोवा लिगेसी सर्वे सहित तेजी से कठोर ब्रह्माण्ड संबंधी अवलोकनों की श्रृंखला के अनुरूप है। एसएनएलएस के पहले परिणाम से पता चलता है कि गुप्त ऊर्जा का औसत व्यवहार अर्थात, अवस्था का समीकरण 10% की त्रुटिहीनता के साथ आइंस्टीन के ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की प्रकार व्यवहार करता है।^[25] हबल अंतरिक्ष दूरबीन उच्च -जेड टीम के हाल के परिणाम संकेत देते हैं कि गुप्त ऊर्जा कम से कम 9 बिलियन वर्षों से और ब्रह्मांडीय त्वरण से पहले की अवधि के पर्यन्त उपस्तिथ है।

प्रकृति

गुप्त ऊर्जा की प्रकृति गुप्त पदार्थ की तुलना में अधिक काल्पनिक है और इसके बारे में बहुत सी अटकलों के सीमा में रहती हैं।^[26] गुप्त ऊर्जा को बहुत सजातीय और बहुत घनत्व वाला नहीं माना जाता है और गुरुत्वाकर्षण के अतिरिक्त किसी भी मौलिक बल के माध्यम से बातचीत करने के लिए नहीं जाना जाता है। चूंकि यह अधिक दुर्लभ और अ-विशाल-लगभग 10^-27 किग्रा/मी³ है -प्रयोगशाला प्रयोगों में इसका पता लगाने की संभावना नहीं है। गुप्त ऊर्जा का ब्रह्मांड पर इतना गहरा प्रभाव हो सकता है, इतना पतला होने के अतिरिक्त 68% सार्वभौमिक घनत्व बना सकता है, यह समान रूप से खाली जगह को भरता है।

निर्वात ऊर्जा, अर्थात्, ऊर्जा-समय निर्माण में हाइजेनबर्ग के अनिश्चितता सिद्धांत के अनुसार समय सीमा के भीतर उत्पन्न और पारस्परिक रूप से विलोपित कण-प्रतिकण जोड़े को अधिकांशतः गुप्त ऊर्जा में मुख्य योगदान के रूप में लागू किया गया है। ^[27] सामान्य सापेक्षता द्वारा अभिगृहीत द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता का अर्थ है कि निर्वात ऊर्जा को गुरुत्व बल लगाना चाहिए। इसलिए, निर्वात ऊर्जा से ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक में योगदान करने की अपेक्षा की जाती है, जो बदले में ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार पर प्रभाव डालती है। चूंकि, ब्रह्माण्ड संबंधी निरंतर समस्या का प्रमाणित है कि निर्वात ऊर्जा घनत्व के देखे गए मूल्यों और क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत द्वारा प्राप्त शून्य-बिंदु ऊर्जा के सैद्धांतिक बड़े मूल्य के बीच बड़ी असहमति है। ब्रह्माण्ड संबंधी निरंतर समस्या अनिर्णीत बनी हुई है।

अपनी वास्तविक प्रकृति से स्वतंत्र, अंतरिक्ष के मीट्रिक विस्तार के देखे गए त्वरित ब्रह्मांड को समझाने के लिए गुप्त ऊर्जा को शक्तिशाली नकारात्मक दबाव की आवश्यकता होगी। सामान्य सापेक्षता के अनुसार, किसी पदार्थ के भीतर का दबाव अन्य वस्तुओं के लिए उसके गुरुत्वाकर्षण आकर्षण में उसी प्रकार योगदान देता है जैसे उसका द्रव्यमान घनत्व करता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि भौतिक मात्रा जो पदार्थ को गुरुत्वाकर्षण प्रभाव उत्पन्न करने का कारण बनती है वह तनाव-ऊर्जा टेंसर है, जिसमें किसी पदार्थ की ऊर्जा या पदार्थ घनत्व और उसका दबाव दोनों सम्मलित होते हैं। फ्रीडमैन-लेमैट्रे-रॉबर्टसन-वाकर मीट्रिक में, यह दिखाया जा सकता है कि पूरे ब्रह्मांड में शक्तिशाली निरंतर नकारात्मक दबाव अर्थात, तनाव विस्तार में त्वरण का कारण बनता है यदि ब्रह्मांड पहले से ही विस्तार कर रहा है। संकुचन में मंदी यदि ब्रह्मांड पहले से ही विस्तार कर रहा है ब्रह्मांड पहले से ही सिकुड़ रहा है। इस त्वरित विस्तार प्रभाव को कभी-कभी गुरुत्वाकर्षण प्रतिकर्षण कहा जाता है।

प्रविधिी परिभाषा

मानक ब्रह्माण्ड विज्ञान में, ब्रह्मांड के तीन घटक हैं - पदार्थ, विकिरण और गुप्त ऊर्जा। पदार्थ कुछ भी है जिसका ऊर्जा घनत्व पैमाने कारक के व्युत्क्रम घन के साथ होता है, अर्थात, $ρ \propto a -3$ , जबकि विकिरण कुछ भी है जो पैमाने कारक की व्युत्क्रम चौथी शक्ति को मापता है ( $ρ \propto a -4$ ). इसे सहज रूप से समझा जा सकता है। घन के आकार के बॉक्स में साधारण कण के लिए, बॉक्स के किनारे की लंबाई को दोगुना करने से घनत्व और ऊर्जा घनत्व आठ (2³) के कारक से कम हो जाता है, इसलिए विकिरण के लिए, ऊर्जा घनत्व में कमी अधिक होती है, क्योंकि स्थानिक दूरी में वृद्धि भी रेडशिफ्ट का कारण बनती है।^[28] यह अंतरिक्ष की आंतरिक संपत्ति है अंतिम घटक गुप्त ऊर्जा है और विचाराधीन मात्रा के आयामों की ध्यान दिए बिना निरंतर ऊर्जा घनत्व ( $ρ \propto a 0$ ) है। इस प्रकार, सामान्य पदार्थ के विपरीत यह अंतरिक्ष के विस्तार से पतला नहीं होता है।

अस्तित्व का प्रमाण

गुप्त ऊर्जा के प्रमाण अप्रत्यक्ष हैं किन्तु तीन स्वतंत्र स्रोतों से प्राप्त होते हैं।

दूरी माप और रेडशिफ्ट से उनका संबंध, जो सुझाव देता है कि ब्रह्मांड अपने जीवन के उत्तरार्ध में अधिक विस्तारित हुआ है।^[29]
इस प्रकार की अतिरिक्त ऊर्जा के लिए सैद्धांतिक आवश्यकता है, जो अवलोकनीय रूप से सपाट ब्रह्मांड किसी भी पता लगाने योग्य वैश्विक वक्रता की अनुपस्थिति को बनाने के लिए पदार्थ या गुप्त पदार्थ नहीं है।
ब्रह्मांड में द्रव्यमान घनत्व के बड़े पैमाने पर तरंग स्वरूप के उपाय।

सुपरनोवा

आकाशगंगा के पास प्रकार Ia सुपरनोवा (नीचे-बाईं ओर उज्ज्वल स्थान)।

1998 में, हाई-जेड सुपरनोवा सर्च टीम^[22] (Ia टाइप ) (वन-ए) सुपरनोवा के प्रकाशित अवलोकन 1999 में, सुपरनोवा ब्रह्मांड विज्ञान परियोजना ^[23] इसके बाद सुझाव दिया गया कि ब्रह्मांड का विस्तार तेज हो रहा है।^[30] भौतिकी में नोबेल पुरस्कार विजेताओं की 2011 की सूची खोज में उनके नेतृत्व के लिए शाऊल पर्लमटर, ब्रायन पी. श्मिट और एडम जी. रीस को प्रदान की गई थी।^[31]^[32]

तब से इन टिप्पणियों की कई स्वतंत्र स्रोतों द्वारा पुष्टि की गई है। ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि, गुरुत्वाकर्षण लेंस और ब्रह्मांड की बड़े पैमाने पर संरचना के साथ-साथ सुपरनोवा के श्रेष्ठ माप, लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल के अनुरूप हैं।^[33] कुछ लोगों का तर्क है कि गुप्त ऊर्जा के अस्तित्व के लिए एकमात्र संकेत दूरी माप और उनके संबंधित रेडशिफ्ट्स के अवलोकन हैं। ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि अनिसोट्रॉपीज़ और बेरोन ध्वनिक दोलन केवल यह प्रदर्शित करने के लिए काम करते हैं कि किसी दिए गए रेडशिफ्ट की दूरी धूल भरे फ्रीडमैन-लेमेट्रे ब्रह्मांड और स्थानीय मापे गए हबल स्थिरांक से अपेक्षा से अधिक है।^[34]सुपरनोवा ब्रह्माण्ड विज्ञान के लिए उपयोगी हैं क्योंकि वे ब्रह्माण्ड संबंधी दूरियों में उत्कृष्ट मानक मोमबत्तियाँ हैं। वे शोधकर्ताओं को किसी वस्तु की दूरी और उसके लाल शिफ्ट के बीच संबंध को देखकर ब्रह्मांड के विस्तार के इतिहास को मापने की अनुमति देते हैं, जिससे यह पता चलता है कि यह हमसे कितनी तेजी से दूर हो रहा है। हबल के नियम के अनुसार संबंध मोटे इस प्रकार से रैखिक है। रेडशिफ्ट को मापना अपेक्षाकृत सरल है, किन्तु किसी वस्तु की दूरी का पता लगाना अधिक कठिन है। सामान्यतः, खगोलविद मानक मोमबत्तियों का उपयोग करते हैं, ऐसी वस्तुएँ जिनके लिए आंतरिक चमक पूर्ण परिमाण ज्ञात होता है। यह वस्तु की दूरी को उसकी वास्तविक देखी गई चमक, या स्पष्ट परिमाण से मापने की अनुमति देता है। टाइप Ia सुपरनोवा अपनी चरम और सुसंगत चमक के कारण ब्रह्माण्ड संबंधी दूरियों में सबसे प्रसिद्ध मानक मोमबत्तियाँ हैं।

सुपरनोवा के हाल के अवलोकन 71.3% गुप्त ऊर्जा और 27.4% गुप्त पदार्थ और बैरियन के संयोजन से बने ब्रह्मांड के अनुरूप हैं।^[35]

ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि

डब्ल्यूएमएपी डेटा के पांच वर्षों के आधार पर ब्रह्मांड में कुल ऊर्जा का पदार्थ, गुप्त पदार्थ और गुप्त ऊर्जा में अनुमानित विभाजन।^[36]

ब्रह्मांड में पदार्थ की कुल मात्रा के साथ अंतरिक्ष की मापी गई ज्यामिति का मिलान करने के लिए, किसी भी रूप में गुप्त ऊर्जा के अस्तित्व की आवश्यकता होती है। ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि अनिसोट्रॉपी के माप से संकेत मिलता है कि ब्रह्मांड समतलता की समस्या के समीप है। ब्रह्मांड के सपाट होने के आकार के लिए, ब्रह्मांड का द्रव्यमान-ऊर्जा घनत्व फ्रीडमैन समीकरण घनत्व पैरामीटर के बराबर होना चाहिए। ब्रह्माण्ड में पदार्थ की कुल मात्रा बैरियन और गुप्त पदार्थ सहित, जैसा कि ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि स्पेक्ट्रम से मापा जाता है, महत्वपूर्ण घनत्व का केवल लगभग 30% है। इसका तात्पर्य शेष 70% के लिए खाते में ऊर्जा के अतिरिक्त रूप के अस्तित्व से है।^[33]विल्किंसन माइक्रो तंरग अनिसोट्रॉपी जांच (डब्ल्यूएमएपी) अंतरिक्ष यान विल्किंसन माइक्रो तंरग एनीसोट्रॉपी प्रोब, सात साल का डेटा मुक्ति | सात साल के विश्लेषण ने अनुमान लगाया कि ब्रह्मांड 72.8% गुप्त ऊर्जा , 22.7% गुप्त पदार्थ और 4.5% साधारण पदार्थ से बना है।^[7]ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि के प्लैंक अंतरिक्ष यान के अवलोकन के आधार पर 2013 में किए गए कार्य ने 68.3% गुप्त ऊर्जा , 26.8% गुप्त पदार्थ और 4.9% सामान्य पदार्थ का अधिक त्रुटिहीन अनुमान दिया।^[37]

बड़े पैमाने पर संरचना

अवलोकनीय ब्रह्मांड का सिद्धांत बड़े पैमाने पर संरचना, जो ब्रह्मांड तारों, कैसर , आकाशगंगा और समूहों में संरचनाओं के गठन को नियंत्रित करता है, यह भी सुझाव देता है कि ब्रह्मांड में पदार्थ का घनत्व केवल महत्वपूर्ण घनत्व का 30% है।

2011 के सर्वेक्षण, 200,000 से अधिक आकाशगंगाओं के विगलज़ आकाशगंगा सर्वेक्षण ने गुप्त ऊर्जा के अस्तित्व के बारे में और प्रमाण प्रदान किए, चूंकि इसके पीछे त्रुटिहीन भौतिकी अज्ञात बनी हुई है।^[38]^[39]ऑस्ट्रेलियाई खगोलीय वेधशाला के विग्लेज सर्वेक्षण ने आकाशगंगाओं को उनकी रेडशिफ्ट निर्धारित करने के लिए स्कैन किया। फिर, इस तथ्य का शोषण करके कि बेरोन ध्वनिक दोलनों ने नियमित रूप से ≈150 एमपीसी व्यास के शून्य (खगोल विज्ञान) को छोड़ दिया है, जो आकाशगंगाओं से घिरा हुआ है, आकाशगंगाओं को 2,000 एमपीसी (रेडशिफ्ट 0.6) तक दूरी का अनुमान लगाने के लिए मानक शासकों के रूप में उपयोग किया गया था। जिससे आकाशगंगाओं की गति का उनके रेडशिफ्ट और दूरी से त्रुटिहीन अनुमान लगाया जा सके। डेटा ने ब्रह्मांड की आधी आयु 7 बिलियन वर्ष तक ब्रह्मांडीय त्वरण की पुष्टि की और 10 में 1 भाग के लिए इसकी विषमता को बाधित किया।^[39] यह सुपरनोवा से स्वतंत्र ब्रह्मांडीय त्वरण की पुष्टि प्रदान करता है।

देर-समय एकीकृत सैक्स-वोल्फ प्रभाव

त्वरित ब्रह्मांडीय विस्तार गुरुत्वाकर्षण संभावित कुओं और पहाड़ियों को समतल करने का कारण बनता है क्योंकि फोटॉन उनके माध्यम से गुजरते हैं, विशाल पर्यवेक्षकों और सुपरक्लस्टर्स के साथ गठबंधन किए गए ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि पर ठंडे धब्बे और गर्म धब्बे उत्पन्न करते हैं। यह तथाकथित देर-समय एकीकृत सैक्स-वोल्फ प्रभाव (ISW) सपाट ब्रह्मांड में गुप्त ऊर्जा का सीधा संकेत है।^[40] 2008 में हो एट अल और जियाननटोनियो एट अल द्वारा इसकी उच्च महत्व की सूचना दी गई थी। ^[41]^[42]

अवलोकन हबल स्थिर डेटा

अवलोकन हबल स्थिर डेटा (OHD) के माध्यम से गुप्त ऊर्जा के साक्ष्य का परीक्षण करने के लिए नया दृष्टिकोण, जिसे ब्रह्मांडीय क्रोनोमीटर के रूप में भी जाना जाता है, हाल के वर्षों में महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है।^[43]^[44]^[45]^[46] हबल स्थिरांक, H(z), को ब्रह्माण्ड संबंधी रेडशिफ्ट के कार्य के रूप में मापा जाता है। OHD ब्रह्मांडीय क्रोनोमीटर के रूप में प्रारंभिक प्रकार की आकाशगंगाओं को निष्क्रिय रूप से विकसित करके ब्रह्मांड के विस्तार के इतिहास को सीधे ट्रैक करता है।^[47] इस बिंदु से यह दृष्टिकोण ब्रह्मांड में मानक घड़ियां प्रदान करता है। इस विचार का मूल इन ब्रह्मांडीय क्रोनोमीटर के रेडशिफ्ट के कार्य के रूप में अंतर आयु विकास का माप है। इस प्रकार, यह हबल पैरामीटर का प्रत्यक्ष अनुमान प्रदान करता है

H(z)=-{\frac {1}{1+z}}{\frac {dz}{dt}}\approx -{\frac {1}{1+z}}{\frac {\Delta z}{\Delta t}}.

अंतर मात्रा पर निर्भरता, $.mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .sfrac.tion,.mw-parser-output .sfrac .tion{display:inline-block;vertical-align:-0.5em;font-size:85%;text-align:center}.mw-parser-output .sfrac .num,.mw-parser-output .sfrac .den{display:block;line-height:1em;margin:0 0.1em}.mw-parser-output .sfrac .den{border-top:1px solid}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}Δz/Δt,$ अधिक जानकारी लाता है और संगणना के लिए आकर्षक है। यह कई सामान्य समस्याएँ और व्यवस्थित प्रभावों को कम कर सकता है। सुपरनोवा और बेरोन ध्वनिक दोलनों (बीएओ) का विश्लेषण हबल पैरामीटर के समाकल पर आधारित है, जबकि $Δ z / Δ t$ इसे सीधे मापता है। इन कारणों से इस पद्धति का व्यापक रूप से त्वरित ब्रह्मांडीय विस्तार की जांच करने और गुप्त ऊर्जा के गुणों का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया गया है।

गुप्त ऊर्जा के सिद्धांत

अज्ञात गुणों के साथ काल्पनिक बल के रूप में गुप्त ऊर्जा की स्थिति इसे अनुसंधान का बहुत ही सक्रिय लक्ष्य बनाती है। समस्या पर विभिन्न प्रकार के कोणों से आक्रमण किया जाता है, जैसे कि गुरुत्वाकर्षण के प्रचलित सिद्धांत सामान्य सापेक्षता को संशोधित करना, गुप्त ऊर्जा के गुणों को पिन करने का प्रयास करना और अवलोकन संबंधी डेटा को समझाने के वैकल्पिक विधियाँ खोजना है।

रेडशिफ्ट द्वारा 4 सामान्य मॉडलों के लिए गुप्त ऊर्जा की स्थिति का समीकरण।^[48]
ए। सीपीएल मॉडल,
बी। जस्सल मॉडल,
सी। बारबोज़ा और अल्केनिज़ मॉडल,
डी। जल मॉडल

ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक

ब्रह्मांड में पदार्थ और ऊर्जा का अनुमानित वितरण^[49]

गुप्त ऊर्जा के लिए सबसे सरल व्याख्या यह है कि यह अंतरिक्ष की आंतरिक, मौलिक ऊर्जा है। यह ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक है, जिसे सामान्यतः ग्रीक अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है $Λ$ लैम्ब्डा, इसलिए लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल। चूंकि ऊर्जा और द्रव्यमान समीकरण के अनुसार संबंधित हैं $E = mc 2$ , आइंस्टीन का सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि इस ऊर्जा का गुरुत्वाकर्षण प्रभाव होगा। इसे कभी-कभी निर्वात ऊर्जा कहा जाता है क्योंकि यह रिक्त स्थान - निर्वात का ऊर्जा घनत्व है।

भौतिकी में प्रमुख शेष अनिर्णीत समस्या यह है कि समान क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत विशाल ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की भविष्यवाणी करता है, परिमाण के लगभग 120 आदेश बहुत बड़े हैं। इसे विपरीत संकेत के समान रूप से बड़े पद द्वारा लगभग, किन्तु बिल्कुल नहीं अस्वीकृत करने की आवश्यकता होगी।^[13]

कुछ अतिसममिति सिद्धांतों के लिए ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की आवश्यकता होती है, जो बिल्कुल शून्य होता है।^[50] साथ ही, यह अज्ञात है कि स्ट्रिंग सिद्धांत में सकारात्मक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के साथ मेटास्टेबल निर्वात स्थिति है^[51] और यह उल्फ डेनियलसन एट अल द्वारा अनुमान लगाया गया है। कि ऐसा कोई अवस्था उपस्तिथ नहीं है।^[52] यह अनुमान गुप्त ऊर्जा के अन्य मॉडलों, जैसे कि सार तत्व, जो स्ट्रिंग सिद्धांत के अनुकूल हो सकता है।^[51]

सार तत्व

गुप्त ऊर्जा के सर्वोत्कृष्टता (भौतिकी) मॉडल में पैमाने का कारक का प्रेक्षित त्वरण गतिशील अदिश क्षेत्र की संभावित ऊर्जा के कारण होता है, जिसे सर्वोत्कृष्टता क्षेत्र कहा जाता है। सर्वोत्कृष्टता ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक से इस माध्यम में भिन्न है कि यह स्थान और समय में भिन्न हो सकता है। इसके लिए ब्रह्मांड की प्रकार बड़े पैमाने पर संरचना को टकराने और बनाने के लिए, क्षेत्र बहुत हल्का होना चाहिए जिससे कि इसमें बड़ा कॉम्पटन तरंगदैर्ध्य हो। सरलतम परिदृश्यों में, सर्वोत्कृष्ट क्षेत्र में विहित गतिज शब्द होता है, जो न्यूनतम रूप से गुरुत्वाकर्षण के साथ जुड़ा होता है और इसके लग्रांगियन में उच्च क्रम के संचालन की विशेषता नहीं होती है।

सर्वोत्कृष्टता का कोई प्रमाण अभी तक उपलब्ध नहीं है, किन्तु इसे समाप्त भी नहीं किया गया है। यह सामान्यतः ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की तुलना में ब्रह्मांड के विस्तार के थोड़े धीमे त्वरण की भविष्यवाणी करता है। कुछ वैज्ञानिक सोचते हैं कि सर्वोत्कृष्टता के लिए सबसे अच्छा प्रमाण आइंस्टीन के तुल्यता सिद्धांत और तुल्यता सिद्धांत के उल्लंघन से आएगा, अंतरिक्ष या समय में आइंस्टीन तुल्यता सिद्धांत के परीक्षण।^[53] कण भौतिकी और स्ट्रिंग सिद्धांत के मानक मॉडल द्वारा अदिश क्षेत्रों की भविष्यवाणी की जाती है, किन्तु ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिर समस्या ब्रह्माण्ड संबंधी मुद्रास्फीति के मॉडल के निर्माण की समस्या के लिए समान समस्या उत्पन्न होती है। पुनर्सामान्यीकरण सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि अदिश क्षेत्रों को बड़े द्रव्यमान का अधिग्रहण करना चाहिए।

संयोग की समस्या पूछती है कि ब्रह्मांड का त्वरित ब्रह्मांड क्यों प्रारंभ हुआ जब ऐसा हुआ। यदि त्वरण ब्रह्मांड में पहले प्रारंभ हुआ होता, तो आकाशगंगा जैसी संरचनाओं को बनने का समय नहीं मिलता और जीवन, कम से कम जैसा कि हम जानते हैं, अस्तित्व में आने का कभी मौका नहीं होता। मानव मौलिक सिद्धांत के समर्थक इसे अपने तर्कों के समर्थन के रूप में देखते हैं। चूंकि, सर्वोत्कृष्टता के कई मॉडलों में तथाकथित ट्रैकर व्यवहार होता है, जो इस समस्या को हल करता है। इन मॉडलों में, सार तत्व क्षेत्र में घनत्व होता है जो महा विस्फोट पदार्थ-विकिरण समानता तक विकिरण घनत्व को बारीकी से ट्रैक करता है। किन्तु उससे कम है, जो सार तत्व को अंधेरे ऊर्जा के रूप में व्यवहार करना प्रारंभ कर देता है, अंततः ब्रह्मांड पर प्रभावी हो जाता है। यह स्वाभाविक रूप से गुप्त ऊर्जा के लो ऊर्जा पैमाने को सेट करता है।^[54]^[55] 2004 में, जब वैज्ञानिकों ने ब्रह्माण्ड संबंधी डेटा के साथ गुप्त ऊर्जा के विकास को फिट किया, तो उन्होंने पाया कि अवस्था के समीकरण ने संभवतः ऊपर से नीचे तक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिर सीमा (w = −1) को पार कर लिया था। नो-गो प्रमेय सिद्ध करना हो गया है कि इस परिदृश्य में कम से कम दो प्रकार के सार के साथ मॉडल की आवश्यकता होती है। यह परिदृश्य तथाकथित क्विंटम परिदृश्य है।^[56]सार तत्व के कुछ विशेष स्थितियों प्रेत ऊर्जा हैं, जिसमें सार तत्व का ऊर्जा घनत्व वास्तव में समय के साथ बढ़ता है और k- सार गतिज सार तत्व के लिए छोटा जिसमें गतिज ऊर्जा का अ-मानक रूप होता है जैसे नकारात्मक गतिज ऊर्जा^[57] उनके पास असामान्य गुण हो सकते हैं। प्रेत ऊर्जा, उदाहरण के लिए, बिग रिप का कारण बन सकती है।

शोधकर्ताओं के समूह ने 2021 में तर्क दिया कि हबल तनाव की टिप्पणियों का अर्थ यह हो सकता है कि अ-युग्मन स्थिरांक वाले केवल सर्वोत्कृष्ट मॉडल व्यवहार्य हैं।^[58]

इंटरेक्टिंग गुप्त ऊर्जा

सिद्धांतों का यह वर्ग ही घटना के रूप में गुप्त पदार्थ और गुप्त ऊर्जा दोनों के सर्वव्यापी सिद्धांत के साथ आने का प्रयास करता है, जो विभिन्न पैमानों पर गुरुत्वाकर्षण के नियमों को संशोधित करता है। उदाहरण के लिए, यह गुप्त ऊर्जा और गुप्त पदार्थ को ही अज्ञात पदार्थ के विभिन्न पहलुओं के रूप में देख सकता है,^[59] या मान लें कि ठंडा गुप्त पदार्थ गुप्त ऊर्जा में विघटित हो जाता है।^[60] सिद्धांतों का अन्य वर्ग जो गुप्त पदार्थ और गुप्त ऊर्जा को एकीकृत करता है, संशोधित गुरुत्वाकर्षण के सहसंयोजक सिद्धांत होने का सुझाव दिया जाता है। ये सिद्धांत अंतरिक्ष-समय की गतिशीलता को इस प्रकार बदलते हैं कि संशोधित गतिशीलता गुप्त ऊर्जा और गुप्त पदार्थ की उपस्थिति के लिए निर्धारित की गई है।^[61] गुप्त ऊर्जा सिद्धांत रूप में न केवल बाकी गुप्त सेक्टर के साथ, किंतु साधारण पदार्थ के साथ भी बातचीत कर सकती है। चूंकि, गुप्त ऊर्जा और बेरियन के बीच युग्मन की ताकत को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए अकेले ब्रह्मांड विज्ञान पर्याप्त नहीं है, जिससे कि अन्य अप्रत्यक्ष प्रविधि प्रयोगशाला खोजों को अपनाया जा सके।^[62] हाल ही के प्रस्ताव में अनुमान लगाया गया है कि इटली में क्सीनन संसूचक में वर्तमान में अस्पष्टीकृत अतिरिक्त गुप्त ऊर्जा के गिरगिट कण मॉडल के कारण हो सकता है।^[63]^[64] जुलाई 2022 में ज़ेनोएनएनटी के नए विश्लेषण ने अतिरिक्त को हटा दिया।^[65]^[66]

परिवर्तनीय गुप्त ऊर्जा मॉडल

ब्रह्मांड के इतिहास के पर्यन्त गुप्त ऊर्जा का घनत्व समय के साथ भिन्न हो सकता है। आधुनिक अवलोकन डेटा हमें गुप्त ऊर्जा के वर्तमान घनत्व का अनुमान लगाने की अनुमति देता है। बेरोन ध्वनिक दोलनों का उपयोग करके, ब्रह्मांड के इतिहास में गुप्त ऊर्जा के प्रभाव की जांच करना संभव है और श्याम ऊर्जा की स्थिति के समीकरण के मापदंडों को बाधित करना संभव है। इसके लिए कई मॉडल प्रस्तावित किए गए हैं। सबसे लोकप्रिय मॉडलों में से शेवेलियर-पोलार्स्की-लिंडर मॉडल (सीपीएल) है।^[67]^[68] कुछ अन्य सामान्य मॉडल हैं, (बारबोज़ा और अल्केनीज़। 2008),^[69] (गेज़ेल एट अल। 2005),^[70] (वाटर। 2004),^[71] (ओजटास एट अल। 2018)।^[72]^[73]

अवलोकन संबंधी संदेह

गुप्त ऊर्जा के कुछ विकल्प, जैसे कि असमांगी ब्रह्माण्ड विज्ञान का उद्देश्य स्थापित सिद्धांतों के अधिक परिष्कृत उपयोग द्वारा प्रेक्षणात्मक डेटा की व्याख्या करना है। इस परिदृश्य में गुप्त ऊर्जा वास्तव में उपस्तिथ नहीं है और यह केवल माप विरूपण साक्ष्य है। उदाहरण के लिए, यदि हम अंतरिक्ष के खाली-से-औसत क्षेत्र में स्थित हैं, तो देखी गई ब्रह्मांडीय विस्तार दर को समय, त्वरण में भिन्नता के लिए गलत माना जा सकता है।^[74]^[75]^[76]^[77] अलग दृष्टिकोण समतुल्यता सिद्धांत के ब्रह्माण्ड संबंधी विस्तार का उपयोग करता है यह दिखाने के लिए कि कैसे अंतरिक्ष हमारे स्थानीय समूह के आस-पास की जगहों में तेजी से विस्तार कर सकता है। कमजोर होते हुए, अरबों वर्षों में संचयी रूप से माने जाने वाले ऐसे प्रभाव महत्वपूर्ण हो सकते हैं, जिससे ब्रह्मांडीय त्वरण का भ्रम उत्पन्न होता है और ऐसा प्रतीत होता है जैसे हम हबल बबल खगोल विज्ञान में रहते हैं।^[78]^[79]^[80] फिर भी अन्य संभावनाएँ हैं कि ब्रह्माण्ड का त्वरित विस्तार भ्रम है जो शेष ब्रह्माण्ड के साथ हमारी सापेक्ष गति के कारण होता है,^[81]^[82] कि नियोजित सांख्यिकीय विधियाँ त्रुटिपूर्ण थे।^[83]^[84] गुप्त ऊर्जा से जुड़े किसी भी बल का पता लगाने के लिए प्रयोगशाला प्रत्यक्ष पता लगाने का प्रयास विफल रहा।^[85] गुप्त ऊर्जा की अवलोकन संबंधी संदेह व्याख्याओं को सामान्यतः कॉस्मोलॉजिस्टों के बीच ज्यादा कर्षण नहीं मिला है। उदाहरण के लिए, स्थानीय ब्रह्मांड के अनिसोट्रॉपी का सुझाव देने वाले पेपर को गुप्त ऊर्जा के रूप में गलत विधियाँ से प्रस्तुत किया गया है^[86] मूल पेपर में त्रुटियों का प्रमाणित करने वाले दूसरे पेपर द्वारा जल्दी से इसका विरोध किया गया था^[87] और अध्ययन आवश्यक धारणा पर सवाल उठाता है कि टाइप Ia सुपरनोवा की चमक तारकीय जनसंख्या आयु के साथ भिन्न नहीं होती है^[88]^[89] अन्य ब्रह्मांड विज्ञानियों द्वारा भी तेजी से खंडन किया गया था।^[90]

ब्लैक होल के कारण सामान्य सापेक्ष प्रभाव के रूप में

यह सिद्धांत फरवरी 2023 में मनोआ के शोधकर्ताओं में हवाई विश्वविद्यालय द्वारा तैयार किया गया था। विचार यह है कि यदि किसी को फ्रीडमैन-रॉबर्टसन-वॉकर मीट्रिक जो समदैशिक और सजातीय ब्रह्मांड का वर्णन करता है, स्पर्शोन्मुख के लिए केर मीट्रिक जो ब्लैक होल को घुमाने का वर्णन करता है। यह आधुनिक ब्रह्मांड विज्ञान की मूल धारणा है, तो कोई पाता है कि ब्रह्मांड के विस्तार के साथ ही ब्लैक होल द्रव्यमान प्राप्त करते हैं। दर मापी जाती है $\propto a 3$ , जहां a पैमाने का कारक है। इस विशेष दर का मतलब है कि ब्लैक होल का ऊर्जा घनत्व समय के साथ स्थिर रहता है, गुप्त ऊर्जा की नकल करता है (गुप्त ऊर्जा प्रविधिी_परिभाषा देखें)। सिद्धांत को ब्रह्माण्ड संबंधी युग्मन कहा जाता है क्योंकि ब्लैक होल ब्रह्माण्ड संबंधी आवश्यकता से जुड़ते हैं।^[91] अन्य खगोल भौतिकीविदों को संदेह है, किन्तु सहमत हैं कि अवधारणा आगे की खोज के योग्य है।^[92]

अन्य तंत्र चालन त्वरण

संशोधित गुरुत्वाकर्षण

गुप्त ऊर्जा के प्रमाण सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत पर बहुत अधिक निर्भर हैं। इसलिए, यह बोधगम्य है कि सामान्य सापेक्षता का विकल्प गुप्त ऊर्जा की आवश्यकता को भी समाप्त कर देता है। ऐसे बहुत से सिद्धांत हैं और शोध जारी है।^[93]^[94]

अ-गुरुत्वाकर्षण साधनों (GW170817) द्वारा मापी गई पहली गुरुत्वाकर्षण तरंग में गुरुत्वाकर्षण की गति का मापन कई संशोधित गुरुत्वाकर्षण सिद्धांतों को गुप्त ऊर्जा के स्पष्टीकरण के रूप में समाप्त करता है।^[95]^[96]^[97]खगोल भौतिकीविद् एथन सीगल का कहना है कि, चूंकि इस प्रकार के विकल्पों को बहुत सारी मुख्यधारा की प्रेस कवरेज मिलती है, लगभग सभी प्रस्तुत खगोल भौतिकीविदों को विश्वास है कि गुप्त ऊर्जा उपस्तिथ है और यह कि कोई भी प्रतिस्पर्धी सिद्धांत मानक गुप्त ऊर्जा के समान त्रुटिहीनता के समान स्तर पर टिप्पणियों की सफलतापूर्वक व्याख्या नहीं करता है।^[98]

ब्रह्मांड के भाग्य के लिए निहितार्थ

ब्रह्मांड विज्ञानियों का अनुमान है कि अवमंदन पैरामीटर लगभग 5 अरब साल पहले प्रारंभ हुआ था।^[99]^{[lower-alpha 1]} इससे पहले, यह माना जाता है कि पदार्थ के आकर्षक प्रभाव के कारण विस्तार कम हो रहा था। विस्तृत ब्रह्मांड में गुप्त पदार्थ का घनत्व गुप्त ऊर्जा की तुलना में अधिक तेज़ी से घटता है और अंततः गुप्त ऊर्जा प्रभावी हो जाती है। विशेष रूप से जब ब्रह्मांड का आयतन दोगुना हो जाता है, तो गुप्त पदार्थ का घनत्व आधा हो जाता है, किन्तु गुप्त ऊर्जा का घनत्व लगभग अपरिवर्तित रहता है यह ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के स्थितियों में बिल्कुल स्थिर है।

गुप्त ऊर्जा के विभिन्न मॉडलों के लिए भविष्य के अनुमान मौलिक रूप से भिन्न हो सकते हैं। ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक, या किसी अन्य मॉडल के लिए जो भविष्यवाणी करता है कि त्वरण अनिश्चित काल तक जारी रहेगा, अंतिम परिणाम यह होगा कि स्थानीय समूह के बाहर की आकाशगंगाओं में रेडियल वेग होगा, अंततः प्रकाश की गति से कहीं अधिक।^[100] यह विशेष सापेक्षता का उल्लंघन नहीं है क्योंकि यहां प्रयुक्त वेग की धारणा संदर्भ के स्थानीय जड़त्वीय फ्रेम में वेग की धारणा से भिन्न है, जो अभी भी किसी भी विशाल वस्तु के लिए प्रकाश की गति से कम होने के लिए विवश है। दूरियां, ब्रह्माण्ड विज्ञान में सापेक्ष वेग की किसी भी धारणा को परिभाषित करने की सूक्ष्मताओं की चर्चा के लिए उचित दूरी का उपयोग। क्योंकि हबल का नियम # समय के साथ व्याख्या कम हो रही है, वास्तव में ऐसे स्थितियों हो सकते हैं जहां आकाशगंगा जो प्रकाश की तुलना में तेजी से हमसे दूर हो रही है, संकेत का उत्सर्जन करने का प्रबंधन करती है जो अंततः हम तक पहुंचती है।^[101]^[102]चूँकि, त्वरित विस्तार के कारण, यह अनुमान लगाया गया है कि अधिकांश आकाशगंगाएँ अंततः प्रकार के ब्रह्माण्ड संबंधी घटना क्षितिज को पार कर जाएँगी जहाँ वे उस बिंदु से आगे निकलने वाले किसी भी प्रकाश को अनंत भविष्य में कभी भी हम तक पहुँचने में सक्षम नहीं होंगे।^[103] क्योंकि प्रकाश कभी भी उस बिंदु तक नहीं पहुंचता है जहां हमारे लिए इसकी अजीब गति हमारे से दूर विस्तार वेग से अधिक हो जाती है। वेग की इन दो धारणाओं को सह चल रहा है और उचित दूरी # उचित दूरी के उपयोग में भी चर्चा की जाती है यह मानते हुए कि गुप्त ऊर्जा स्थिर है ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक, इस ब्रह्माण्ड संबंधी घटना क्षितिज की वर्तमान दूरी लगभग 16 बिलियन प्रकाश वर्ष है, जिसका अर्थ है कि वर्तमान में होने वाली घटना से संकेत अंततः भविष्य में हम तक पहुँचने में सक्षम होगा यदि घटना 16 अरब प्रकाश वर्ष से कम दूर थे, किन्तु यदि घटना 16 अरब प्रकाश वर्ष से अधिक दूर होती तो संकेत हम तक कभी नहीं पहुँच पाता।^[102]

जैसे-जैसे आकाशगंगाएँ इस ब्रह्माण्ड संबंधी घटना क्षितिज को पार करने के बिंदु तक पहुँचती हैं, उनसे प्रकाश अधिक से अधिक लाल हो जाएगा, उस बिंदु पर जहाँ तरंगदैर्घ्य अभ्यास में पता लगाने के लिए बहुत बड़ा हो जाता है और आकाशगंगाएँ पूरी प्रकार से गायब हो जाती हैं।^[104]^[105] (विस्तारित ब्रह्मांड का भविष्य देखें)। ग्रह पृथ्वी, आकाशगंगा और स्थानीय समूह जिसका आकाशगंगा भाग है, सभी वस्तुतः अविचलित रहेंगे क्योंकि शेष ब्रह्मांड पीछे हट जाता है और दृश्य से गायब हो जाता है। इस परिदृश्य में स्थानीय समूह को अंततः ब्रह्मांड की गर्मी से मृत्यु का सामना करना पड़ेगा, जैसा कि ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार के माप से पहले सपाट, पदार्थ-वर्चस्व वाले ब्रह्मांड के लिए परिकल्पित किया गया था।

ब्रह्मांड के भविष्य के बारे में अन्य, अधिक सट्टा विचार हैं। गुप्त ऊर्जा के प्रेत ऊर्जा मॉडल के परिणामस्वरूप अपसारी विस्तार होता है, जिसका अर्थ यह होगा कि गुप्त ऊर्जा का प्रभावी बल तब तक बढ़ता रहता है जब तक कि यह ब्रह्मांड में अन्य सभी बलों पर प्रभावी नहीं हो जाता। इस परिदृश्य के अनुसार , गुप्त ऊर्जा अंततः आकाशगंगाओं और सौर प्रणालियों सहित गुरुत्वाकर्षण से बंधी सभी संरचनाओं को अलग कर देगी और अंततः परमाणुओं को अलग करने के लिए विद्युत बल और परमाणु बल पर नियंत्रण पा लेगी, जिससे ब्रह्मांड बड़ा चीर में समाप्त हो जाएगा। दूसरी ओर, गुप्त ऊर्जा समय के साथ समाप्त हो सकती है, यह आकर्षक भी हो सकती है। इस प्रकार की अनिश्चितताएं गुरुत्वाकर्षण के अंततः प्रबल होने की संभावना को खुला छोड़ देती हैं और ऐसे ब्रह्मांड की ओर ले जाती हैं जो अपने आप में बड़ी कमी में सिकुड़ता है,^[106] यहां तक कि गुप्त ऊर्जा चक्र भी हो सकता है, जिसका अर्थ चक्रीय मॉडल है जिसमें प्रत्येक पुनरावृत्ति महा विस्फोट फिर अंततः बिग क्रंच लगभग 1000000000000 (संख्या) (10¹²) साल लेता है ।^[107]^[108] चूंकि इनमें से किसी का भी प्रेक्षणों द्वारा समर्थन नहीं किया जाता है, किन्तु इससे अस्वीकार नहीं किया जा सकता है।

विज्ञान के दर्शन में

खगोलशास्त्री डेविड मेरिट गुप्त ऊर्जा की पहचान सहायक परिकल्पना के उदाहरण के रूप में करते हैं, यह तदर्थ परिकल्पना अभिधारणा है, जो प्रेक्षणों के प्रत्युत्तर में सिद्धांत में जोड़ी जाती है, जो इसे असत्य सिद्ध करना करती है। उनका तर्क है कि गुप्त ऊर्जा परिकल्पना परंपरावाद ज्ञान मीमांसा परिकल्पना है, अर्थात, परिकल्पना जो कोई अनुभवजन्य सामग्री नहीं जोड़ती है और इसलिए कार्ल पॉपर द्वारा परिभाषित अर्थ में मिथ्याकरण है।^[109] चूँकि, उनकी मान्यता सर्वसम्मति से नहीं लगती है और ब्रह्माण्ड विज्ञान के इतिहास के विपरीत है।^[110]

यह भी देखें

अनुरूप गुरुत्वाकर्षण
डार्क एनर्जी स्पेक्ट्रोस्कोपिक इंस्ट्रूमेंट
डी सिटर अपरिवर्तनीय विशेष सापेक्षता
शानदार परियोजना
अमानवीय ब्रह्मांड विज्ञान
नकारात्मक द्रव्यमान
सर्वोत्कृष्टता: ब्रह्मांड में लापता द्रव्यमान की खोज
गुप्त ऊर्जा सर्वे
क्वांटम निर्वात अवस्था

↑ Taken from Frieman, Turner, & Huterer (2008):^[99]^: 6, 44
"The Universe has gone through three distinct eras:
Radiation-dominated, $z ≳ 3000$ ;

Matter-dominated, $3000 ≳ z ≳ 0.5$ ; and

Dark-energy-dominated, $0.5 ≳ z$ .
The evolution of the scale factor is controlled by the dominant energy form:
$\;a(t)\propto t^{{\frac {2}{3}}(1+w)^{-1}}~$
(for constant $w$ ). During the radiation-dominated era,
$\;a(t)\propto t^{1/2}~$
during the matter-dominated era,
$\;a(t)\propto t^{2/3}~$
and for the dark energy-dominated era, assuming $w ≃ -1$ asymptotically
$\;a(t)\propto e^{H\,t}~.$ ^[99]^: 6
"Taken together, all the current data provide strong evidence for the existence of dark energy; they constrain the fraction of critical density contributed by dark energy, 0.76 ± 0.02 , and the equation-of-state parameter:
$w \approx -1 \pm 0.1$ [stat.] $\pm 0.1$ [sys.] ,
assuming that $w$ is constant. This implies that the Universe began accelerating at redshift $z ~$ 0.4 and age $t ~$ 10 Ga . These results are robust – data from any one method can be removed without compromising the constraints – and they are not substantially weakened by dropping the assumption of spatial flatness."^[99]^: 44

संदर्भ

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बाहरी संबंध

Euclid ESA Satellite, a mission to map the geometry of the dark universe
The Joint Dark Energy Mission
"Surveying the dark side"

[100] Taken from Frieman, Turner, & Huterer (2008):^[99]^: 6, 44
"The Universe has gone through three distinct eras:
Radiation-dominated, $z ≳ 3000$ ;

Matter-dominated, $3000 ≳ z ≳ 0.5$ ; and

Dark-energy-dominated, $0.5 ≳ z$ .
The evolution of the scale factor is controlled by the dominant energy form:
$\;a(t)\propto t^{{\frac {2}{3}}(1+w)^{-1}}~$
(for constant $w$ ). During the radiation-dominated era,
$\;a(t)\propto t^{1/2}~$
during the matter-dominated era,
$\;a(t)\propto t^{2/3}~$
and for the dark energy-dominated era, assuming $w ≃ -1$ asymptotically
$\;a(t)\propto e^{H\,t}~.$ ^[99]^: 6
"Taken together, all the current data provide strong evidence for the existence of dark energy; they constrain the fraction of critical density contributed by dark energy, 0.76 ± 0.02 , and the equation-of-state parameter:
$w \approx -1 \pm 0.1$ [stat.] $\pm 0.1$ [sys.] ,
assuming that $w$ is constant. This implies that the Universe began accelerating at redshift $z ~$ 0.4 and age $t ~$ 10 Ga . These results are robust – data from any one method can be removed without compromising the constraints – and they are not substantially weakened by dropping the assumption of spatial flatness."^[99]^: 44

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खोज का इतिहास और पिछली अटकलें

आइंस्टीन का ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक

मुद्रास्फीति गुप्त ऊर्जा

समय के साथ विस्तार में परिवर्तन

प्रकृति

प्रविधिी परिभाषा

अस्तित्व का प्रमाण

सुपरनोवा

ब्रह्मांडीय माइक्रो तंरग पृष्ठभूमि

बड़े पैमाने पर संरचना

देर-समय एकीकृत सैक्स-वोल्फ प्रभाव

अवलोकन हबल स्थिर डेटा

गुप्त ऊर्जा के सिद्धांत

ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक

सार तत्व

इंटरेक्टिंग गुप्त ऊर्जा

परिवर्तनीय गुप्त ऊर्जा मॉडल

अवलोकन संबंधी संदेह

ब्लैक होल के कारण सामान्य सापेक्ष प्रभाव के रूप में

अन्य तंत्र चालन त्वरण

संशोधित गुरुत्वाकर्षण

ब्रह्मांड के भाग्य के लिए निहितार्थ

विज्ञान के दर्शन में

यह भी देखें

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