मॅसॅच्युसेट्स ॲमहर्स्ट विद्यापीठातील भौतिकशास्त्रज्ञांनी फिजिकल रिव्ह्यू लेटर्समध्ये नवीन संशोधन प्रकाशित केले आहे जे सुचविते की आपण पुढील दहा वर्षांत ब्लॅक होलचा स्फोट पाहू शकतो. अनेक दशकांपासून, शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास होता की अशा घटना विलक्षण दुर्मिळ आहेत, कदाचित प्रत्येक 100,000 वर्षांनी एकदाच घडतात. नवीन अभ्यासाने त्या गृहीतकाला आव्हान दिले आहे आणि असा युक्तिवाद केला आहे की शक्यता खूप जास्त असू शकते, विद्यमान गॅमा-रे दुर्बिणी आधीच घटना घडल्यास ती शोधण्यात सक्षम आहेत.
या अंदाजामध्ये समाविष्ट असलेल्या कृष्णविवरांना आदिम कृष्णविवर (PBHs) असे म्हणतात. सामान्य कृष्णविवरांच्या विपरीत, जे मोठे तारे त्यांच्या आयुष्याच्या शेवटी कोसळतात तेव्हा निर्माण होतात, आदिम कृष्णविवरे ही काल्पनिक वस्तू आहेत ज्यांना बिग बँग नंतर एक सेकंदापेक्षा कमी वेळ निर्माण झाला असे मानले जाते, जेव्हा सुरुवातीचे विश्व अकल्पनीयपणे उष्ण आणि दाट होते. बिग बँग कॉस्मॉलॉजीच्या मते, त्या पहिल्या क्षणांमध्ये पदार्थाच्या घनतेतील लहान चढउतार गुरुत्वाकर्षणाच्या खाली कोसळले असतील, ज्यामुळे तारकीय कृष्णविवरांपेक्षा खूपच लहान वस्तुमान असलेली कृष्णविवरे निर्माण झाली असतील. भौतिकशास्त्रज्ञांना विशेषत: PBHs मध्ये रस आहे कारण ते लहान विश्वाविषयीची माहिती जतन करू शकतात आणि विश्वाचे बहुतेक वस्तुमान बनवणारे काही रहस्यमय गडद पदार्थ देखील असू शकतात.
स्टीफन हॉकिंग यांनी 1974 मध्ये प्रस्तावित केलेला हॉकिंग रेडिएशन हा सिद्धांत म्हणजे आदिम कृष्णविवरांना विशेष महत्त्वाची गोष्ट बनवते. हॉकिंग रेडिएशन ब्लॅक होलच्या घटना क्षितिजाच्या जवळ असलेल्या क्वांटम इफेक्ट्समधून उद्भवते, जिथे रिकाम्या जागेतील चढउतारांमुळे कणांच्या जोड्या थोडक्यात दिसू शकतात. एक कण निसटू शकतो तर दुसरा कृष्णविवरात पडतो, ज्यामुळे कृष्णविवर हळूहळू ऊर्जा आणि वस्तुमान गमावू शकते. ही प्रक्रिया आधुनिक भौतिकशास्त्राच्या दोन प्रमुख स्तंभांना जोडते — क्वांटम मेकॅनिक्स आणि आइनस्टाईनचा गुरुत्वाकर्षणाचा सिद्धांत — आणि विश्वविज्ञानातील सर्वात महत्त्वाच्या सैद्धांतिक कल्पनांपैकी एक आहे.
सिद्धांत आश्चर्यकारक परिणामाची भविष्यवाणी करतो: कृष्णविवर जितके लहान होईल तितके ते अधिक गरम होईल. परिणामी, लहान आदिम कृष्णविवरांचे कण जसजसे संकुचित होतील तसतसे ते वेगाने उत्सर्जित होतील. ब्लॅक होल बाष्पीभवन म्हणून ओळखली जाणारी ही प्रक्रिया, कालांतराने धावपळीच्या चक्रात वेग वाढवते, जोपर्यंत कृष्णविवर अंतिमतः अत्यंत ऊर्जावान किरणोत्सर्गाच्या, विशेषतः गॅमा किरणांच्या स्फोटात स्फोट होत नाही. मोठ्या तारकीय कृष्णविवरांचे बाष्पीभवन ब्रह्मांडाच्या वयापेक्षा खूप जास्त वेळ घेणार असले तरी, कमी वजनाचे आदिम कृष्णविवर सैद्धांतिकदृष्ट्या आज त्यांच्या अंतिम स्फोटक टप्प्यात पोहोचू शकतात.
मॅसॅच्युसेट्स ॲमहर्स्ट विद्यापीठातील भौतिकशास्त्राचे सहायक प्राध्यापक आणि अभ्यासाचे सह-लेखक, आंद्रिया थाम यांनी स्पष्ट केले: “ब्लॅक होल जितके हलके असेल तितके ते जास्त गरम असले पाहिजे आणि ते जितके जास्त कण उत्सर्जित करतील. PBH जसजसे बाष्पीभवन करतात तसतसे ते अधिक हलके होतात आणि इतके गरम होते की हा किरणोत्सर्गाच्या प्रक्रियेत आणखी जास्त प्रमाणात उत्सर्जित होते. आमच्या दुर्बिणी शोधू शकतील असे रेडिएशन.”
अशा स्फोटाचा शोध घेणे ही एक ऐतिहासिक वैज्ञानिक प्रगती दर्शवेल. हा हॉकिंग रेडिएशनचा पहिला थेट निरीक्षण पुरावा देईल, ज्याचा भौतिकशास्त्रज्ञांनी अनेक दशकांपासून शोध घेतला आहे. हे आदिम कृष्णविवर खरोखर अस्तित्वात असल्याचा पहिला पुष्टी केलेला पुरावा देखील देईल. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, अंतिम स्फोटादरम्यान उत्सर्जित झालेल्या रेडिएशनमध्ये निसर्गातील प्रत्येक मूलभूत कणाचा पुरावा असू शकतो. त्यामध्ये इलेक्ट्रॉन आणि क्वार्क सारख्या ज्ञात कणांचा समावेश आहे, परंतु गडद पदार्थाशी संबंधित संभाव्य अज्ञात कण किंवा भौतिकशास्त्राच्या पूर्णपणे नवीन क्षेत्रांचा समावेश आहे ज्याचे यापूर्वी कधीही निरीक्षण केले नाही.
अभ्यासात असे स्फोट पूर्वीच्या विश्वासापेक्षा अधिक निरीक्षण करण्यायोग्य का असू शकतात याचे नवीन स्पष्टीकरण प्रस्तावित करते. पारंपारिकपणे, शास्त्रज्ञांनी असे गृहीत धरले की मूळ कृष्णविवरांचा स्फोट होणे हे फारच दुर्मिळ आणि सध्याच्या दुर्बिणींना शोधण्यासाठी फारच अल्पकालीन असेल. तथापि, संशोधकांनी गडद-क्यूईडी मॉडेल नावाची सट्टा फ्रेमवर्क सादर केले. ऑर्डिनरी क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (QED) हा अत्यंत यशस्वी सिद्धांत आहे ज्यामध्ये प्रकाश आणि विद्युत चार्ज केलेले कण फोटॉनद्वारे कसे परस्परसंवाद करतात याचे वर्णन करतात. गडद-क्यूईडी मॉडेल या शक्तीच्या लपलेल्या आवृत्तीची कल्पना करते ज्यामध्ये काल्पनिक गडद कणांचा समावेश आहे, ज्यामध्ये गडद फोटॉन आणि एक जड गडद इलेक्ट्रॉन आहे.
या मॉडेलमध्ये, आदिम कृष्णविवर एक विशेष प्रकारचे “गडद” विद्युत चार्ज घेऊ शकतात. ते चार्ज तात्पुरते ब्लॅक होल स्थिर करते आणि त्याचे बाष्पीभवन कमी करते, ज्यामुळे ते अपेक्षेपेक्षा जास्त काळ टिकू शकते. तथापि, अखेरीस, ब्लॅक होल डिस्चार्ज होतो आणि श्वार्झस्चाइल्ड ब्लॅक होल सारख्या वर्तनात संक्रमण होते – सर्वात सोपा सैद्धांतिक ब्लॅक होल मॉडेल, प्रथम 1916 मध्ये भौतिकशास्त्रज्ञ कार्ल श्वार्झचाइल्ड यांनी आइनस्टाईनच्या सामान्य सापेक्षतेच्या समीकरणांचा वापर करून वर्णन केले. श्वार्झस्चाइल्ड ब्लॅक होलमध्ये वस्तुमान असते परंतु कोणतेही चार्ज किंवा रोटेशन नसते आणि भौतिकशास्त्रज्ञ बहुतेकदा ब्लॅक होल भौतिकशास्त्र समजून घेण्यासाठी बेसलाइन मॉडेल म्हणून वापरतात.
संशोधकांच्या मते, या विस्तारित आयुष्यामुळे आदिम कृष्णविवराचा स्फोट होण्याची शक्यता नाटकीयरित्या वाढते. 100,000-वर्षांत एकदा घडणारी घटना होण्याऐवजी, विद्यमान गॅमा-किरण वेधशाळांचा वापर करून पुढील दशकात एक शोधण्याची शक्यता 90 टक्क्यांहून अधिक असू शकते असा त्यांचा अंदाज आहे. गॅमा-किरण खगोलशास्त्र हे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनच्या सर्वोच्च-ऊर्जेच्या स्वरूपावर लक्ष केंद्रित करते आणि विशेषतः ब्लॅक होल बाष्पीभवन, न्यूट्रॉन तारे आणि सुपरनोव्हा यासारख्या हिंसक वैश्विक घटनांचा अभ्यास करण्यासाठी उपयुक्त आहे.
जर शास्त्रज्ञांनी अशा स्फोटाचे निरीक्षण केले तर त्याचे परिणाम केवळ कृष्णविवरांच्या पलीकडे जातील. हे संपूर्णपणे नवीन कण प्रकट करू शकते, गडद पदार्थात अंतर्दृष्टी प्रदान करू शकते आणि महास्फोटानंतर लगेचच विश्वाच्या सुरुवातीच्या क्षणांमध्ये एक अभूतपूर्व विंडो उघडू शकते. हे क्वांटम मेकॅनिक्सला गुरुत्वाकर्षणाशी जोडण्यासाठी अद्याप सर्वात स्पष्ट संधींपैकी एक देखील प्रदान करेल – एक ध्येय भौतिकशास्त्रज्ञांनी जवळजवळ एक शतकापर्यंत पाठपुरावा केला आहे. दुर्बिणी आधीच आकाश स्कॅन करत असल्याने, संशोधक आता आधुनिक भौतिकशास्त्राच्या इतिहासातील सर्वात महत्त्वाच्या शोधांपैकी एक काय होऊ शकते यावर लक्ष ठेवून आहेत.
स्रोत: मॅसॅच्युसेट्स एमहर्स्ट विद्यापीठ, APS
हा लेख AI च्या काही मदतीने व्युत्पन्न केला गेला आणि एका संपादकाने त्याचे पुनरावलोकन केले. अंतर्गत कॉपीराइट कायदा 1976 चे कलम 107या सामग्रीचा उपयोग बातम्यांच्या अहवालासाठी केला जातो. वाजवी वापर हा कॉपीराइट कायद्याद्वारे परवानगी असलेला वापर आहे जो अन्यथा उल्लंघन करू शकतो.
