- NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope ने Hubble Space Telescope द्वारा ब्रह्मांड की विस्तार दर के मापन की फिर से पुष्टि की, जिससे Hubble के पुराने मापों पर बची शंकाएँ कम हुईं
- ब्रह्मांड की विस्तार दर, यानी Hubble constant, ब्रह्मांड के विकास और उसके अंतिम भाग्य को समझने वाला एक प्रमुख पैरामीटर है, और प्रेक्षित मानों व बिग बैंग की अवशिष्ट चमक पर आधारित पूर्वानुमानों के बीच अब भी Hubble Tension मौजूद है
- पृथ्वी से लगभग 13 करोड़ प्रकाश-वर्ष दूर स्थित NGC 5468 की छवि Hubble और James Webb अंतरिक्ष दूरबीनों के डेटा को जोड़कर बनाई गई है
- Hubble ने NGC 5468 में Cepheid variable stars की पहचान की, और यह वह सबसे दूर की आकाशगंगा है जहाँ Hubble ने Cepheid परिवर्ती तारों की पुष्टि की है
- Cepheid-आधारित दूरी मापन को उसी आकाशगंगा के Type Ia supernova के साथ cross-check किया गया, और Type Ia supernova इससे भी गहरे ब्रह्मांडीय दूरियों तथा विस्तार दर के मापन तक दायरा बढ़ाते हैं
ब्रह्मांड की विस्तार दर और Hubble Tension
- Hubble constant यह बताता है कि ब्रह्मांड कितनी तेजी से फैल रहा है, और यह ब्रह्मांड के विकास व अंतिम भाग्य को समझने के लिए इस्तेमाल होने वाले बुनियादी पैरामीटरों में से एक है
- कई स्वतंत्र दूरी संकेतकों से मापे गए Hubble constant के मान और बिग बैंग की अवशिष्ट चमक से अनुमानित मान के बीच लगातार अंतर बना हुआ है
- इसी अंतर को Hubble Tension कहा जाता है
Webb ने Hubble के मापन की फिर पुष्टि की
- NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope ने पुष्टि की कि Hubble Space Telescope द्वारा ब्रह्मांड की विस्तार दर का मापन सही था
- इस नतीजे से Hubble के मापों पर बची हुई शंकाएँ दूर हो गईं
NGC 5468 की प्रेक्षण छवि
- प्रेक्षण का लक्ष्य पृथ्वी से लगभग 13 करोड़ प्रकाश-वर्ष दूर स्थित आकाशगंगा NGC 5468 है
- यह छवि Hubble और James Webb अंतरिक्ष दूरबीनों के डेटा को मिलाकर बनाई गई है
- NGC 5468 वह सबसे दूर की आकाशगंगा है जिसमें Hubble ने Cepheid variable stars की पहचान की है
दूरी की सीढ़ी: Cepheid और Type Ia सुपरनोवा
- Cepheid variable stars ब्रह्मांड की विस्तार दर मापने के लिए महत्वपूर्ण दूरी सूचक के रूप में इस्तेमाल होते हैं
- Cepheid से निकाली गई दूरी को NGC 5468 के भीतर मौजूद Type Ia supernova के साथ cross-check किया गया
- Type Ia सुपरनोवा बहुत चमकीले होते हैं, इसलिए इन्हें Cepheid की पहुँच से भी आगे की ब्रह्मांडीय दूरियाँ मापने में इस्तेमाल किया जाता है
- इस तरीके से ब्रह्मांड की विस्तार दर के मापन को और अधिक गहरे अंतरिक्ष तक बढ़ाया जा सकता है
छवि में दिखती आकाशगंगा की संरचना
- सामने की ओर से दिखने वाली एक सर्पिल आकाशगंगा केंद्र में स्थित है
- इसकी चार सर्पिल भुजाएँ वामावर्त दिशा में बाहर की ओर मुड़ती हुई दिखती हैं
- सर्पिल भुजाओं में युवा नीले तारे हैं, और बैंगनी आभा वाले तारा-निर्माण क्षेत्र छोटे धब्बों की तरह बिखरे हुए हैं
- आकाशगंगा का केंद्र अधिक चमकीला और पीले रंग का है, तथा 11 बजे की दिशा से 5 बजे की दिशा तक झुकी हुई एक संकरी और रैखिक bar संरचना स्पष्ट दिखाई देती है
- काले अंतरिक्ष पृष्ठभूमि में कई लाल रंग की पृष्ठभूमि आकाशगंगाएँ बिखरी हुई हैं
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
लेख में आया cosmic distance ladder विज्ञान में मेरे पसंदीदा विषयों में से एक है
बहुत दूर स्थित खगोलीय पिंडों तक की दूरी हमें कैसे पता चलती है, यह आसान नहीं है, और इसका इतिहास रोचक है
शुरुआत पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी से हुई थी, और 1672 में Richer और Cassini के 10% के भीतर पहुंचने से पहले तक किसी को भी सही-सही पता नहीं था। इसके बाद 1769 में James Cook की Tahiti यात्रा के दौरान पृथ्वी के दूसरी तरफ से Venus transit को देखकर यह और सटीक हुआ
फिर बुनियादी geometry से, जब पृथ्वी सूर्य की परिक्रमा करती है, तो पास के तारों की थोड़ी-सी खिसकन यानी parallax देखी जा सकती है, लेकिन यह तरीका करीब 10,000 light-years तक ही काम करता है
इसके बाद Cepheid variable stars (Henrietta Swan Leavitt, 1908) और Type Ia supernovae (Subrahmanyan Chandrasekhar, 1935) जैसे यकीन न होने जितने सुविधाजनक astrophysical तरीके खोजे गए, जिनसे ladder के कुछ और पायदान ऊपर चढ़ना संभव हुआ; और इससे भी आगे redshift और दूरी का संबंध अहम हो जाता है, जो ब्रह्मांड के किनारे तक जाता है
https://www.uwa.edu.au/science/-/media/Faculties/Science/Doc...
असली मान करीब 400 गुना है, लेकिन यह सोचें कि उनके पास न lens था, न pi, और उनकी मृत्यु के बाद 1800 साल तक geocentrism ही मान्य सिद्धांत रहा, तो यह हैरान करने वाला है
https://en.wikipedia.org/wiki/Aristarchus_of_Samos#Distance_...
Terence Tao का cosmic distance ladder पर वीडियो भी अच्छा है: https://www.youtube.com/watch?v=7ne0GArfeMs
इसलिए shuttle के नाम में भी British spelling है, और Apollo 15 के command module के नाम की उत्पत्ति भी यही है। पिछले हफ्ते ISS पहुंचा SpaceX Crew Dragon भी shuttle के नाम पर Endeavour कहलाता है
Shuttle Endeavour California Science Center में है, और हाल में external fuel tank और boosters के साथ “stacked” कर दिया गया है, इसलिए उसे फिर से करीब से देखने के लिए शायद कुछ साल लगेंगे। जब उसके ठीक नीचे से चलकर जा सकते थे, तब वह कहीं ज्यादा शानदार था
Hubble के launch के समय mirror निर्माण की गलती से उसका view खराब हो गया था, जिसे 1993 में STS-61 mission पर Endeavour ने ठीक किया
जैसे, लगभग 1350 के आसपास उस समय की cutting-edge astronomy क्या थी—ऐसी चीजें पढ़ना चाहता हूं, इसलिए अगर कोई recommendation हो तो बहुत उत्सुक हूं
संबंधित वैज्ञानिक हर चरण की error जानते और शामिल करते होंगे, लेकिन मैं ऐसा analysis देखना चाहता हूं जो इसे तोड़कर दिखाए। शुरुआत में मुझे लगा था कि Cepheid variable stars की वजह से uncertainty बड़ी होगी, लेकिन असल में इसे कितनी अच्छी तरह control किया जाता है, यह मैं ठीक से नहीं जानता
https://www.youtube.com/watch?v=FGwmAEMabm4&t=1
इस विषय की पृष्ठभूमि संक्षेप में समझें तो, ब्रह्मांड की expansion rate यानी Hubble constant पता करने के कम-से-कम दो तरीके हैं
एक तरीका शुरुआती ब्रह्मांड की कुछ खास स्थितियों से निकले cosmic microwave background (CMB) में उतार-चढ़ाव का उपयोग करके आज की expansion rate का अनुमान लगाना है, और दूसरा बहुत दूर की galaxies की दूरी और वे हमसे कितनी गति से दूर जा रही हैं, यह देखकर गणना करना है
सिद्धांततः दोनों से एक ही मान मिलना चाहिए। शुरुआत में दोनों तरीकों के परिणाम अलग थे, लेकिन error bars बड़े होने के कारण वे overlap करते थे, और उम्मीद थी कि precision बढ़ने पर वे किसी साझा मान पर converge हो जाएंगे
लेकिन CMB measurement 67 ± 0.5 तक precise हो गया, और galaxy distance/velocity method 73 ± 1 तक पहुंच गया, और दोनों overlap नहीं करते। यही असंगति Hubble tension है और cosmology की सबसे सिरदर्द समस्याओं में से एक है
संभावित व्याख्याएं हैं: CMB fluctuation measurement में error, दूर की galaxies की दूरी या velocity measurement में error, या physics की हमारी समझ में कुछ छूटा हुआ। इस बार के परिणाम में Hubble के साथ-साथ अलग wavelength में observe करने वाले James Webb data को जोड़ा गया, और यह Hubble measurements से अच्छी तरह मेल खाता है
लेकिन इससे Hubble tension हल नहीं हुआ। इसके बजाय यह शक लगभग मिटा देता है कि दूर की galaxies वाले परिणाम Hubble की measurement error के कारण थे। अगर CMB measurements को भी काफी भरोसेमंद मानें, तो अब इसे measurement problem के बजाय गलत समझी गई physics या ऐसी physics की ओर संकेत माना जाने की संभावना अधिक है जिसे अभी खोजा जाना है
Hubble data को Lorentz factor से normalize करने पर फिर से एक constant expansion rate मिलती है: https://www.desmos.com/calculator/llhnja1ocb
Hubble galaxies पर Doppler effect लागू करने में बहुत सावधान थे, और redshift को recession velocity के रूप में interpret करने के खिलाफ थे। 1953 में दोनों के निधन से एक साल पहले उन्होंने Robert Millikan को भी यह मनाने की कोशिश की थी कि redshift को cosmic expansion के रूप में देखने वाली व्याख्या शायद गलत है
Hubble ने किताब Observational Approach to Cosmology[+] के अंत में लिखा था, “recession factors को हटाकर, अगर redshifts मुख्यतः velocity shifts नहीं हैं, तो तस्वीर सरल और विश्वसनीय है। expansion का कोई प्रमाण नहीं, time scale की कोई बाधा नहीं, spatial curvature का कोई संकेत नहीं और spatial dimension की कोई सीमा नहीं…”
[+] https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Sept04/Hubble/paper.pdf
स्रोत: https://plasmauniverse.info/people/contributors.html
कहा जाता है कि numbers के हिसाब से यह मोटे तौर पर मेल खाती है, और इसके मुख्य समर्थक इसे cyclic universe model को justify करने में इस्तेमाल करना चाहते हैं। अगर मेरी समझ सही है, तो यह अधिक लंबे, यानी galaxy expansion timescale वाले standard Big Bang के साथ भी compatible लगती है
किसी भी हालत में physics को यह भी explain करना होगा कि वह blackbody radiation कैसे बनी
title या abstract में यह बात साफ तौर पर शुरुआत में बतानी चाहिए थी। मूल text “Webb & Hubble confirm Universe’s expansion rate”, “Hubble की तेज नजर लगातार सही थी, यह confirm हुआ और Hubble measurements पर बचे संदेह मिट गए” जैसा लिखता है, जिससे लगता है मानो समस्या हल हो गई हो
अधिक सटीक title शायद “Webb ने Hubble के universe expansion rate measurements की पुष्टि की” जैसा होता, लेकिन शायद वह कम दिलचस्प लगता
कुछ समय तक Hubble tension को हल करने की सबसे सरल व्याख्या के तौर पर उम्मीद थी कि Hubble telescope की measurements गलत होंगी
लेकिन ऐसा नहीं निकला, बल्कि mystery और गहरी हो गई। पक्के तौर पर नहीं जानता, लेकिन लगता है Hubble का estimate काफी पहले से व्यापक रूप से स्वीकार किया जा रहा था, और जब से मैंने इस विषय को general-audience level पर पढ़ना शुरू किया है, तब से ब्रह्मांड की उम्र 13.8 billion years लिखी जाती रही है
https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble%27s_law#Determining_the...
caption: “recent observations[54] की measurement uncertainties सहित Hubble constant values ((km/s)/Mpc)”
2003 के शुरुआती WMAP results ने 13.7 billion years का समर्थन किया था, और बाद के results ने इसे थोड़ा बढ़ाकर 13.8 billion years की ओर कर दिया। बेशक सभी results में error bars होते हैं
पहले भी पूछा था, लेकिन शायद अच्छा जवाब नहीं मिला, इसलिए फिर पूछना चाहता/चाहती हूँ
हमें कैसे पता है कि आकाशगंगाएँ हमसे accelerate होकर दूर जा रही हैं? अक्सर कहा जाता है कि जितनी दूर आकाशगंगा है, वह उतनी तेज़ी से दूर जाती दिखती है, और इसे acceleration का संकेत माना जाता है
लेकिन क्या बिना acceleration के भी वही observation नहीं मिल सकता? मान लें कि ब्रह्मांड में वस्तुएँ पृथ्वी के सापेक्ष random दिशाओं और speeds में चल रही हैं; पर्याप्त समय बीतने पर शुरुआत में हमारी ओर आ रही वस्तुएँ भी दूर जाती दिख सकती हैं। और जो वस्तु तेज़ चली, उसका सबसे दूर होना तो speed की परिभाषा के हिसाब से स्वाभाविक है
संक्षेप में, भले ही आकाशगंगाएँ accelerate न कर रही हों, फिर भी दूर की आकाशगंगाओं को अधिक तेज़ी से पीछे हटते हुए देखा जा सकता है
आकाशगंगाओं की speed मापने का हमारा तरीका असल में लगभग केवल redshift ही लगता है। इतनी दूरियों की triangulation असंभव है और time scale भी बाधा है, इसलिए redshift calculations को किसी दूसरे तरीके से जाँचने का रास्ता नहीं है
अगर redshift किसी दूसरे effect से पैदा हो—मसलन प्रकाश लाखों वर्षों तक शून्य से गुजरते हुए “degrade” हो जाता हो—तो सारी calculations अमान्य हो जाएँगी
कई बार पूछा, लेकिन जवाब आम तौर पर यही था कि “हमें प्रकाश के redshift होने की कोई दूसरी वजह नहीं पता” या “मौजूदा theoretical framework consistent है।” भले ही consistency जाँचने के लिए कोई दूसरी measurement न हो
Big Bang से जुड़ी expansion theory ने prediction किया था कि बहुत दूर की आकाशगंगाएँ अधिक युवा होने के कारण composition में अलग होंगी, लेकिन यह prediction fail होती दिखती है। हालांकि observation equipment बेहतर होने पर आगे और सटीक जवाब मिल सकते हैं
उससे पहले वे दूर तो जा रही थीं, लेकिन उनकी speed बढ़ नहीं रही थी बल्कि घट रही थी, यानी decelerating expansion की अवस्था थी
जितनी दूर आकाशगंगा है, वह उतनी तेज़ी से दूर जाती दिखती है—यह observation बताता है कि ब्रह्मांड expand हो रहा है, लेकिन अपने-आप यह नहीं बताता कि expansion accelerated है, decelerated है, या इनमें से कोई नहीं
expansion rate समय के साथ कैसे बदलता है, यह अलग-अलग आकाशगंगाओं के लिए redshift, brightness, angular size इन तीन observed values के संबंध की तुलना करके देखा जाता है। Cosmologists इसी संबंध से ब्रह्मांड के expansion history को model करते हैं, और निष्कर्ष निकालते हैं कि पिछले कुछ अरब वर्षों में accelerated expansion हुआ है और उससे पहले deceleration था
random दिशाओं और speeds वाली वस्तुओं के scenario में पूरे ब्रह्मांड में वस्तुओं के बीच average distance कुल मिलाकर static जैसा परिणाम देना चाहिए। क्योंकि अनंत दूरियों से अनंत संख्या में वस्तुएँ आती रहेंगी, इसलिए आसपास हमेशा वस्तुएँ होनी चाहिए
शायद आप ऐसी स्थिति सोच रहे हैं जिसमें किसी box में वस्तुएँ रखकर उन्हें random vectors दे दिए जाएँ और फिर box हटा दिया जाए। तब वे सभी मूल box boundary से बाहर निकलकर एक-दूसरे से दूर जाएँगी, लेकिन ब्रह्मांड ऐसे काम नहीं करता
space expand होने का मुख्य आधार यह है कि दूर जाती वस्तुओं की speed redshift से मापी जाती है। पृथ्वी से समान दूरी पर लेकिन opposite sides में मौजूद वस्तुएँ लगभग समान measured speed से दूर जाती हैं
मौजूदा observations को समझाने वाली established theory, space expansion के अलावा, practically कोई नहीं है। ऐसा नहीं कि हम सब कुछ समझ चुके हैं, लेकिन इस specific measurement में संदेह की गुंजाइश बहुत कम है। space expand हो रहा है, और उसके परिणामस्वरूप सभी वस्तुओं के distance के proportional दूर जाने का effect पैदा होता है
जिसे हम cosmic expansion कहते हैं, उस redshift को समझाने के लिए यह मानने की कोई वजह नहीं है कि बड़े scale पर आकाशगंगाएँ random दिशाओं और random speeds में चल रही हैं
अगर आपका दिया explanation सही होता, तो बहुत दूर मौजूद और बहुत धीमी गति से हमारी ओर चलती हुई आकाशगंगाएँ भी दिखनी चाहिए थीं, और पास मौजूद बहुत तेज़ आकाशगंगा का असल में बहुत दूर से शुरू होना भी संभव होना चाहिए था। वस्तुओं को हमारे local universe के बाहर से अंदर आना पड़ता, लेकिन ऐसा नहीं होता
supercluster के भीतर gravity spacetime expansion पर हावी होकर हमें बाँधे रखती है, कम-से-कम अभी तो ऐसा ही है
Dr. Becky ने एक साल पहले के video में expansion rate मापने के दो मुख्य तरीकों—cosmic microwave background और supernova measurements—के अलग-अलग परिणाम देने की समस्या पर चर्चा की थी
जैसे-जैसे हर method की accuracy बढ़ी, final results उलटे और ज्यादा अलग होते गए
[0] 'theJWST just made the "Crisis in Cosmology" WORSE'
https://www.youtube.com/watch?v=hps-HfpL1vc&t=858s
निजी तौर पर मुझे लगता है कि tired light theory facts को बेहतर explain करती है, लेकिन इसके लिए paradigm shift चाहिए, इसलिए revolution आने तक बहुत resistance रहेगा
भले ही title article से ज्यों-का-त्यों लिया गया हो, इसे बदलकर “नया data दिखाता है कि Webb और Hubble telescopes cosmic expansion rate पर सहमत हैं, लेकिन cosmic microwave background आधारित measurements से सहमत नहीं हैं” करना बेहतर होगा
title कुछ ऐसा होना चाहिए: “Hubble tension के measurement error के कारण होने की संभावना बहुत कम है”
नई measurement कोई बात उजागर करती या confusion हटाती नहीं लगती, केवल पहले से मौजूद Hubble measurement की पुष्टि करती है। Hubble tension अब भी एक कठिन समस्या बनी हुई है
एक और दिलचस्प mismatch, जिसे scientists ने शुरू में measurement error माना था, Axis of Evil है
1990s में launch किए गए पहले space telescope Cosmic Background Explorer(COBE) ने CMB map बनाया था, जिसमें CMB का solar system plane के साथ बहुत precise alignment वाला pattern शामिल था और इसे संयोग मानना कठिन था। यह Copernican principle के खिलाफ जाता है, जिसके अनुसार पृथ्वी और solar system special नहीं हैं और ब्रह्मांड में कोई भी location special नहीं है
Scientists ने सोचा कि यह COBE telescope के कारण कोई anomaly होगी और अगले space telescope में गायब हो जाएगी
2001 में launch हुए Wilkinson Microwave Anisotropy Probe(WMAP) ने CMB को अधिक precise और high resolution में image किया, लेकिन anomaly बनी रही। फिर भी माना गया कि measurement या calculation में कुछ गलत होगा, और CMB मापने वाले तीसरे space telescope से उम्मीद लगाई गई
2009 में launch हुए Planck Surveyor ने और भी precise measurements किए, लेकिन anomaly आज तक बनी हुई है। इसलिए इस anomaly को “Axis of Evil” नाम मिला, और यह ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ के विरुद्ध जाती है
Hubble tension और हालिया JWST मापों से जुड़े मुद्दों का परिचय देने वाला Dr. Becky का 16 मिनट का वीडियो सुझाता/सुझाती हूँ
आम लोगों को समस्या अच्छी तरह समझाता है: https://www.youtube.com/watch?v=hps-HfpL1vc
पुराना वीडियो है, लेकिन अब भी प्रासंगिक है, और JWST की खोजों तथा अब भी बचे हुए टकराव के बिंदुओं को अच्छी तरह पेश करता है
मुझे 1000% यकीन है कि 20, 50, 100, 500 साल बाद मानवता 20वीं–21वीं सदी के विज्ञान को उसी तरह पीछे मुड़कर देखेगी, जैसे आज हम 16वीं–17वीं सदी को देखते हैं
कुछ बातें मोटे तौर पर सही रही होंगी, लेकिन ज़्यादातर को गलत, अधूरी, या पुराने मॉडलों से निकली कल्पना के करीब माना जाएगा
हमेशा ऐसा ही रहा है, और इस बार भी अलग नहीं लगता। हर दौर के लोगों ने सोचा कि वे ब्रह्मांड को लगभग पूरी तरह समझ चुके हैं। मुझे याद है कि मैंने पढ़ा था कि 20वीं सदी की शुरुआत में भी विज्ञान को काफी हद तक पूरा माना जाता था; सापेक्षता सिद्धांत और quantum physics को देखते हुए नतीजा तो सब जानते हैं
निजी तौर पर मेरे लिए यह विचार स्वीकार करना मुश्किल है कि ब्रह्मांड को अभी 15 अरब “साल” भी नहीं हुए। इसका मतलब यह नहीं कि तब कोई बड़ा ब्रह्मांडीय घटना, यानी BANG, नहीं हुआ था, लेकिन मुझे नहीं लगता कि वह “हर चीज़ की शुरुआत” थी। यह “ईश्वर ने ब्रह्मांड बनाया” जैसी सोच से बहुत मिलता-जुलता लगता है
वैज्ञानिक “quark” या “dark energy” की बात करते हैं, लेकिन ये कुछ हद तक ऐसे placeholders हैं जिनका अर्थ है, “यह क्या करता है, यह कुछ हद तक जानते हैं, लेकिन यह असल में क्या है, नहीं जानते”
100 या 500 साल बाद quantum mechanics और general relativity भी किसी और गहरे सिद्धांत के approximation या shadow के रूप में सामने आएंगे। लेकिन इससे यह तथ्य नहीं बदलता कि उनकी predictions बेहद सटीक हैं
वास्तविकता की हमारी समझ सिर्फ आगे नहीं बढ़ रही; वह असली सत्य के asymptotically करीब जा रही है। नया सिद्धांत conceptual framework को पलट सकता है, लेकिन आखिरकार उसे decimal places जोड़ने जैसा ही होना चाहिए। वरना वह मौजूदा सिद्धांत से खराब सिद्धांत होगा
बेहतर आंकड़ों से “लगभग 20 अरब साल” जैसा कुछ कहा जा सकता है, लेकिन “असली संख्या” 100 अरब साल या 50 अरब साल से ऊपर जाना मुश्किल है—यह काफी स्पष्ट लगता है
अगर cosmic distance ladder में दिलचस्पी है, तो David Butler की YouTube series “How far away is it?” बेहतरीन है
यह cosmic distance ladder के जरिए दूरियों का अनुमान लगाने के तरीके, इतिहास और उदाहरणों को विस्तार से कवर करती है; जोरदार सिफारिश
https://www.youtube.com/playlist?list=PLpH1IDQEoE8QWWTnWG5cK...