ब्रह्मांड की बनावट: डार्क मैटर और डार्क एनर्जी क्या हैं?

ब्रह्मांड का डिज़ाइन: डार्क मैटर और डार्क एनर्जी को आसान भाषा में समझिए

ब्रह्मांड की बनावट को समझना विज्ञान की सबसे जटिल चुनौतियों में से एक है। इसे त्रि-आयामी मॉडल के बिना समझना थोड़ा मुश्किल हो सकता है, क्योंकि केवल लिखे हुए शब्दों, तस्वीरों या वीडियो के सहारे इसके विशाल आकार और संरचना की कल्पना करना आसान नहीं है। फिर भी, कुछ उदाहरणों की मदद से हम इसकी बुनियादी अवधारणाओं को समझने की कोशिश कर सकते हैं।

इस विषय को समझने के लिए सबसे पहले हमें यह जानना होगा कि ब्रह्मांड में साधारण पदार्थ, डार्क मैटर और डार्क एनर्जी क्या हैं और ये एक-दूसरे से किस तरह अलग हैं।

साधारण पदार्थ: ब्रह्मांड का वह हिस्सा जिसे हम जानते हैं

हम अपने आसपास जिन चीजों को देखते और छूते हैं, वे साधारण पदार्थ से बनी हैं। पृथ्वी, पेड़-पौधे, इंसान, चट्टानें, पानी, हवा, सूर्य और दूसरे तारे— ये सभी साधारण पदार्थ के उदाहरण हैं। इनमें से अधिकांश पदार्थ परमाणुओं से बना है।

मान लीजिए, आप अपने दोस्त के साथ खड़े हैं। आपको अपने और उसके बीच खाली जगह दिखाई देती है। लेकिन पृथ्वी की सतह पर मौजूद इस जगह में हवा के अणु भी हैं, जिनमें नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसें शामिल हैं। हवा के अलावा इसमें जलवाष्प, धूल के सूक्ष्म कण और दूसरी चीजें भी हो सकती हैं।

यानी जो जगह हमारी आंखों को खाली दिखाई देती है, वह जरूरी नहीं कि पूरी तरह खाली हो।

पृथ्वी का वायुमंडल जीवन के लिए बेहद महत्वपूर्ण है। यह हमें सांस लेने के लिए हवा देता है, तापमान को प्रभावित करता है और सूर्य से आने वाले कुछ हानिकारक विकिरणों से सुरक्षा प्रदान करता है। लेकिन वायुमंडल की एक सीमा है। ऊंचाई बढ़ने के साथ हवा विरल होती जाती है और अंततः हम अंतरिक्ष के अत्यंत विरल वातावरण में पहुंच जाते हैं।

अंतरिक्ष में भी पदार्थ मौजूद है— गैस, धूल, विकिरण, तारे, ग्रह और अन्य खगोलीय पिंड। हालांकि, इसका अधिकांश हिस्सा पृथ्वी के वायुमंडल की तरह घना नहीं है। ब्रह्मांड का बहुत बड़ा क्षेत्र अत्यंत विरल है।

लेकिन यहां एक महत्वपूर्ण सवाल उठता है: क्या ब्रह्मांड में मौजूद सारा पदार्थ वही है जिसे हम देख सकते हैं या जिसके बारे में हम जानते हैं?

इसका जवाब है— नहीं।

ब्रह्मांड का लगभग 95 प्रतिशत हिस्सा रहस्य क्यों है?

ब्रह्मांड की संरचना के बारे में वैज्ञानिकों की वर्तमान समझ के अनुसार, इसकी कुल पदार्थ-ऊर्जा सामग्री में साधारण पदार्थ का हिस्सा लगभग 5 प्रतिशत है। लगभग 27 प्रतिशत हिस्सा डार्क मैटर और करीब 68 प्रतिशत हिस्सा डार्क एनर्जी से संबंधित माना जाता है। ये आंकड़े प्रचलित ब्रह्मांडीय मॉडल के अनुमान हैं। 

इसका अर्थ यह नहीं है कि ब्रह्मांड का बाकी 95 प्रतिशत हिस्सा किसी एक विशाल खाली क्षेत्र में मौजूद है। न ही इसका मतलब यह है कि वैज्ञानिकों ने इस हिस्से को सीधे देखा है। ये अनुपात ब्रह्मांड के विस्तार, आकाशगंगाओं की गति, गुरुत्वाकर्षण और अन्य खगोलीय अवलोकनों से तैयार किए गए मॉडल पर आधारित हैं।

डार्क मैटर और डार्क एनर्जी को समझने में सबसे बड़ी कठिनाई यही है कि हम इनके वास्तविक स्वरूप को अभी तक पूरी तरह नहीं जान पाए हैं। इनके प्रभावों के प्रमाण मौजूद हैं, लेकिन इनकी मूल प्रकृति अब भी वैज्ञानिक शोध का विषय है।

डार्क मैटर क्या है?

डार्क मैटर को समझने के लिए हमें गुरुत्वाकर्षण और आकाशगंगाओं की गति की ओर देखना होगा।

एक आकाशगंगा में अरबों तारे, गैस, धूल और अन्य खगोलीय पिंड हो सकते हैं। ये सभी गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होते हैं। वैज्ञानिक जब आकाशगंगाओं में तारों और गैस की गति का अध्ययन करते हैं, तो कई मामलों में उन्हें ऐसी गति दिखाई देती है जिसे केवल दिखाई देने वाले पदार्थ के गुरुत्वाकर्षण से पूरी तरह समझाना कठिन होता है।

अगर किसी आकाशगंगा में केवल वही पदार्थ होता जिसे हम देख सकते हैं, तो उसके गुरुत्वाकर्षण और तारों की गति के बीच एक खास संबंध दिखाई देना चाहिए। लेकिन अनेक आकाशगंगाओं के अवलोकनों में अतिरिक्त गुरुत्वाकर्षण प्रभावों के संकेत मिले हैं।

तो फिर यह अतिरिक्त गुरुत्वाकर्षण कहां से आता है?

एक प्रमुख व्याख्या यह है कि आकाशगंगाओं और उनके आसपास ऐसे पदार्थ की बड़ी मात्रा मौजूद है जो प्रकाश उत्सर्जित, परावर्तित या अवशोषित नहीं करता, इसलिए उसे सामान्य तरीकों से सीधे देख पाना संभव नहीं है। इसी अदृश्य पदार्थ को डार्क मैटर कहा जाता है।

डार्क मैटर के पक्ष में केवल आकाशगंगाओं की गति ही प्रमाण नहीं है। विशाल आकाशगंगा-समूहों के गुरुत्वाकर्षण से दूर स्थित वस्तुओं के प्रकाश का मुड़ना, यानी गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग, भी वहां अतिरिक्त अदृश्य द्रव्यमान की मौजूदगी के संकेत देता है। ब्रह्मांड में पदार्थ के बड़े पैमाने पर वितरण को समझने में ये अवलोकन महत्वपूर्ण हैं। 

इसलिए डार्क मैटर को केवल एक कल्पना या सुविधा के लिए दिया गया नाम कहना सही नहीं होगा। इसके प्रभावों के कई स्वतंत्र अवलोकन मौजूद हैं। हालांकि, यह किस चीज से बना है, इसके कण कौन-से हैं और इसकी वास्तविक प्रकृति क्या है—इन सवालों के जवाब अभी नहीं मिले हैं।

आकाशगंगाएं बिखर क्यों नहीं जातीं?

डार्क मैटर को समझने के लिए एक आसान उदाहरण लेते हैं।

कल्पना कीजिए कि आपके पास एक घूमती हुई चकरी है, जिस पर कुछ दाने रखे हैं। अगर वे दाने ठीक से बंधे नहीं हैं, तो तेज गति से घूमने पर वे बाहर की ओर छिटक सकते हैं।

अब इस उदाहरण की तुलना आकाशगंगा से कीजिए। आकाशगंगा के तारे उसके केंद्र के चारों ओर घूमते हैं। यदि केवल दिखाई देने वाले पदार्थ का गुरुत्वाकर्षण ही उनकी गति को नियंत्रित कर रहा होता, तो कई आकाशगंगाओं में बाहरी तारों की गति को समझाना कठिन हो जाता।

लेकिन आकाशगंगा चकरी की तरह कोई ठोस वस्तु नहीं है और उसके तारों को बांधने वाला कोई भौतिक धागा भी नहीं होता। यहां मुख्य भूमिका गुरुत्वाकर्षण निभाता है। डार्क मैटर की मौजूदगी आकाशगंगा के कुल गुरुत्वाकर्षण को समझाने में मदद करती है।

इसे ऐसे समझें: यदि किसी वस्तु का द्रव्यमान हमारी गणना से अधिक है, तो उसका गुरुत्वाकर्षण प्रभाव भी केवल दिखाई देने वाले पदार्थ के आधार पर लगाए गए अनुमान से अधिक हो सकता है। डार्क मैटर इसी अतिरिक्त द्रव्यमान को समझाने वाली प्रमुख अवधारणा है।

हालांकि, यह कहना ठीक नहीं होगा कि हर आकाशगंगा केवल डार्क मैटर के कारण अपना आकार बनाए रखती है। साधारण पदार्थ का गुरुत्वाकर्षण भी महत्वपूर्ण है, और आकाशगंगाओं की संरचना को समझने में उनकी गति, द्रव्यमान तथा अन्य कारकों का अध्ययन किया जाता है।

ब्रह्मांड की विशाल संरचना: कॉस्मिक वेब, क्लस्टर और वॉइड

दूर से देखने पर ब्रह्मांड में आकाशगंगाएं समान रूप से फैली हुई दिखाई नहीं देतीं। वे बड़े-बड़े समूहों, लंबी संरचनाओं और विशाल रिक्त क्षेत्रों के रूप में व्यवस्थित हैं।

आकाशगंगाओं के समूहों को क्लस्टर कहा जाता है। कुछ आकाशगंगाएं समूहों में बंधी होती हैं, जबकि कुछ और भी बड़े समूहों और संरचनाओं का हिस्सा होती हैं। बड़े पैमाने पर देखें तो आकाशगंगाएं और उनके आसपास का पदार्थ एक जाल जैसी संरचना बनाते हैं, जिसे कॉस्मिक वेब कहा जाता है।

इसकी तुलना किसी पेड़ की शाखाओं से की जा सकती है। शाखाओं और टहनियों के सिरों पर पत्तियों या फूलों के समूहों की तरह, ब्रह्मांड में आकाशगंगाएं और उनके क्लस्टर कुछ क्षेत्रों में अधिक सघनता से मौजूद होते हैं। इनके बीच बहुत बड़े क्षेत्र ऐसे भी हैं जहां आकाशगंगाओं की संख्या अपेक्षाकृत कम होती है। इन क्षेत्रों को कॉस्मिक वॉइड कहा जाता है।

यह तुलना केवल समझने के लिए है। ब्रह्मांड सचमुच किसी पेड़ जैसा नहीं है, और न ही कॉस्मिक वेब की संरचना किसी वास्तविक शाखा से बनी है। यह गुरुत्वाकर्षण और पदार्थ के वितरण से विकसित हुई विशाल ब्रह्मांडीय संरचना है।

डार्क मैटर इस संरचना को समझने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। वैज्ञानिकों के अनुसार, इसके गुरुत्वाकर्षण ने साधारण पदार्थ को एकत्र होने और समय के साथ आकाशगंगाओं तथा बड़े समूहों के निर्माण में मदद की।

डार्क एनर्जी क्या है?

अब सवाल आता है कि अगर साधारण पदार्थ और डार्क मैटर मिलकर ब्रह्मांड की कुल सामग्री का लगभग 32 प्रतिशत हिस्सा बनाते हैं, तो बाकी लगभग 68 प्रतिशत क्या है?

वर्तमान ब्रह्मांडीय मॉडल में इस हिस्से को डार्क एनर्जी से जोड़ा जाता है।

डार्क मैटर और डार्क एनर्जी के नाम भले ही मिलते-जुलते हों, लेकिन दोनों अलग-अलग अवधारणाएं हैं। डार्क मैटर गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से पदार्थ को एकत्र होने और आकाशगंगाओं जैसी संरचनाओं को बनाने में भूमिका निभाता है। इसके विपरीत, डार्क एनर्जी उस प्रभाव को समझाने के लिए प्रस्तावित की गई है जिसके कारण ब्रह्मांड का विस्तार समय के साथ तेज हो रहा है।

बीसवीं सदी के अंत में दूरस्थ सुपरनोवा के अवलोकनों से पता चला कि ब्रह्मांड का विस्तार केवल जारी ही नहीं है, बल्कि उसका विस्तार तेज भी हो रहा है। इस खोज ने वैज्ञानिकों के सामने एक बड़ा सवाल खड़ा किया: ब्रह्मांड के विस्तार में तेजी क्यों आ रही है?

इस प्रभाव को समझाने के लिए डार्क एनर्जी की अवधारणा महत्वपूर्ण बनी। लेकिन इसका मतलब यह नहीं कि वैज्ञानिकों ने डार्क एनर्जी को किसी वस्तु की तरह देखा या किसी प्रयोगशाला में अलग करके उसका परीक्षण कर लिया है। इसका अस्तित्व और स्वरूप ब्रह्मांडीय अवलोकनों तथा सैद्धांतिक मॉडलों के माध्यम से समझने की कोशिश की जा रही है।

डार्क एनर्जी वास्तव में क्या है—क्या यह खाली अंतरिक्ष से जुड़ी कोई ऊर्जा है, कोई बदलता हुआ क्षेत्र है, या फिर गुरुत्वाकर्षण के बारे में हमारी समझ में कुछ अधूरापन है? इन सवालों पर वैज्ञानिक अभी काम कर रहे हैं। 

गुब्बारे और पेड़ का उदाहरण: ब्रह्मांड का विस्तार कैसे समझें?

डार्क मैटर और डार्क एनर्जी के अंतर को समझने के बाद अब ब्रह्मांड के विस्तार को एक सरल मॉडल से समझते हैं।

कल्पना कीजिए कि आपने एक छोटे पेड़ का मॉडल बनाया है और उसकी शाखाओं पर कुछ फूल लगा दिए हैं। अब इस मॉडल को एक पारदर्शी गुब्बारे के भीतर रखकर गुब्बारे में हवा भरना शुरू कीजिए।

जैसे-जैसे गुब्बारा फैलता है, उसकी सतह पर बने निशानों के बीच की दूरी बढ़ती जाती है। यदि फूलों को दर्शाने वाले निशान इस सतह पर बने हों, तो वे बिना अपनी सतह पर चलते हुए भी एक-दूसरे से दूर होते दिखाई देंगे।

ब्रह्मांड के विस्तार को समझने के लिए यह उदाहरण उपयोगी है। दूरस्थ आकाशगंगाओं के बीच की दूरी बढ़ सकती है, भले ही वे किसी साधारण विस्फोट में उड़ती हुई वस्तुओं की तरह खाली अंतरिक्ष से होकर न गुजर रही हों। बड़े पैमाने पर अंतरिक्ष स्वयं फैल रहा है।

इस उदाहरण में फूलों को आकाशगंगाओं और उनके समूहों के रूप में समझ सकते हैं। लेकिन पेड़ की शाखाओं को सीधे डार्क मैटर और गुब्बारे की हवा को सीधे डार्क एनर्जी मान लेना पूरी तरह सटीक नहीं होगा। डार्क मैटर का संबंध गुरुत्वाकर्षण और पदार्थ की संरचना से है, जबकि डार्क एनर्जी ब्रह्मांड के तेज होते विस्तार को समझाने से जुड़ी है।

गुब्बारे का उदाहरण ब्रह्मांड की वास्तविक ज्यामिति या उसके विस्तार के सभी पहलुओं को नहीं दिखाता। यह केवल यह समझने में मदद करता है कि बड़े पैमाने पर दूरी बढ़ने के लिए हर आकाशगंगा का अंतरिक्ष में किसी केंद्रीय बिंदु से उड़ना जरूरी नहीं है।

क्या ब्रह्मांड में सब कुछ लगातार गति कर रहा है?

ब्रह्मांड में तारे, ग्रह, आकाशगंगाएं और अन्य खगोलीय पिंड गति करते हैं। ग्रह तारों की परिक्रमा करते हैं, तारे आकाशगंगाओं के भीतर गति करते हैं और आकाशगंगाएं बड़े पैमाने की संरचनाओं में एक-दूसरे के सापेक्ष गतिशील रहती हैं।

इसके अलावा, ब्रह्मांड का विस्तार बड़े पैमाने पर दूरस्थ आकाशगंगाओं के बीच की दूरी को बढ़ाता है। हालांकि, इसका अर्थ यह नहीं है कि हर वस्तु हर दूसरी वस्तु से हमेशा दूर जा रही है। गुरुत्वाकर्षण से बंधी संरचनाएं—जैसे सौरमंडल और आकाशगंगाओं के भीतर के अनेक तंत्र— स्थानीय स्तर पर ब्रह्मांडीय विस्तार के साथ उसी तरह नहीं फैलते।

इसलिए ब्रह्मांड को समझने के लिए दो बातों को अलग रखना जरूरी है: खगोलीय पिंडों की अपनी गति और अंतरिक्ष के बड़े पैमाने पर विस्तार की प्रक्रिया।

निष्कर्ष: ब्रह्मांड का बड़ा हिस्सा अब भी अनसुलझा है

ब्रह्मांड की बनावट को समझने में साधारण पदार्थ, डार्क मैटर और डार्क एनर्जी की अवधारणाएं महत्वपूर्ण हैं। साधारण पदार्थ वह है जिससे तारे, ग्रह और हमारे आसपास की दुनिया बनी है। डार्क मैटर के गुरुत्वाकर्षण प्रभाव आकाशगंगाओं और ब्रह्मांड की विशाल संरचना को समझाने में मदद करते हैं। डार्क एनर्जी ब्रह्मांड के तेज होते विस्तार की व्याख्या करने वाले प्रमुख वैज्ञानिक विचारों में से एक है।

फिर भी, ब्रह्मांड का लगभग 95 प्रतिशत हिस्सा जिन दो रहस्यमय घटकों— डार्क मैटर और डार्क एनर्जी— से जुड़ा माना जाता है, उनके वास्तविक स्वरूप को हम अभी पूरी तरह नहीं जानते।

यही विज्ञान की खूबसूरती है। वह हर सवाल का जवाब होने का दावा नहीं करता। वह अवलोकन करता है, प्रमाणों की जांच करता है, मॉडल बनाता है और नई जानकारी मिलने पर अपनी समझ को बेहतर करता है।

ब्रह्मांड जितना विशाल है, उसके बारे में हमारी जानकारी अभी उतनी ही अधूरी है। शायद आने वाले वर्षों में नई दूरबीनें, बेहतर मापन और नए प्रयोग हमें उन रहस्यों के और करीब ले जाएं, जिन्हें आज हम डार्क मैटर और डार्क एनर्जी के नाम से जानते हैं।

Written by

Ashfaq Ahmad

Bilingual author, blogger, publisher, and cultural columnist with over 70 books in Hindi and English. Founder of Gradias Publishing House and chief editor of Aakharwani, specializing in crime thrillers, espionage, and sci-fi.

Published by Gradias Publishing House