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On the impact of the supernova subsamples in reducing the Hubble tension

यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि अंशांकन (कैलिब्रेशन) और हबल फ्लो टाइप Ia सुपरनोवा नमूनों के बीच विसंगतियां, विशेष रूप से मेजबान आकाशगंगा के गुणों और स्ट्रेच के संबंध में, अलग-अलग उपसमूहों को प्रकट करती हैं जिनके हबल स्थिरांक अनुमान भिन्न होते हैं, जो यह सुझाव देता है कि हबल तनाव को एक एकल मानकीकरण मॉडल लागू करने के बजाय इन उपसमूहों को ध्यान में रखकर आंशिक रूप से कम किया जा सकता है।

मूल लेखक: Gonçalo Martins, Santiago González-Gaitán, João Duarte, Ana M. Mourão

प्रकाशित 2026-03-02
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मूल लेखक: Gonçalo Martins, Santiago González-Gaitán, João Duarte, Ana M. Mourão

मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड एक विशाल, फैलता हुआ गुब्बारा है। खगोलविद यह जानना चाहते हैं कि इस समय यह गुब्बारा कितनी तेज़ी से फूल रहा है। इस गति को हबल स्थिरांक (Hubble Constant - H0H_0) कहा जाता है।

यहाँ समस्या यह है कि हमारे पास इस गति को मापने के दो अलग-अलग तरीके हैं, और वे आपस में सहमत नहीं हैं।

  1. "बेबी फोटो" विधि: हम ब्रह्मांड के सबसे पुराने प्रकाश (कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड) को देखते हैं और एक सैद्धांतिक मॉडल का उपयोग करके भविष्यवाणी करते हैं कि आज ब्रह्मांड कितनी तेज़ी से फैलना चाहिए। यह हमें लगभग 67 की गति देता है।
  2. "ग्रोथ चार्ट" विधि: हम पास के तारों और फटने वाले सितारों (सुपरनोवा) को देखकर सीधे गति को मापते हैं। यह हमें लगभग 73 की गति देता है।

भौतिकी की दुनिया में 67 और 73 के बीच का अंतर बहुत बड़ा है। यह ऐसा है जैसे एक डॉक्टर कहे कि आपकी लंबाई 5 फीट है और दूसरा कहे कि आप 6 फीट के हैं। इस असहमति को "हबल टेंशन" (Hubble Tension) कहा जाता है, और यह आज के विज्ञान के सबसे बड़े रहस्यों में से एक है।

जासूसी कार्य: पैमाने (रूलर) की जाँच करना

यह शोधपत्र "ग्रोथ चार्ट" विधि की जांच करता है। खगोलविदों ने टाइप Ia सुपरनोवा (Type Ia Supernova) नामक एक विशेष प्रकार के फटने वाले तारे का उपयोग एक "स्टैंडर्ड कैंडल" (मानक मोमबत्ती) के रूप में किया है। इन सितारों को 'लाइटबल्ब' की तरह समझें जिनका सभी का एक ही समान चमकना होना चाहिए। यदि आपको पता है कि एक लाइटबल्ब को कितनी चमकनी चाहिए, तो आप केवल इस बात से कि वह आपको कितना धुंधला दिख रहा है, यह बता सकते हैं कि वह कितनी दूर है।

हालाँकि, इन लाइटबल्बों का उपयोग करने के लिए, आपको उन्हें कैलिब्रेट (क्रमबद्ध) करना होगा। आपको पास के सितारों को मापने के लिए एक "रूलर" (पैमाने) की आवश्यकता होगी (कैलिब्रेशन सैंपल) और फिर उस रूलर का उपयोग दूर के सितारों (हबल फ्लो सैंपल) को मापने के लिए करना होगा।

बड़ी खोज:
लेखकों ने महसूस किया कि "रूलर" (पास के तारे) और "मापे जाने वाले पिंड" (दूर के तारे) एक ही प्रकार के लाइटबल्ब नहीं हो सकते।

उन्होंने उन "पड़ोसों" (होस्ट गैलेक्सी) को देखा जहाँ ये तारे रहते हैं। उन्होंने पाया कि:

  • पास के तारे मुख्य रूप से विशाल, व्यस्त, तारा-निर्माण करने वाली गैलेक्सीज़ (एक हलचल भरे महानगर की तरह) में रहते हैं।
  • दूर के तारे विभिन्न प्रकार के पड़ोसों में रहते हैं, जिनमें शांत, पुरानी गैलेक्सीज़ (एक शांत गाँव की तरह) और व्यस्त गैलेक्सीज़ दोनों शामिल हैं।

उपमा:
कल्पना कीजिए कि आप एक शहर के लोगों की औसत ऊंचाई मापने की कोशिश कर रहे हैं।

  • गलती: आप एक युवा व्यक्ति की "औसत" ऊंचाई मापने के लिए एक हाई स्कूल बास्केटबॉल टीम (कैलिब्रेशन सैंपल) के पास जाते हैं। फिर, आप उस माप का उपयोग पूरे शहर की औसत ऊंचाई का अनुमान लगाने के लिए करते हैं, जिसमें छोटे बच्चे, बुजुर्ग और एथलीट (हबल फ्लो सैंपल) शामिल हैं।
  • परिणाम: आपका अनुमान गलत होगा क्योंकि आपका सैंपल (बास्केटबॉल खिलाड़ी) पूरी आबादी का प्रतिनिधित्व नहीं करता है।

"स्ट्रेच" फैक्टर

यह शोधपत्र इन फटने वाले सितारों के एक विशिष्ट गुण की गहराई से जांच करता है जिसे "स्ट्रेच" (x1x_1) कहा जाता है।

  • हाई स्ट्रेच (High Stretch): विस्फोट धीरे-धीरे फीका पड़ता है। ये तारे आमतौर पर युवा होते हैं और व्यस्त, तारा-निर्माण करने वाली गैलेक्सीज़ में रहते हैं।
  • लो स्ट्रेच (Low Stretch): विस्फोट तेज़ी से फीका पड़ता है। ये तारे आमतौर पर पुराने होते हैं और शांत, विशाल गैलेक्सीज़ में रहते हैं।

लेखकों ने पाया कि "कैलिब्रेशन सैंपल" (पास के तारे) लगभग पूरी तरह से हाई स्ट्रेच सितारों से बना है। लेकिन "हबल फ्लो" (दूर के तारे) दोनों का मिश्रण है।

जब उन्होंने डेटा को दो समूहों—लो स्ट्रेच और हाई स्ट्रेच—में अलग किया और प्रत्येक समूह के लिए विस्तार से विस्तार दर की गणना की, तो परिणाम नाटकीय रूप से बदल गए:

  • लो स्ट्रेच ग्रुप: सुझाव देता है कि ब्रह्मांड 75.3 की दर से फैल रहा है।
  • हाई स्ट्रेच ग्रुप: सुझाव देता है कि ब्रह्मांड 71.3 की दर से फैल रहा है।

"मास स्टेप" का रहस्य

एक अन्य ज्ञात मुद्दा है जिसे "मास स्टेप" (Mass Step) कहा जाता है। खगोलविदों ने देखा कि विशाल गैलेक्सीज़ में सुपरनोवा, सुधारों के बाद भी, छोटी गैलेक्सीज़ की तुलना में थोड़े अधिक चमकीले दिखाई देते हैं। यह ऐसा है जैसे यह नोटिस करना कि शहर के केंद्र के सभी लाइटबल्ब, भले ही वे एक ही मॉडल के हों, उपनगरों के बल्बों की तुलना में अधिक चमकते हैं।

लेखक सुझाव देते हैं कि यह "मास स्टेप" सितारों में कोई वास्तविक भौतिक अंतर नहीं है। इसके बजाय, यह दो अलग-अलग प्रकार के सितारों के मिश्रण के कारण उत्पन्न एक भ्रम है।

  • यदि आप सभी सितारों को एक बड़े समूह के रूप में मानते हैं, तो गणित दो अलग-अलग प्रकार के लाइटबल्बों पर एक ही नियम लागू करने की कोशिश करता है, जिससे डेटा में एक "स्टेप" (कदम) बन जाता है।
  • यदि आप उन्हें लो स्ट्रेच और हाई स्ट्रेच समूहों में अलग करते हैं, तो "मास स्टेप" गायब हो जाता है! डेटा सुसंगत हो जाता है, और वह "स्टेप" मिट जाता है।

समाधान: मिश्रण को स्वीकार करना

यह शोधपत्र अनिश्चितता को संभालने का एक नया तरीका प्रस्तावित करता है। एक पूर्ण माप होने का ढोंग करने के बजाय, हमें यह स्वीकार करना चाहिए कि हम सितारों की दो अलग-अलग आबादी को मिला रहे हैं।

जब उन्होंने इस मिश्रण को ध्यान में रखते हुए अंतिम उत्तर की गणना की, तो अनिश्चितता (त्रुटि की सीमा) बहुत बढ़ गई।

  • पुरानी अनिश्चितता: ±1.0\pm 1.0 (बहुत सटीक, लेकिन शायद गलत)।
  • नई अनिश्चितता: ±2.2\pm 2.2 (कम सटीक, लेकिन अधिक ईमानदार)।

परिणाम:
जब हमने इन विभिन्न तारा आबादी को ध्यान में रखने के लिए त्रुटि की सीमा को बढ़ाया, तो "बेबी फोटो" विधि (67) और "ग्रोथ चार्ट" विधि (73) के बीच का तनाव 5.9 सिग्मा (एक बहुत बड़ा असंतुलन) से घटकर 2.9 सिग्मा (एक मामूली असहमति) के स्तर पर आ गया।

निष्कर्ष

ब्रह्मांड आवश्यक रूप से भौतिकी के नियमों को तोड़ नहीं रहा है। इसके बजाय, हमारा "रूलर" थोड़ा मुड़ा हुआ हो सकता है क्योंकि हम मिश्रित बैग के सितारों को एक समान मानकर माप रहे थे।

यह महसूस करने के बाद कि युवा, तेज़ी से फीके पड़ने वाले तारे और पुराने, धीरे-धीरे फीके पड़ने वाले तारे अलग व्यवहार करते हैं, और गणना में उन्हें अलग करके, हबल टेंशन बहुत कम गंभीर हो जाती है। यह सुझाव देता है कि इस ब्रह्मांडीय रहस्य का समाधान "नई भौतिकी" में नहीं, बल्कि हमारे द्वारा देखे जा रहे विभिन्न प्रकार के सितारों के बेहतर लेखा-जोखा (accounting) में है।

संक्षेप में: हम स्प्रिंटरों (धावक) और मैराथन धावकों दोनों के समय का औसत निकालकर एक दौड़ की गति मापने की कोशिश कर रहे थे। एक बार जब हमने समूहों को अलग कर दिया, तो परिणाम बहुत अधिक समझ में आने लगे, और वह "असंभव" अंतर काफी कम हो गया।

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