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"SNe Ia twins" in the Hubble flow, and the determination of H0

सेफेइड (Cepheid) और JAGB दोनों दूरी मापों द्वारा एंकर किए गए हबल फ्लो (Hubble flow) में 12 उच्च-सटीक "SNe Ia ट्विन्स" के सावधानीपूर्वक चयनित नमूने का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन लगभग 72.38 किमी s⁻¹ Mpc⁻¹ का हबल स्थिरांक व्युत्पन्न करता है, जिससे हबल तनाव (Hubble tension) की वास्तविकता की पुष्टि होती है।

मूल लेखक: Pilar Ruiz-Lapuente, Antonio Quintana-Estellés, Jonay I. González Hernández, Andrea Pastorello

प्रकाशित 2026-04-22

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Pilar Ruiz-Lapuente, Antonio Quintana-Estellés, Jonay I. González Hernández, Andrea Pastorello

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

ब्रह्मांडीय गति की सीमा: कैसे "जुड़वां" सुपरनोवा एक 100 साल पुराने रहस्य को सुलझा रहे हैं

कल्पना कीजिए कि आप आपसे दूर जा रही एक कार की गति मापने की कोशिश कर रहे हैं। आप जानते हैं कि हेडलाइट्स कितनी चमकदार होनी चाहिएं, और आप मापते हैं कि वे कितनी धुंधली दिख रही हैं। उससे, आप अंदाजा लगा सकते हैं कि कार कितनी दूर है। यदि आप जानते हैं कि वह कितनी देर से चल रही है, तो आप उसकी गति की गणना कर सकते हैं।

द दशकों से, खगोलशास्त्री ब्रह्मांड के विस्तार की गति (हबल स्थिरांक, या $H_0$ ) को मापने की कोशिश कर रहे हैं। लेकिन उनके पास एक बड़ी समस्या है: ब्रह्मांड उन्हें दो अलग-अलग उत्तर दे रहा है।

"बेबी पिक्चर" (शिशु चित्र) विधि: कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (बिग बैंग की गूँज) को देखते हुए, ब्रह्मांड लगभग 67 किमी/सेकंड प्रति मेगापारसेक की दर से फैल रहा है।
"एडल्ट पिक्चर" (वयस्क चित्र) विधि: पास के फटने वाले सितारों (सुपरनोवा) को देखने और सेफिड सितारों जैसे "रूलर" का उपयोग करके उनकी दूरी मापने से, ब्रह्मांड लगभग 73 किमी/सेकंड प्रति मेगापारसेक की दर से फैल रहा है।

यह अंतर इतना बड़ा है कि यह कार की गति मापने और डैशबोर्ड से 60 मील प्रति घंटा और रडार गन से 85 मील प्रति घंटा प्राप्त करने जैसा है। भौतिक विज्ञानी इसे "हबल टेंशन" कहते हैं। या तो हमारे भौतिक विज्ञान की समझ में कुछ गलत है, या हमारे मापने के उपकरण खराब हैं।

नया दृष्टिकोण: "जुड़वाँ" खोजना

इस शोध पत्र के लेखकों (रुइज़-लापुएंटे और सहयोगियों) ने अनुमान लगाना बंद करने और तुलना करना शुरू करने का निर्णय लिया। उन्होंने "SNe Ia ट्विन्स" (जुड़वां सुपरनोवा) का उपयोग करते हुए एक विधि पेश की।

टाइप Ia सुपरनोवा (फटने वाले सितारों) को एक जैसे जुड़वां बच्चों के रूप में सोचें। वे एक ही प्रकार के सफेद बौने तारे (white dwarf star) से पैदा होते हैं और लगभग एक ही मात्रा में ऊर्जा के साथ फटते हैं। क्योंकि वे इतने समान हैं, यदि आप उनमें से दो को देखते हैं, तो आप सीधे उनकी तुलना कर सकते हैं।

पुराना तरीका (सीढ़ी):
पारंपरिक रूप से, खगोलशास्त्री एक "डिस्टेंस लैडर" (दूरी की सीढ़ी) बनाते हैं।

रंग 1: ज्यामिति (जैसे दूरी का अंदाजा लगाने के लिए अपने अंगूठे का उपयोग करना) का उपयोग करके पास के तारे की दूरी मापें।
रंग 2: उस पास के तारे का उपयोग करके एक थोड़े दूर स्थित गैलेक्सी में "मानक मोमबत्ती" (सेफिड तारा) को कैलिब्रेट करें।
रंग 3: उस सेफिड का उपयोग करके एक दूर स्थित गैलेक्सी में सुपरनोवा को कैलिब्रेट करें।
समस्या: हर बार जब आप एक पायदान चढ़ते हैं, तो आप एक छोटी त्रुटि पेश कर सकते हैं। यदि सीढ़ी टेढ़ी है, तो आपका अंतिम माप गलत होगा।

नया तरीका (जुड़वां विधि):
सीढ़ी चढ़ने के बजाय, लेखकों ने एक निकटतम जुड़वां और एक दूरस्थ जुड़वां खोजा जो अपने डीएनए (उनके स्पेक्ट्रा, या प्रकाश संकेतों) में व्यावहारिक रूप से एक जैसे हैं।

उन्होंने एक "स्थानीय" सुपरनोवा (जैसे SN 2011fe या SN 2013aa) खोजा जिसकी दूरी हम बहुत सटीकता से जानते हैं।
उन्होंने हबल फ्लो में एक "दूरस्थ" सुपरनोवा खोजा जो स्थानीय वाले के बिल्कुल समान दिखता है।
क्योंकि जुड़वां एक जैसे हैं, उनके चमकने के तरीके में कोई भी अंतर केवल दूरी के कारण है, न कि इसलिए कि एक स्वाभाविक रूप से कम चमकदार या अधिक लाल है।

यह दो एक जैसे बल्बों को रखने जैसा है। आप जानते हैं कि एक 10 फीट दूर है। आप कमरे के दूसरे कोने में दूसरा बल्ब देखते हैं। क्योंकि आप जानते हैं कि वे बिल्भुत एक ही बल्ब हैं, आप दूसरे के दिखने की धुंधलेपन की तुलना करके कमरे की दूरी की गणना कर सकते हैं। किसी सीढ़ी की आवश्यकता नहीं है।

"जुड़वां" खोज

टीम ने 12 दूरस्थ सुपरनोवा का चयन किया और उन्हें पास के 5 "एंकर" सुपरनोवा के साथ मिलाया। उन्होंने जुड़वाओं के प्रकाश स्पेक्ट्रा की चरण-दर-चरण तुलना करने के लिए एक सुपर-कंप्यूटर (MCMC) का उपयोग किया, जैसे दो फिल्मों की फ्रेम-दर-फ्रेम तुलना की जाती है।

परिणाम:

उन्होंने ब्रह्मांड के विस्तार की दर की गणना 72.38 किमी/सेकंड/एमपीसी की गई।
यह संख्या "एडल्ट पिक्चर" (73) के बहुत करीब है और "बेबी पिक्चर" (67) से बहुत दूर है।
निष्कर्ष: हबल टेंशन वास्तविक है। यह गणित की गलती नहीं है; ब्रह्मांड वास्तव में शुरुआती ब्रह्मांड के मॉडलों की तुलना में तेजी से फैल रहा है।

पुराने तरीकों ने गलती क्यों की?

यह शोध पत्र एक जासूसी कहानी की तरह भी कार्य करता है, जो बताता है कि पिछले मापों ने कभी-कभी अजीब परिणाम क्यों दिए।

लेखकों ने पाया कि सुपरनोवा के बड़े कैटलॉग (जैसे पैंथियन+) में, कुछ "जुड़वाओं" की गलत पहचान की जा रही थी।

धूल भरा कमरा: कुछ सुपरनोवा ब्रह्मांडीय धूल के बादलों के पीछे थे। पुराने तरीकों ने इस धूल के लिए सुधार करने की कोशिश की लेकिन अक्सर यह कम आंक लिया कि वहां कितनी धूल थी।
उपमा: कल्पना कीजिए कि आप एक गंदी खिड़की के माध्यम से एक लाल कार देख रहे हैं। यदि आप सोचते हैं कि खिड़की केवल थोड़ी सी गंदी है, तो आप सोच सकते हैं कि कार स्वाभाविक रूप से लाल है। लेकिन यदि खिड़की वास्तव में बहुत गंदी है, तो कार सफेद हो सकती है!
क्योंकि उन्होंने धूल को कम आंका, उन्होंने सोचा कि तारे वास्तव में जितने धुंधले थे उससे अधिक धुंधले हैं, जिससे उन्हें लगा कि तारे वास्तव में जितने हैं उससे कहीं अधिक दूर हैं। इसने गति की गणना को बिगाड़ दिया।

"जुड़वां विधि" इस धूल को पहचानने में बेहतर है क्योंकि यह केवल कुछ डेटा बिंदुओं की तुलना करने के बजाय जुड़वाओं के संपूर्ण स्पेक्ट्रम (प्रकाश के पूरे इंद्रधनुष) की तुलना करती है। यह बता सकती है कि क्या कोई तारा स्वाभाविक रूप से लाल है या केवल धूल भरा है।

अंतिम फैसला

इन "जीवन भर के जुड़वाओं" का उपयोग करके, लेखकों ने पुष्टि की कि:

ब्रह्मांड लगभग 72.4 किमी/सेकंड/एमपीसी की दर से फैल रहा है।
"बेबी पिक्चर" (CMB) और "एडल्ट पिक्चर" (सुपरनोवा) वास्तव में असहमत हैं।
इसका मतलब है कि हमारा वर्तमान ब्रह्मांड मॉडल ( $\Lambda$ CDM मॉडल) शायद पहेली का एक हिस्सा भूल रहा है—शायद शुरुआती ब्रह्मांड में कोई "नया भौतिक विज्ञान" (New Physics) है जिसे हमने अभी तक नहीं खोजा है।

संक्षेप में: ब्रह्मांड हमारी सोच से अधिक तेजी से फैल रहा है, और फटने वाले सितारों के बीच पूर्ण "जुड़वां" खोजकर, हमारे पास आखिरकार एक ऐसा रूलर सटीक है जो इसे साबित कर सके। रहस्य माप की त्रुटि नहीं है; यह इस बारे में एक गहरा रहस्य है कि हमारा ब्रह्मांड कैसे काम करता है।

यहाँ Ruiz-Lapuente et al. (ड्राफ्ट संस्करण अप्रैल 22, 2026) के शोध पत्र "SNe Ia twins in the Hubble flow, and the determination of H0" का विस्तृत तकनीकी सारांश दिया गया है।

1. समस्या: हबल टेंशन और अंशांकन (कैलिब्रेशन) संबंधी मुद्दे

यह शोध पत्र निरंतर बनी हुई हबल टेंशन (Hubble Tension) को संबोधित करता है, जो प्लांक सहयोग (Planck collaboration) द्वारा कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) से प्राप्त हबल स्थिरांक ( $H_0$ ) के मान ( $67.4 \pm 0.5$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ ) और सेफिड वेरिएबल्स (Cepheid variables) द्वारा कैलिब्रेट किए गए टाइप Ia सुपरनोवा (SNe Ia) का उपयोग करके स्थानीय ब्रह्मांड से प्राप्त मान (SH0ES प्रोजेक्ट: $73.3 \pm 0.9$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ ) के बीच एक महत्वपूर्ण विसंगति ( $5.7\sigma$ से $6\sigma$ स्तर पर) है।

लेखक प्रमुख सहयोगों (Pantheon+ और Carnegie-Chicago Hubble Program, CCHP) द्वारा उपयोग की जाने वाली मानक "थ्री-रंग" (three-rung) दूरी सीढ़ी विधि की विशिष्ट सीमाओं की पहचान करते हैं:

पैरामीटराइजेशन की विफलताएं: मानक लाइट-कर्व पैरामीटराइजेशन (Pantheon+ के लिए SALT2, CCHP के लिए बहुपद फिट/polynomial fits) अक्सर SNe Ia के रंग और रेडनिंग (reddening) को सटीक रूप से मॉडल करने में विफल रहते हैं, विशेष रूप से उन मामलों में जहाँ होस्ट-गैलेक्सी एक्सटिंक्शन (extinction) अधिक होता है। यह गलत दूरी मॉड्यूलस (distance moduli) और औसत से काफी विचलित होने वाले व्यक्तिगत $H_0$ मानों की ओर ले जाता है।
एंकर (Anchor) विसंगतियां: जबकि कुछ एंकर गैलेक्सीज़ विभिन्न विधियों के बीच सहमति दिखाती हैं (Cepheids बनाम TRGB बनाम JAGB), अन्य (जैसे M66 या NGC 5643) सहयोग और उपयोग की गई विधि के आधार पर उतार-चढ़ाव या विचलन प्रदर्शित करती हैं, जिससे व्यवस्थित अनिश्चितताएं उत्पन्न होती हैं।
चयन पूर्वाग्रह (Selection Bias): मानक विधि SNe Ia के एक विविध परिवार को मॉडल करने पर निर्भर करती है, जो पूर्वाग्रह ला सकती है यदि विशिष्ट उप-नमूने (subsamples) प्रतिनिधि नहीं हैं।

2. कार्यप्रणाली: "SNe Ia ट्विन्स" दृष्टिकोण

लेखक स्थानीय दूरी पैमाने और हबल फ्लो (Hubble flow) के बीच सेतु बनाने के लिए एक प्रत्यक्ष, एकल-चरण विधि प्रस्तावित करते हैं, जो संपूर्ण SN Ia आबादी के फिडुशियल एब्सोल्यूट मैग्नीट्यूड कैलिब्रेशन की आवश्यकता को दरकिनार करती है।

"ट्विन्स फॉर लाइफ" की अवधारणा: केवल लाइट-कर्व स्ट्रैच ( $s$ ) और रंग ( $c$ ) पर निर्भर रहने के बजाय, यह विधि उन SNe Ia की पहचान करती है जो स्पेक्ट्रल ट्विन्स (spectral twins) हैं। ये वे सुपरनोवा हैं जो न केवल समान गिरावट दरों (decline rates), बल्कि अपने विकास के दौरान विशिष्ट रेखाओं (जैसे Si II $\lambda$ 5972 और $\lambda$ 6355 के छद्म-तुल्य मान/pseudo-equivalent widths और छद्म-कंटिन्यूम आकृतियों) के समान स्पेक्ट्रल फीचर्स साझा करते हैं।
प्रक्रिया:
1. चयन: पास के "एंकर" SNe Ia की पहचान करें जिनके दूरियाँ (Cepheids, TRGB, या JAGB के माध्यम से) अच्छी तरह से निर्धारित हैं, और उनके स्पेक्ट्रल ट्विन्स को हबल फ्लो ( $z > 0.015$ ) में खोजें।
2. स्पेक्ट्रल तुलना: कई चरणों (प्रारंभिक और नेबुलर) में हबल फ्लो SN के स्पेक्ट्रा की तुलना उसके ट्विन से करें।
3. MCMC विश्लेषण: emcee पैकेज के माध्यम से मार्कोव चेन मोंटे कार्लो (MCMC) तकनीकों का उपयोग करके संभावना फलन (likelihood function) को अनुकूलित करें। मॉडल देखे गए और संदर्भ स्पेक्ट्रा के बीच फ्लक्स अंतर को निर्धारित करने के लिए फिट करता है:
  - सापेक्ष दूरी मॉड्यूलस ( $\Delta \mu$ )।
  - सापेक्ष रेडनिंग अंतर ( $\Delta E(B-V)$ )।
4. एंकरिंग: यह विधि 4 सावधानीपूर्वक जांची गई एंकर गैलेक्सीज़ (M101, NGC 5643, NGC 7250, M66) का उपयोग करती है जहाँ SH0ES (Cepheids) और CCCH (JAGB/TRGB) द्वारा निर्धारित दूरियाँ अभिसरित (converge) होती हैं।
उपप्रकार (Subtypes): अध्ययन में कोर नॉर्मल (CN) और ब्रॉड लाइन (BL) दोनों उपप्रकारों को शामिल किया गया है। उच्च-वेग वाले हबल फ्लो SNe के लिए BL उपप्रकार (जैसे SN 1989B) विशेष रूप से उपयोगी हैं।

3. मुख्य योगदान

प्रत्यक्ष दूरी मापन: यह विधि त्रुटियों के संचय से बचते हुए, एकल चरण में $\sim 6$ Mpc से $\sim 300$ Mpc तक की दूरियों को मापती है, जो थ्री-रंग विधि के आउटपुट को मान्य करती है।
स्पेक्ट्रल रेडनिंग निर्धारण: स्पेक्ट्रा की सीधे तुलना करके, यह विधि लाइट-कर्व फिटिंग के अकेले उपयोग की तुलना में होस्ट-गैलेक्सी रेडनिंग ( $E(B-V)$ ) का अधिक सुदृढ़ निर्धारण प्रदान करती है, जिससे उन मामलों की पहचान होती है जहाँ मानक पैरामीटराइजेशन एक्सटिंक्शन को कम आंकते हैं।
कैलिब्रेटर्स का क्रॉस-वैलिडेशन: अध्ययन सफलतापूर्वक Cepheid (SH0ES) और JAGB (CCHP) दोनों एंकर्स का उपयोग करके दूरियों का क्रॉस-वैलिडेशन करता है, यह प्रदर्शित करते हुए कि अलग-अलग पद्धतियों के बावजूद, वे ट्विन्स के एक सुसंगत नमूने पर लागू होने पर समान $H_0$ मानों पर अभिसरित होते हैं।
व्यवस्थित त्रुटियों की पहचान: यह पेपर Pantheon+ और CCHP के नमूनों (जैसे SN 2007A, SN 2007ca) में विशिष्ट SNe Ia की पहचान करता है जहाँ रंग पैरामीटर ( $c$ या $B-V$ ) को कम आंका गया था, जिससे त्रुटिपूर्ण व्यक्तिगत $H_0$ मान (जैसे $<65$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ ) प्राप्त हुए।

4. परिणाम

अध्ययन ने हबल फ्लो में 12 SNe Ia के नमूने का विश्लेषण किया, जिन्हें 5 पास के एंकर्स (SN 2011fe, SN 2013aa, SN 2017cbv, SN 2013dy, SN 1989B) के साथ जोड़ा गया।

हबल स्थिरांक मान:
- सेफिड एंक्र्ड (SH0ES): $H_0 = 72.56 \pm 1.54 \text{ (stat)} \pm 1.33 \text{ (sys)}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ ।
- JAGB एंक्र्ड (CCHP): $H_0 = 72.20 \pm 1.53 \text{ (stat)} \pm 1.33 \text{ (sys)}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ ।
- संयुक्त माध्य (Combined Mean): $H_0 = 72.38 \pm 1.54 \text{ (stat)} \pm 1.33 \text{ (sys)}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ ।
मानक विधियों के साथ सहमति: ट्विन विधि से प्राप्त माध्य $H_0$ , सेफिड्स का उपयोग करने पर SH0ES और CCHP के औसत के अनुरूप है, जो अच्छी तरह से मॉडल किए गए अधिकांश SNe के लिए थ्री-रंग सीढ़ी की वैधता की पुष्टि करता है।
विसंगतियों की व्याख्या: लेखक दिखाते हैं कि मौजूदा संकलनों में आउटलेयर्स (Outliers) (वे SNe जो $H_0 \approx 60-65$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ देते हैं) लाइट-कर्व फिट्स के रंग मापदंडों में रेडनिंग के कम आकलन के कारण हैं। ट्विन विधि स्पेक्ट्रल फ्लक्स अंतर को सीधे मापकर इन्हें ठीक करती है।
हबल डायग्राम: परिणामी हबल डायग्राम (चित्र 16) एक टाइट कोरिलेशन दिखाता है जिसका इंटरसेप्ट $H_0 \approx 72.8$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ के अनुरूप है।

5. महत्व और निष्कर्ष

हबल टेंशन की पुष्टि: परिणाम पुष्टि करते हैं कि हबल टेंशन वास्तविक है। $\sim 72.4$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ का मान प्लांक CMB के $67.4$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ मान के साथ मजबूती से असंगत है।
पद्धतिगत सत्यापन: "SNe Ia ट्विन्स" दृष्टिकोण Pantheon+ और CCHP द्वारा प्राप्त दूरी पैमाने को मान्य करता है, यह सिद्ध करता है कि थ्री-रंग विधि एक स्वच्छ नमूने पर लागू होने पर काम करती है।
नैदानिक उपकरण (Diagnostic Tool): यह विधि बड़े SN संकलन में व्यवस्थित त्रुटियों, विशेष रूप से रेडनिंग और लाइट-कर्व पैरामीटराइजेशन के संबंध में, पहचान करने और उन्हें ठीक करने के लिए एक शक्तिशाली नैदानिक उपकरण के रूप में कार्य करती है।
कॉस्मोलॉजी के लिए निहितार्थ: चूंकि स्वतंत्र एंकर्स (सेफिड्स और JAGB) का उपयोग करने के बावजूद टेंशन बना हुआ है, लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि यह विसंगति संभवतः स्थानीय दूरी मापन त्रुटियों के बजाय प्रारंभिक ब्रह्मांड में नए भौतिकी (New Physics) (मानक $\Lambda$ CDM मॉडल से परे) की आवश्यकता की ओर संकेत करती है।

संक्षेप में, यह पेपर स्थानीय विस्तार दर के एक कठोर, स्पेक्ट्रम-आधारित सत्यापन को प्रदान करता है, पिछले विश्लेषणों में व्यवस्थित त्रुटियों को अलग करता है, और हबल टेंशन की वास्तविकता को सुदृढ़ करता है।