Late-time Background Constraints on Linear and Non-linear Interacting Dark Energy after DESI DR2

ब्रह्मांड की कल्पना एक विशाल, फैलते हुए गुब्बारे के रूप में करें। दशकों से, वैज्ञानिक यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि इसके भीतर क्या है और यह कैसे फूल रहा है। हम जानते हैं कि इसमें तारे और ग्रहों जैसी सामान्य चीजें हैं, लेकिन इसमें एक रहस्यमय "डार्क सेक्टर" भी है जो ब्रह्मांड का अधिकांश हिस्सा बनाता है। इस सेक्टर के दो मुख्य पात्र हैं: डार्क मैटर, जो आकाशगंगाओं को एक साथ थामे रखने वाले अदृश्य गोंद की तरह काम करता है, और डार्क एनर्जी, एक अजीब शक्ति जो ब्रह्मांड को तेजी से और तेजी से दूर धकेल रही है। मानक कहानी, जिसे "लैम्ब्डा कोल्ड डार्क मैटर" मॉडल कहा जाता है, कहती है कि ये दोनों पात्र आपस में कभी बात नहीं करते; वे बस अपना काम करते रहते हैं जबकि ब्रह्मांड फैलता रहता है। लेकिन हाल ही में, ब्रह्मांड कितनी तेजी से फैल रहा है, इसके मापन ने इस सरल कहानी से असहमति जताना शुरू कर दिया है, जिससे एक तरह का ब्रह्मांडीय सिरदर्द पैदा हो गया है। वैज्ञानिक सोच रहे हैं: शायद डार्क मैटर और डार्क एनर्जी अजनबी नहीं हैं। शायद वे एक-दूसरे को गुप्त बातें बता रहे हैं, ऊर्जा का आदान-प्रदान कर रहे हैं, जो खेल के नियमों को पूरी तरह से बदल देगा।

यह शोध पत्र एक जासूसी कहानी की तरह है जहाँ लेखक इन दो डार्क पात्रों के बीच बातचीत करने के आठ अलग-अलग सिद्धांतों पर आवर्धक लेंस (मैग्निफाइंग ग्लास) लेकर देखते हैं। उन्होंने नवीनतम, अत्यंत सटीक डेटा का उपयोग किया जो एक विशाल गैलेक्सी सर्वे जिसे DESI कहा जाता है (विशेष रूप से दूसरा डेटा रिलीज, या DR2), के साथ-साथ फटने वाले सितारों और बिग बैंग की चमक (आफ्टरग्लो) जैसे अन्य ब्रह्मांडीय सुरागों का उपयोग किया, ताकि यह देखा जा सके कि कौन सा सिद्धांत सबसे सटीक बैठता है। शोधकर्ताओं ने "लीनियर" सिद्धांतों (जहाँ ऊर्जा का आदान-प्रदान एक सरल, सीधी रेखा वाला संबंध है) और "नॉन-लीनियर" सिद्धांतों (जहाँ आदान-प्रदान जटिल हो जाता है, जैसे मिश्रित सामग्रियों वाली एक रेसिपी) के मिश्रण का परीक्षण किया।

यहाँ उन्हें क्या मिला: जब उन्होंने इन आठ नए सिद्धांतों की तुलना मानक "कोई बातचीत नहीं" वाले मॉडल से की, तो अधिकांश नए सिद्धांत वास्तव में डेटा के साथ बेहतर मेल खाते थे। यह ऐसा है जैसे मानक मॉडल एक थोड़ा बेसुरा गिटार है, और ये इंटरैक्टिंग मॉडल वे हैं जो सही सुर लगा रहे हैं। हालाँकि, इसमें एक सूक्ष्म अंतर है: जबकि अधिकांश मॉडलों ने स्पष्ट सुधार दिखाया, एक विशिष्ट मॉडल (जहाँ ऊर्जा केवल डार्क एनर्जी घनत्व के आधार पर प्रवाहित होती है) ने सभी डेटा को मिलाने पर अपनी सांख्यिकीय प्राथमिकता खो दी। विशेष रूप से, डेटा एक ऐसी स्थिति को पसंद करता है जहाँ ऊर्जा का प्रवाह समय के साथ दिशा बदल देता है * certain मॉडलों के लिए*। कल्पना कीजिए कि पकड़ (कैच) का एक खेल है जहाँ, दूर के अतीत में, डार्क मैटर ने डार्क एनर्जी को ऊर्जा फेंकी थी, लेकिन जैसे-जैसे ब्रह्मांड पुराना हुआ, उन्होंने भूमिकाएँ बदल लीं, और डार्क एनर्जी ने डार्क मैटर को वापस ऊर्जा फेंकना शुरू कर दिया। यह "साइन-स्विचिंग" व्यवहार उन विशिष्ट मामलों के लिए अवलोकनों के साथ सबसे अच्छा सांख्यिक статистиकल मिलान प्रदान करता था, जबकि अन्य मॉडल केवल डार्क मैटर से डार्क एनर्जी की ओर एकतरफा प्रवाह को पसंद करते थे।

हालाँकि, इसमें एक पेंच है, और वह बहुत बड़ा है। इन सिद्धांतों को डेटा के साथ काम करने के योग्य बनाने के लिए, गणित अक्सर भविष्यवाणी करता है कि दूर के अतीत में, डार्क एनर्जी के पास "ऋणात्मक" (नेगेटिव) मात्रा में ऊर्जा थी। इसे ऐसे समझें जैसे एक बैंक खाता जो इतना लाल निशान में चला जाता है कि वह एक ऋणात्मक संख्या बन जाता है। हालाँकि गणित इसकी अनुमति देता है, लेकिन यह भौतिक रूप से अजीब लगता है और इस बात का संकेत हो सकता है कि सिद्धांत टूट रहा है या बहुत अधिक खींचा जा रहा है। लेखकों ने यह भी पाया कि इन लगभग सभी मॉडलों में (विशेष रूप से आठ में से सात), डार्क एनर्जी का "व्यक्तित्व" (इसका समीकरण अवस्था या इक्वेशन ऑफ स्टेट) एक जादुई सीमा को पार करता हुआ प्रतीत होता है, जिसे "फैंटम डिवाइड" कहा जाता है, जो ब्रह्मांड के उम्र बढ़ने के साथ एक प्रकार के व्यवहार से दूसरे में बदल जाता है।

शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि ये इंटरैक्टिंग मॉडल बहुत आशाजनक हैं और पुराने मानक की तुलना में नए डेटा के साथ बेहतर फिट बैठते हैं, लेकिन वे अपने साथ कुछ गंभीर बोझ भी लाते हैं। वे फैलते हुए ब्रह्मांड की गति की पहेली को तो सुलझाते हैं, लेकिन ऋणात्मक ऊर्जा का रहस्य पैदा कर देते हैं। लेखक सुझाव देते हैं कि हालांकि ये मॉडल एक बड़ा कदम हैं, हमें और गहराई से देखने की आवश्यकता है—शायद यह अध्ययन करके कि ये अंतःक्रियाएं अंतरिक्ष में कैसे लहरें (परटर्बेशन्स) पैदा करती हैं, और प्रारंभिक ब्रह्मांड के और भी पुराने डेटा का उपयोग करके—कि क्या हम इस कहानी का एक ऐसा संस्करण पा सकते हैं जिसे काम करने के लिए ऋणात्मक ऊर्जा की आवश्यकता न हो। फिलहाल, ब्रह्मांड संकेत दे रहा है कि डार्क मैटर और डार्क एनर्जी वास्तव में जुड़े हुए हैं, लेकिन उनके बीच के संबंध की सटीक प्रकृति एक रोमांचक, अनसुलझा रहस्य बनी हुई है।