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The DESI results impact the local determination of $H_0$

यह शोध पत्र प्रदर्शित करता है कि विकसित होती डार्क एनर्जी (evolving dark energy) के लिए DESI के साक्ष्यों को स्थानीय हबल स्थिरांक ( $H_0$ ) मापों में सम्मिलित करने से, मानक $\Lambda$ CDM धारणाओं की तुलना में अनुमानित मान में $2.5\,\mathrm{km\,s^{-1}Mpc^{-1}}$ तक की कमी आती है, जो एक ऐसा बदलाव है जो CMB और SNIa डेटा के संयोजन के साथ कम तो होता है लेकिन फिर भी महत्वपूर्ण बना रहता है, जिससे हबल तनाव (Hubble tension) पर पृष्ठभूमि ब्रह्मांड विज्ञान (background cosmology) की धारणाओं के प्रभाव का पता चलता है।

मूल लेखक: Michael S. Turner, Dragan Huterer

प्रकाशित 2026-06-05

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Michael S. Turner, Dragan Huterer

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। दशकों से, कॉस्मोलॉजिस्ट (ब्रह्मांड विज्ञानी) यह मापने की कोशिश कर रहे हैं कि इस समय यह गुब्बारा कितनी तेजी से फूल रहा है। इस गति को हबल स्थिरांक ( $H_0$ ) कहा जाता है।

यहाँ समस्या यह है: जब हम पास के तारों और आकाशगंगाओं को देखकर गति को मापते हैं (जिसे "स्थानीय" विधि कहा जाता है), तो हमें एक संख्या मिलती है। जब हम ब्रह्मांड की 'बेबी पिक्चर' (शिशु चित्र) को देखते हैं और अपनी सर्वश्रेष्ठ थ्योरी का उपयोग करके भविष्यवाणी करते हैं कि आज गति क्या होनी चाहिए, तो हमें थोड़ी अलग, धीमी संख्या मिलती है। इस बेमेल को हबल टेंशन (Hubble Tension) के रूप में जाना जाता है। यह एक ही कार में दो अलग-अलग स्पीडोमीटर द्वारा अलग-अलग रीडिंग देने जैसा है, और कोई नहीं जानता कि कौन सा सही है।

यह शोध पत्र, जिसे माइकल टर्नर और ड्रैगन ह्युटर ने लिखा है, यह सुझाव देता है कि "स्थानीय" स्पीडोमीटर थोड़ा गलत हो सकता है क्योंकि हम इसे पढ़ने के लिए गलत मानचित्र (मैप) का उपयोग कर रहे हैं।

मानचित्र और भूभाग

ब्रह्मांड की स्थानीय गति को मापने के लिए, खगोलशास्त्री देखते हैं कि चीजें कितनी दूर जा रही हैं और वे कितनी तेजी से दूर जा रही हैं। यह पता लगाने के लिए कि "कितना दूर" है, उन्हें ब्रह्मांड के इतिहास के मानचित्र की आवश्यकता होती है।

लंबे समय से, हर कोई एक ही मानचित्र का उपयोग कर रहा था, जिसे $\Lambda$ CDM कहा जाता है। यह एक बहुत ही सरल, मानक मानचित्र है जो यह मानता है कि ब्रह्मांड का विस्तार सुचारू और अनुमानित रहा है, जो डार्क एनर्जी नामक एक स्थिर बल द्वारा संचालित है। इस मानचित्र का उपयोग करते हुए, स्थानीय माप कहते हैं कि ब्रह्मांड 73.5 की गति से फैल रहा है।

हालाँकि, DESI (डार्क एनर्जी स्पेक्ट्रोस्कोपिक इंस्ट्रूमेंट) नामक एक नया, बहुत शक्तिशाली टेलीस्कोप उपकरण हाल ही में ब्रह्मांड को देख रहा था और उसने कुछ अजीब पाया। डेटा बताता है कि डार्क एनर्जी स्थिर नहीं है; यह समय के साथ बदल सकती है, जैसे कि एक कार जो त्वरित या धीमी हो सकती है। DESI एक अधिक जटिल मानचित्र (जिसे $w_0w_a$ CDM कहा जाता है) को पसंद करता है जो इस बदलाव की अनुमति देता है।

"गलत मानचित्र" का प्रभाव

लेखकों ने एक सरल प्रश्न पूछा: क्या होता है यदि हम पुराने सरल मानचित्र का उपयोग करना बंद कर दें और नए, जटिल मानचित्र का उपयोग करना शुरू कर दें जिसे DESI पसंद करता है? यदि हम ऐसा करते हैं, तो हमारे स्थानीय गति माप पर क्या प्रभाव पड़ेगा?

उन्होंने उसी स्थानीय डेटा (वही तारे और आकाशगंगाएँ) का उपयोग करते हुए लेकिन मानचित्र बदलकर गणनाएँ चलाईं। यहाँ उन्हें क्या मिला:

बदलाव (The Shift): जब उन्होंने नए DESI-पसंद मानचित्र का उपयोग किया, तो ब्रह्मांड की गणना की गई गति कम हो गई।
परिमाण (The Magnitude):
- यदि उन्होंने केवल नए DESI डेटा का उपयोग किया, तो गति 2.5 यूनिट तक गिर गई।
- यदि उन्होंने नए DESI डेटा को अन्य ब्रह्मांडीय डेटा (जैसे ब्रह्मांड की बेबी पिक्चर और सुपरनोवा विस्फोटों) के साथ जोड़ा, तो गति लगभग 1.1 यूनिट गिर गई।

एक रचनात्मक उपमा: GPS और सड़क

स्थानीय हबल स्थिरांक के स्थानीय माप को एक GPS की तरह समझें जो आपकी गति बताने की कोशिश कर रहा है।

पुराना तरीका ( $\Lambda$ CDM): आप GPS को बताते हैं, "मान लें कि सड़क पूरी तरह से सीधी और समतल है।" GPS उस धारणा के आधार पर आपकी गति की गणना करता है और कहता है, "आप 73.5 मील प्रति घंटे की रफ्तार से जा रहे हैं।"
नया तरीका (DESI): DESI उपकरण आगे की सड़क को देखता है और कहता है, "वास्तव में, सड़क में यहाँ एक हल्का ढलान और मोड़ है।"
परिणाम: जब आप GPS को उस ढलान और मोड़ को ध्यान में रखते हुए अपनी गति की पुनर्गणना करने के लिए कहते हैं, तो वह कहता है, "ओह, यदि सड़क मुड़ी हुई है, तो आपकी वास्तविक गति 72.4 मील प्रति घंटे के करीब है।"

यह शोध पत्र तर्क देता है कि ब्रह्मांड की स्थानीय गति का माप एक निश्चित संख्या नहीं है; यह इस बात पर बहुत अधिक निर्भर करता है कि हम कम दूरी पर मौजूद ब्रह्मांड के बारे में किस प्रकार के "सड़क" (कॉस्मोलॉजी) को मानते हैं।

यह "टेंशन" के लिए क्यों महत्वपूर्ण है

हबल टेंशन इसलिए मौजूद है क्योंकि "बेबी पिक्चर" विधि कहती है कि गति 68 है, और "स्थानीय" विधि कहती है कि यह 73.5 है। यह एक बड़ा अंतर है।

यह पेपर सुझाव देता है कि "स्थानीय" विधि गति का अधिक अनुमान लगा रही है क्योंकि यह एक अत्यधिक सरलीकृत मानचित्र का उपयोग कर रही है। यदि ब्रह्मांड वास्तव में उस नए DESI मानचित्र की तरह व्यवहार कर रहा है जैसा कि वह सुझाव देता है (बदलती हुई डार्क एनर्जी के साथ), तो स्थानीय गति 73.5 नहीं है; यह वास्तव में 72.4 या उससे भी कम है।

यह टेंशन को पूरी तरह से हल नहीं करता है (72.4 अभी भी 68 से अधिक है), लेकिन यह अंतर को कम करता है। यह बताता है कि "स्थानीय" माप उतना स्वतंत्र नहीं है जितना कि हमने सोचा था। जो मान आपको प्राप्त होता है वह आपके द्वारा बताए गए बैकग्राउंड स्टोरी (पृष्ठभूमि की कहानी) पर निर्भर करता है।

मुख्य निष्कर्ष

लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि हम ब्रह्मांड की स्थानीय गति के माप को एक स्वतंत्र तथ्य के रूप में नहीं मान सकते। यह इस बात से गहराई से जुड़ा हुआ है कि हम कम दूरियों पर ब्रह्मांड कैसे काम करता है, इसके बारे में क्या धारणा रखते हैं।

यदि डार्क एनर्जी स्थिर है: तो गति ~73.5 है।
यदि डार्क एनर्जी विकसित हो रही है (जैसा कि DESI सुझाव देता है): तो गति घटकर ~72.4 या उससे कम हो जाती है।

इसका मतलब है कि "हबल टेंशन" केवल एक माप त्रुटि या प्रारंभिक ब्रह्मांड में नई भौतिकी की आवश्यकता नहीं हो सकती; यह इस बात का संकेत भी हो सकता है कि हमें ब्रह्मांड के हालिया इतिहास (पिछले कुछ अरब वर्षों) के बारे में अपनी समझ में गंभीर अपडेट की आवश्यकता है। "स्पीडोमीटर" ठीक से काम कर रहा है, लेकिन वह जिस "मानचित्र" को पढ़ रहा है, उसे शायद फिर से बनाने की आवश्यकता है।

तकनीकी सारांश: स्थानीय हबल स्थिरांक (Hubble constant) के निर्धारण पर DESI परिणामों का प्रभाव

समस्या विवरण
यह शोध पत्र "हबल तनाव" (Hubble tension) को संबोधित करता है, जो स्थानीय, दूरी-सीढ़ी (distance-ladder) आधारित निर्धारण ( $H_0 \approx 73.50 \pm 0.81$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ ) और मानक $\Lambda$ CDM मॉडल मानते हुए कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) डेटा से प्राप्त अप्रत्यक्ष निर्धारण ( $H_0 \approx 68 \pm 0.5$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ ) के बीच निरंतर बनी रहने वाली विसंगति है। इस तनाव को हल करने के लिए "प्रारंभिक ब्रह्मांड" (early universe) के संशोधनों (जैसे कि अर्ली डार्क एनर्जी) पर बहुत ध्यान दिया गया है, लेकिन लेखक कम रेडशिफ्ट ( $z \lesssim 0.1$ ) पर अनुमानित बैकग्राउंड कॉस्मोलॉजी पर स्थानीय $H_0$ निर्धारण की निर्भरता की जांच करते हैं। विशेष रूप से, वे यह परीक्षण करते हैं कि हालिया डार्क एनर्जी स्पेक्ट्रोस्कोपिक इंस्ट्रूमेंट (DESI) के परिणाम, जो विकसित होती डार्क एनर्जी का सुझाव देते हैं, गैर- $\Lambda$ CDM मॉडलों के तहत विश्लेषण किए जाने पर स्थानीय $H_0$ के मान को कैसे बदलते हैं।

कार्यप्रणाली
लेखक हबल डिस्टेंस नेटवर्क (H0DN) डेटासेट का उपयोग करते हैं, जो स्थानीय हबल स्थिरांक प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले निम्न-रेडशिफ्ट मापों ( $z \simeq 0 - 0.1$ ) का एक संयोजन है। वे एक कंप्यूटर कोड का उपयोग करते हैं जो इन मापों और उनके सह-प्रसरणों (covariances) का विश्लेषण करता है ताकि विभिन्न कॉस्मोलॉजिकल धारणाओं के तहत $H_0$ को निकाला जा सके।

अध्ययन तीन चरणों में आगे बढ़ता है:

आधार रेखा (Baseline): $\Omega_M = 0.3$ के साथ मानक $\Lambda$ CDM मॉडल का उपयोग करके $H_0$ स्थापित करना।
पैरामीटर भिन्नता: $w$ CDM ढांचे के भीतर पदार्थ घनत्व ( $\Omega_M$ ) और डार्क एनर्जी समीकरण अवस्था (equation of state) ( $w$ ) में भिन्नता के प्रति स्थानीय $H_0$ की संवेदनशीलता का परीक्षण करना।
DESI-प्रतिबंधित मॉडल: $w_0w_a$ $w_{0} w_{a}$ CDM मॉडल का विश्लेषण, जहाँ डार्क एनर्जी का समीकरण अवस्था $w(a) = w_0 + w_a(1-a)$ $w (a) = w_{0} + w_{a} (1 - a)$ के रूप में विकसित होता है। लेखक निम्नलिखित द्वारा प्रतिबंधित मार्कोव चेन से कॉस्मोलॉजिकल पैरामीटर्स ( $\Omega_M, w_0, w_a$ $Ω_{M}, w_{0}, w_{a}$ ) का नमूना लेते हैं:
- केवल DESI डेटा रिलीज़ 2 (DR2) BAO डेटा।
- DESI + CMB डेटा।
- DESI + CMB + टाइप Ia सुपरनोवा (SNIa) डेटा।

वे इन बाधाओं के अनुरूप मॉडलों के लिए H0DN विश्लेषण से प्राप्त हबल स्थिरांक के भारित औसत (weighted average) की गणना करते हैं, और बेसलाइन $\Lambda$ CDM मान के साथ इसकी तुलना करते हैं।

प्रमुख योगदान और परिणाम

स्थानीय $H_0$ की कॉस्मोलॉजिकल निर्भरता: लेखक प्रदर्शित करते हैं कि स्थानीय $H_0$ के निर्धारण बैकग्राउंड कॉस्मोलॉजी से स्वतंत्र नहीं हैं, भले ही निम्न रेडशिफ्ट पर जहाँ हबल नियम ( $d_L \approx cz/H_0$ ) पर्याप्त होने का माना जाता है। जबकि $\Omega_M$ पर निर्भरता कम है ( $\Delta H_0 \approx \pm 0.29$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ ), डार्क एनर्जी के समीकरण अवस्था पर निर्भरता महत्वपूर्ण है।
DESI परिणामों का प्रभाव: DESI DR2 BAO डेटा $w_0$ $w_{0}$ – $w_a$ $w_{a}$ तल में एक कंटूर (contour) को प्राथमिकता देता है जिसकी डिजनरेसी एक्सिस (degeneracy axis) $w_0 = -1 - w_a/3$ $w_{0} = - 1 - w_{a} /3$ (जब $w_a < 0$ $w_{a} < 0$ ) है, जो विकसित होती डार्क एनर्जी के साक्ष्य का संकेत देती है। जब H0DN डेटा का विश्लेषण उन मॉडलों के तहत किया जाता है जो इन DESI कंटूरों के अनुरूप हैं:
- केवल DESI DR2 मानते हुए, अनुमानित $H_0$ , $\Lambda$ CDM बेसलाइन से 2.5 km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ तक कम हो सकता है।
- जब DESI + CMB द्वारा प्रतिबंधित किया जाता है, तो नीचे की ओर बदलाव $1.1 \pm 0.38$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ होता है, जिसके परिणामस्वरूप $H_0 = 72.44 \pm 0.81 \pm 0.38$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ प्राप्त होता है।
- जब इसे और अधिक DESI + CMB + SNIa द्वारा प्रतिबंधित किया जाता है, तो बदलाव $0.5 \pm 0.1$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ होता है, जिसके परिणामस्वरूप $H_0 = 73.03 \pm 0.81 \pm 0.11$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$ प्राप्त होता है।
विस्तार दर की विशेषताएं (Expansion Rate Features): DESI-पसंद मॉडल में एक डार्क एनर्जी घटक होता है जो $z \simeq 0.5$ के आसपास चरम (peak) पर होता है, जो विस्तार दर के इतिहास में एक संबंधित विशेषता बनाता है। यह विकास निम्न-रेडशिफ्ट डेटा से $H_0$ प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ल्यूमिनोसिटी डिस्टेंस इंटीग्रल (luminosity distance integral) को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है।
CMB संबंध: लेखक नोट करते हैं कि DESI डिजनरेसी दिशा में जाने से CMB द्वारा निर्धारित $H_0$ भी प्रभावित होता है। विशेष रूप से, CMB-अनुमानित $H_0$ , $(1 - w_a)^{-0.044}$ के रूप में घटता है, एक ऐसा रुझान जो तनाव को हल करने के बजाय उसे बनाए रखने की प्रवृत्ति रखता है।

महत्व और दावे
शोध पत्र का दावा है कि निम्न रेडशिफ्ट पर बैकग्राउंड कॉस्मोलॉजी वर्तमान डेटा द्वारा अच्छी तरह से बाधित (constrained) नहीं है, और बाधाओं की यह कमी स्थानीय $H_0$ निर्धारण में एक महत्वपूर्ण व्यवस्थित अनिश्चितता (systematic uncertainty) पेश करती है। इस कार्य का प्राथमिक महत्व यह प्रदर्शन करना है कि हाल के DESI अवलोकनों के अनुरूप निम्न-रेडशिफ्ट कॉस्मोलॉजिकल बैकग्राउंड में परिवर्तन, स्थानीय रूप से निर्धारित हबल स्थिरांक के मान को महत्वपूर्ण रूप से स्थानांतरित कर सकते हैं।

लेखक तर्क देते हैं कि हबल तनाव को हल करने के लिए उच्च और निम्न दोनों रेडशिफ्टों, और उनके बीच के अंतर्संबंधों पर विचार करने की आवश्यकता हो सकती है। वे चेतावनी देते हैं कि हालांकि DESI डेटा के अनुरूप $w_0w_a$ CDM मॉडल निम्न रेडशिफ्ट पर $\Lambda$ से विचलन की जांच करने के लिए उपयोगी हैं, वे रेडशिफ्ट की एक विस्तृत श्रृंखला में अवास्तविक (unphysical) व्यवहार प्रदर्शित कर सकते हैं और उन्हें बिना और अधिक सत्यापन के एक पूर्ण वैकल्पिक कॉस्मोलॉजी के रूप में नहीं माना जाना चाहिए। अंततः, यह कार्य इस बात पर प्रकाश डालता है कि $H_0$ का "स्थानीय" माप पहले की तुलना में अधिक मॉडल-निर्भर है, जो हबल तनाव की बहस में जटिलता की एक नई परत जोड़ता है।

मानचित्र और भूभाग

"गलत मानचित्र" का प्रभाव

एक रचनात्मक उपमा: GPS और सड़क

यह "टेंशन" के लिए क्यों महत्वपूर्ण है

मुख्य निष्कर्ष

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