Pantheon+ supernovae corrected for progenitor age indicate the universe is decelerating

तकनीकी सारांश: प्रोगेनिटर आयु (Progenitor Age) के लिए संशोधित पेंटियन+ सुपरनोवा संकेत देते हैं कि ब्रह्मांड मंदन (Deceleration) की अवस्था में है

समस्या विवरण
मानक ब्रह्मांडीय मॉडल ($\Lambda$CDM) यह प्रतिपादित करता है कि ब्रह्मांड समदैशिक त्वरित विस्तार (isotropic accelerated expansion) के दौर से गुजर रहा है, जो डार्क एनर्जी या कॉस्मोलॉजिकल कांस्टेंट द्वारा संचालित है। यह निष्कर्ष मुख्य रूप से टाइप Ia सुपरनोवा (SNe Ia) पर निर्भर करता है जो 'स्टैंडर्ड कैंडल्स' के रूप में कार्य करते हैं, और यह इस धारणा पर आधारित है कि उनके अंतर्निहित गुण रेडशिफ्ट (redshift) के साथ विकसित नहीं होते हैं। हालांकि, हालिया विश्लेषणों से संकेत मिलता है कि अनुमानित त्वरण (acceleration) स्थानीय बल्क फ्लो (local bulk flow) के भीतर पर्यवेक्षक की गति का एक परिणाम हो सकता है, जो डिकसेलरेशन पैरामीटर ($q_0$) में एक ग्लोबल मोनोपोल के बजाय डायपोल एनिसोट्रॉपी (dipole anisotropy) के रूप में प्रकट होता है। इसके अतिरिक्त, उभरते साक्ष्य संकेत देते हैं कि SNe Ia की चमक और उनके प्रोगेनिटर तारकीय आबादी (progenitor stellar populations) की आयु के बीच एक सहसंबंध है, जो मानक कैंडल अंशांकन (standard candle calibration) में एक रेडशिफ्ट-निर्भर पूर्वाग्रह (bias) का सुझाव देता है जिसे पिछले कॉस्मोग्राफिक विश्लेषणों में पूरी तरह से ध्यान में नहीं रखा गया है।

कार्यप्रणाली
लेखक एक सांख्यिकीय रूप से सुव्यवस्थित ढांचे (Sah et al. 2025) का उपयोग करके पेंटियन+ (Pantheon+) कैटलॉग के 1,701 SNe Ia का पुन: विश्लेषण करते हैं, जो डिकसेलरेशन पैरामीटर को एक मोनोपोल ($q_m$) और एक डायपोल ($\mathbf{q}_d$) के संयोजन के रूप में मॉडल करता है, जो स्थानीय बल्क फ्लो के साथ संरेखित है और एक विशिष्ट पैमाने $S$ पर क्षय (decay) होता है।

मुख्य पद्धतिगत नवाचार प्रोगेनिटर आयु विकास को ध्यान में रखने के लिए सुपरनोवा के आभासी परिमाण (apparent magnitudes) पर एक रेडशिफ्ट-निर्भर सुधार लागू करना है। Son et al. (2025) का अनुसरण करते हुए, लेखक दूरी मॉड्यूलस सूत्र को संशोधित करते हैं:
$$\mu_{SN} = m_B - M + \alpha x_1 - \beta c - \Delta m(z)$$
जहाँ सुधार पद $\Delta m(z) = \Delta \text{age}(z) \times 0.030 \text{ mag Gyr}^{-1}$ द्वारा परिभाषित है। पद $\Delta \text{age}(z)$, $z=0$ के सापेक्ष औसत प्रोगेनिटर आयु में परिवर्तन को दर्शाता है, जिसे कॉस्मिक स्टार फॉर्मेशन हिस्ट्री के साथ डिले-टाइम डिस्ट्रीब्यूशन (delay-time distribution) को संयोजित (convolve) करके प्राप्त किया गया है।

विश्लेषण संशोधित आभासी परिमाणों ($m^*_B$) पर एक मैक्सिमम लाइकलीहुड एस्टिमेटर (Nielsen et al. 2016) का उपयोग करता है। लेखक ल्यूमिनोसिटी डिस्टेंस के कॉस्मोग्राफिक टेलर विस्तार के अभिसरण (convergence) को सुनिश्चित करने के लिए $z_{hel} \leq 0.8$ का रेडशिफ्ट कट लागू करते हैं। वे चार संदर्भ फ्रेमों में मॉडल का परीक्षण करते हैं: हेलिओसेंट्रिक (Heliocentric), लोकल ग्रुप (LG), कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB), और हबल डायग्राम (CMB फ्रेम जिसमें पक्यूलियर वेलोसिटी सुधार शामिल हैं)। डायपोल दिशा को प्रारंभ में CMB डायपोल के साथ स्थिर किया गया था, लेकिन यह नोट किया गया है कि इसे बदलने की अनुमति देने पर भी यह सुसंगत रहता है।

प्रमुख योगदान

1. प्रोगेनिटर आयु सुधार का अनुप्रयोग: यह शोध पत्र पेंटियन+ नमूने का पहला कॉस्मोग्राफिक विश्लेषण लागू करता है जो प्रोगेनिटर आयु द्वारा संचालित ल्यूमिनोसिटी विकास के लिए स्पष्ट रूप से सुधार करता है, जिसमें हालिया अध्ययनों (Chung et al. 2025; Son et al. 2025) द्वारा स्थापित $0.030 \text{ mag Gyr}^{-1}$ के ढलान (slope) का उपयोग किया गया है।
2. डायपोल और मोनोपोल प्रभावों का पृथक्करण: अध्ययन यह प्रदर्शित करता है कि प्रोगेनिटर आयु के लिए सुधार करने से $q_0$ की स्थानीय डायपोल एनिसोट्रॉपी (जो बल्क फ्लो के साथ संरेखित है) अनिवार्य रूप से अपरिवर्तित रहती है, जबकि यह वैश्विक मोनोपोल घटक को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है।
3. मजबूती की जाँच (Robustness Checks): लेखक सत्यापित करते हैं कि उनके परिणाम प्रोगेनिटर आयु प्राप्त करने के लिए उपयोग किए गए अनुमानित कॉस्मोलॉजिकल मॉडल ($\Omega_\Lambda=0.73$ बनाम $\Omega_\Lambda=0$) के प्रति असंवेदनशील हैं और रेडशिफ्ट कट (जैसे, $z < 0.5$) को बदलने पर भी सुसंगत रहते हैं।

परिणाम

• मोनोपोल ($q_m$) में बदलाव: आयु सुधार के बिना, डिकसेलरेशन पैरामीटर का मोनोपोल घटक ऋणात्मक (जो त्वरण का संकेत देता है) है, जो $\Lambda$CDM अपेक्षाओं के अनुरूप है। प्रोगेनर आयु सुधार लागू करने के बाद, मोनोपोल सभी परीक्षित फ्रेमों में धनात्मक मानों की ओर स्थानांतरित हो जाता है। उदाहरण के लिए, हबल डायग्राम (HD) फ्रेम में, $q_m$, $-0.14$से$+0.21$ हो जाता है।
• डायपोल ($\mathbf{q}_d$) की स्थिरता: सुधार के बाद डायपोल घटक का आयाम (amplitude) और दिशा सांख्यिकीय रूप से अपरिवर्तित रहती है। डायपोल स्थानीय बल्क फ्लो के साथ संरेखित रहता है और $z \sim 0.01$ ($\approx 30 h^{-1}$ Mpc) के पैमाने पर क्षय होता है, जो एक वैश्विक कॉस्मोलॉजिकल घटना के बजाय एक स्थानीय गतिक प्रभाव (kinematic effect) के अनुरूप है।
• मंदता का संकेत (Deceleration Indication): सुधारा गया डेटा त्वरित विस्तार का कोई संकेत नहीं दिखाता है। परिणाम वर्तमान में मंद होते ब्रह्मांड (decelerating Universe) के अनुरूप हैं।
• फ्रेम स्वतंत्रता: निष्कर्ष कि ब्रह्मांड मंद हो रहा है, हेलिओसेंट्रिक, लोकल ग्रुप, CMB, और हबल डायग्राम फ्रेमों में सत्य है, हालांकि फ्रेमों के बीच मोनोपोल के विशिष्ट संख्यात्मक मान थोड़े भिन्न होते हैं।

महत्व और दावे
यह शोध पत्र दावा करता है कि यदि दो कारकों पर विचार किया जाए: एक स्थानीय बल्क फ्लो के भीतर पर्यवेक्षक की स्थिति और SNe Ia प्रोगेनिटर आयु का रेडशिफ्ट-निर्भर विकास, तो SNe Ia से प्राप्त समदैशिक ब्रह्मांडीय त्वरण (isotropic cosmic acceleration) का प्रमाण भ्रामक हो सकता है।

लेखक तर्क देते हैं कि एक बार जब प्रोगेनिटर आयु पूर्वाग्रह को ठीक कर दिया जाता है, तो डिकसेलरेशन पैरामीटर का मोनोपोल घटक धनात्मक हो जाता है, जो मंदता (deceleration) का संकेत देता है। फलस्वरूप, वे निष्कर्ष निकालते हैं कि ब्रह्मांड में समदैशिक त्वरित विस्तार का कोई प्रमाण नहीं है जिसे कॉस्मोलॉजिकल कांस्टेंट ($\Lambda$) या सामान्य डार्क एनर्जी के रूप में आरोपित किया जा सके। पूर्ववर्ती विश्लेषणों में देखे गए "त्वरण" को अनियंत्रित प्रोगेनिटर आयु विकास और स्थानीय बल्क फ्लो द्वारा उत्पन्न डायपोल मॉड्यूलेशन के संयोजन के रूप में जिम्मेदार ठहराया गया है। लेखक नोट करते हैं कि हालांकि प्रोगेनिटर आयु पूर्वाग्रह का अस्तित्व अभी भी विवादित है (Wiseman et al. 2026 का हवाला देते हुए), इस सुधार का अनुप्रयोग पेंटियन+ डेटा की ब्रह्मांडीय व्याख्या को मौलिक रूप से बदल देता है।