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Isotropic deceleration and near-zero baseline acceleration in Pantheon+ supernovae: new arguments in the dark energy debate

यह शोध पत्र चार स्वतंत्र विखंडनों के माध्यम से 1564 पेंटियन+ (Pantheon+) टाइप Ia सुपरनोवा का विश्लेषण करता है ताकि एक लगभग शून्य आधार मंदन पैरामीटर (deceleration parameter) की रिपोर्ट की जा सके जो मानक $\Lambda$ CDM भविष्यवाणियों का खंडन करता है और द्विध्रुवीय अनिसोट्रॉपी (dipole anisotropy) के दावों को खारिज करता है, जिससे वर्तमान ब्रह्मांड संबंधी व्याख्याओं को चुनौती मिलती है।

मूल लेखक: Saibal Ray, Maxim Khlopov, Aritra Sanyal, Rikpratik Sengupta, Maxim Krasnov

प्रकाशित 2026-07-24

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Saibal Ray, Maxim Khlopov, Aritra Sanyal, Rikpratik Sengupta, Maxim Krasnov

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

महान ब्रह्मांडीय दौड़: क्या हम तेज़ हो रहे हैं या धीमे हो रहे हैं?

कल्पना कीजिए कि पूरा ब्रह्मांड एक विशाल, फैलता हुआ गुब्बारा है। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों ने सोचा कि यह गुब्बारा एक स्थिर गति से फूल रहा है, या शायद धीमा हो रहा है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण हर चीज़ को वापस खींच रहा था। लेकिन 1990 के दशक के अंत में, खगोलविदों ने कुछ चौंकाने वाला खोजा: गुब्बारा केवल फैल ही नहीं रहा है; यह तेज़ भी हो रहा है! ऐसा लग रहा है जैसे किसी ने एक छिपा हुआ 'टर्बो बटन' चालू कर दिया हो। ब्रह्मांड को अलग करने वाले इस रहस्यमय बल को "डार्क एनर्जी" (dark energy) कहा जाता है, और यह हमारे ब्रह्मांड की अधिकांश ऊर्जा बनाती है। इस ब्रह्मांडीय त्वरण को मापने के लिए, वैज्ञानिक "टाइप Ia सुपरनोवा" (Type Ia supernovae) का उपयोग करते हैं—ये फटने वाले तारे हैं जो मानक बल्बों की तरह काम करते हैं। चूंकि हम जानते हैं कि उन्हें वास्तव में कितना चमकीला होना चाहिए, इसलिए हम यह बता सकते हैं कि वे कितनी दूर हैं और जब उनका प्रकाश निकला था तब ब्रह्मांड कितनी तेज़ी से फैल रहा था।

हालाँकि, ब्रह्मांड को मापना कठिन है। ठीक वैसे ही जैसे किसी धावक का समय हवा या खराब जूतों से प्रभावित हो सकता है, इन फटने वाले सितारों का प्रकाश इस बात से प्रभावित हो सकता है कि वे तारे कितने पुराने थे या वे किस प्रकार की आकाशगंगा में रहते थे। हाल ही में, एक बहस छिड़ गई है: क्या ब्रह्मांड वास्तव में डार्क एनर्जी के कारण तेज़ हो रहा है, या हम केवल इन "खराब जूतों" के कारण डेटा को गलत पढ़ रहे हैं? कुछ वैज्ञानिकों का तर्क है कि यदि हम सितारों की आयु के लिए सुधार (correction) करें, तो ब्रह्मांड वास्तव में धीमा हो सकता है, न कि तेज़। यह शोध पत्र उसी उलझी हुई बहस में गहराई से उतरता है, और यह देखने के लिए कि कौन सच बोल रहा है, सुपरनोवा डेटा के एक विशाल संग्रह का उपयोग करता है।

ब्रह्मांडीय जासूसी कार्य

इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं की एक टीम ने "कॉस्मिक डिटेक्टिव" की भूमिका निभाई, जिसमें उन्होंने "पेंथियन+" (Pantheon+) नामक एक विशाल डेटासेट लिया, जिसमें 1,564 फटने वाले तारे (सुपरनोवा) शामिल हैं। वे यह परीक्षण करना चाहते थे कि ब्रह्मांड के व्यवहार के बारे में दो बहुत अलग विचार हैं। एक विचार, मानक "पाठ्यपुस्तक" वाला दृष्टिकोण, कहता है कि ब्रह्मांड ज़ोर से त्वरित (accelerating) हो रहा है। दूसरा, एक नया और अधिक विवादास्पद विचार, सुझाव देता है कि यदि हम सितारों की आयु का हिसाब रखें, तो ब्रह्मांड वास्तव में मंद (decelerating/धीमा) हो रहा है और "डार्क एनर्जी" की कहानी गलत हो सकती है।

शोधकर्ताओं ने केवल सितारों के पूरे समूह को एक साथ नहीं देखा। इसके बजाय, उन्होंने डेटा को चार अलग-अलग तरीकों से विभाजित किया ताकि यह देखा जा सके कि यदि आप स्थान या प्रकार के सितारों को बदलते हैं, तो क्या कहानी बदल जाती है। उन्होंने सितारों की जांच उनकी दूरी (रेडशिफ्ट), वे आकाश के किस हिस्से में थे, वे किस आकार की आकाशगंगा में रहते थे, और उनके रंग के आधार पर की।

बड़ी आश्चर्य की बात: "बेसलाइन" अजीब है
सबसे पहले, टीम ने सितारों की आयु के लिए कोई विशेष सुधार किए बिना डेटा को देखा। उन्हें कुछ अजीब मिला। ब्रह्मांड उतनी तेज़ी से तेज़ नहीं हो रहा था जितना कि मानक मॉडल भविष्यवाणी करता है। वास्तव में, "मंदता पैरामीटर" (deceleration parameter - एक संख्या जो हमें बताती है कि ब्रह्मांड तेज़ हो रहा है या धीमा) -0.062 आया। मानक मॉडल उम्मीद करता है कि यह लगभग -0.55 होगा। इसका मतलब है कि किसी भी नए सुधार को लागू करने से पहले ही, डेटा "परफेक्ट" डार्क-एनर्जी संचालित ब्रह्मांड की तस्वीर से मेल नहीं खा रहा था। यह एक ऐसे ब्रह्मांड के बहुत करीब था जो बस बिना किसी खास त्वरण के चल रहा है।

आयु सुधार का मोड़ (Age Correction Twist)
इसके बाद, उन्होंने एक विशिष्ट सुधार लागू किया जिसे अन्य वैज्ञानिकों (S25 सुधार के रूप में ज्ञात) द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जो इस बात का हिसाब रखता है कि तारे के मूल तंत्र की आयु उसकी चमक को कैसे बदल सकती है। जब उन्होंने ऐसा किया, तो संख्या नाटकीय रूप रूप से बदलकर +1.167 हो गई। एक धनात्मक (positive) संख्या का अर्थ है कि ब्रह्मांड धीमा हो रहा है (decelerating), न कि तेज़। इसने उस विवादास्पद विचार का समर्थन किया कि डार्क एनर्जी का अस्तित्व शायद नहीं है।

लेकिन रुकिए, एक पेंच है: "एनिसोट्रॉपी" (Anisotropy) परीक्षण
यहाँ यह शोध पत्र नई थ्योरी को वास्तव में चुनौती देता है। जिन वैज्ञानिकों ने "धीमे होने" वाली थ्योरी प्रस्तावित की थी (SRS26 के रूप में जानी जाती है), उनका तर्क था कि यह धीमापन हर जगह एक जैसा नहीं था। उन्होंने दावा किया कि ब्रह्मांड आकाश के एक दिशा (Cosmic Microwave Background dipole के अनुरूप) में दूसरी दिशा की तुलना में अधिक धीमा हो रहा है, जो कि डार्क एनर्जी के नकली होने का एक बड़ा संकेत होगा।

इस पेपर के लेखकों ने उस विशिष्ट दावे का परीक्षण करने के लिए आकाश को दो हिस्सों में विभाजित किया: एक तरफ जो "डाइपोल" दिशा की ओर है और दूसरी तरफ जो उससे विपरीत है।

परिणाम: उन्होंने पाया कि ब्रह्मांड दोनों तरफ लगभग एक समान मात्रा में धीमा हो रहा था।
- एक तरफ: +1.45
- दूसरी तरफ: +1.55

यह एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष है। यदि "धीमा होने" वाली थ्योरी एक दिशात्मक प्रभाव (जैसे ब्रह्मांड पर बहने वाली हवा) के कारण सच होती, तो संख्याएँ बहुत अलग होनी चाहिए थीं। इसके बजाय, वे लगभग समान थीं। यह सुझाव देता है कि यदि ब्रह्मांड धीमा हो रहा है, तो वह सभी दिशाओं में समान रूप से हो रहा है, जो "कोई डार्क एनर्जी नहीं" वाले खेमे के मुख्य तर्क का खंडन करता है।

अन्य जाँच: आकाशगंगाएँ और रंग
टीम ने यह भी जाँच की कि क्या परिणाम इस आधार पर बदलते हैं कि तारा किस आकार की आकाशगंगा में रहता है या तारे का रंग क्या है। उन्होंने पाया कि आयु सुधार के बिना, परिणाम बहुत बिखरे हुए थे (बड़ी आकाशगंगा बनाम छोटी आकाशगंगा, नीले तारे बनाम लाल तारे)। लेकिन आयु सुधार लागू करने के बाद, इन सभी विभिन्न समूहों के लिए परिणाम बहुत समान हो गए। यह सुझाव देता है कि सुधार डेटा को सुसंगत बनाने में अच्छा काम करता है, लेकिन यह पूरे डेटासेट को "धीमे होने" के निष्कर्ष की ओर धकेलता है।

इसका क्या अर्थ है?

यह पेपर एक "दोनों/और" वाली स्थिति है जो इस बहस को जटिल बनाती है।

यह मानक मॉडल को चुनौती देता है: डेटा, बिना किसी सुधार के भी, उस तीव्र त्वरण को नहीं दिखाता है जिसकी मानक "डार्क एनर्जी" मॉडल भविष्यवाणी करता है। यह अपेक्षा से बहुत कम है।
यह "कोई डार्क एनर्जी नहीं" मॉडल को चुनौती देता है: हालांकि डेटा आयु सुधार लागू करने पर एक धीमे होते ब्रह्मांड की ओर झुकता है, लेकिन यह "धीमापन" सभी दिशाओं में समान रूप से होता है। यह उस विशिष्ट तर्क को नष्ट कर देता कि धीमापन एक दिशात्मक प्रभाव (anisotropy) के कारण है, जो "कोई डार्क एनर्जी नहीं" वाले पक्ष के लिए प्रमाण का एक प्रमुख हिस्सा था।

संक्षेप में, लेखक सुझाव देते हैं कि वर्तमान डेटा बहुत उलझा हुआ है। यह न तो पूरी तरह से मानक "डार्क एनर्जी" कहानी में फिट बैठता है, और न ही यह "कोई डार्क एनर्जी नहीं" वाली कहानी में पूरी तरह फिट बैठता है क्योंकि "धीमा होना" उस अजीब, दिशात्मक तरीके से नहीं हो रहा है जैसा कि आलोचकों ने दावा किया था।

पेपर निष्कर्ष निकालता है कि हम अभी इस रहस्य को हल नहीं कर सकते। डेटा बहुत शोर भरा (noisy) है, और सुधार जटिल हैं। लेखक आशा करते हैं कि भविष्य में, रुबिन ऑब्जर्वेटरी (Rubin Observatory) इन फटने वाले सितारों के लगभग 1,00,000 उदाहरण खोजेगा। इतने बड़े डेटा के साथ, वैज्ञानिक अंततः यह बता पाएंगे कि क्या ब्रह्मांड वास्तव में तेज़ हो रहा है, धीमा हो रहा है, या हम पूरी तरह से पहेली का कोई हिस्सा भूल रहे हैं। फिलहाल, ब्रह्मांडीय दौड़ अभी भी इतनी करीबी है कि निर्णय लेना कठिन है।

तकनीकी सारांश: पेंटाथॉन+ (Pantheon+) सुपरनोवा में आइसोट्रोपिक मंदन (Isotropic Deceleration) और नगण्य आधारभूत त्वरण (Near-Zero Baseline Acceleration)

समस्या विवरण
यह शोध पत्र टाइप Ia सुपरनोवा (SNe Ia) डेटा की व्याख्या और मानक $\Lambda$ CDM कॉस्मोलॉजिकल मॉडल की वैधता के संबंध में चल रही बहस को संबोधित करता है। विशेष रूप से, यह दो परस्पर विरोधी हालिया तर्कों की जांच करता है:

SRS26 का तर्क: साह, रामेज़ और सरकार (SRS26) ने तर्क दिया कि पेंटाथॉन+ कैटलॉग पर प्रोगेनेटर आयु सुधार (जो सोन एट अल, S25 द्वारा प्रस्तावित किया गया था) लागू करने से ब्रह्मांडीय त्वरण का साक्ष्य समाप्त हो जाता है, जिससे मंदन पैरामीटर $q_0$ धनात्मक मानों की ओर स्थानांतरित हो जाता है। इसके अलावा, SRS26 ने दावा किया कि यह मंदन संकेत CMB बल्क फ्लो के साथ संरेखित एक मजबूत द्विध्रुव (dipole) प्रदर्शित करता है, जो आइसोट्रोपिक डार्क एनर्जी के साथ असंगत अनिसोट्रॉपी (anisotropy) का सुझाव देता है।
W26 का खंडन: वांग एट अल (W26) ने प्रतिवाद किया कि S25 सुधार प्रोगेनेटर आयु विकास का अति-अनुमान लगाता है और मानक SALT2 कैलिब्रेशन पहले से ही इन प्रभावों को नियंत्रित करता है, जिसका अर्थ है कि ऐसे सुधारों के बिना मानक $\Lambda$ CDM त्वरण को पुनः प्राप्त किया जाना चाहिए।

लेखक नोट करते हैं कि पिछले किसी भी अध्ययन ने रेडशिफ्ट बिन, आकाश के गोलार्द्धों, होस्ट गैलेक्सी द्रव्यमान या सुपरनोवा रंगों के माध्यम से मंदन पैरामीटर का व्यवस्थित अपघटन (decomposition) नहीं किया है। यह शोध पत्र इन तनावों को हल करने के उद्देश्य से पेंटाथॉन+ नमूने पर चार स्वतंत्र अपघटन करने का लक्ष्य रखता है।

कार्यप्रणाली (Methodology)
लेखक पेंटाथॉन+ कैतालॉग से 1,564 SNe Ia के एक उपसमुच्चय (subset) का उपयोग करते हैं (रेडशिफ्ट रेंज $0.00937 < z_{hel} \le 0.8$ ), जिसमें SALT2 पैरामीटर ( $m_B, x_1, c$ ), होस्ट स्टेलेर मास और आकाश के निर्देशांक सुरक्षित रखे गए हैं। विश्लेषण में शामिल है:

बेसलाइन फिट (Baseline Fit): बिना किसी प्रोगेनेटर आयु सुधार के मानकीकृत दूरी मॉडुलस $\mu_{SN}$ पर कॉस्मोग्राफिक ल्यूमिनोसिटी डिस्टेंस समीकरण को फिट करना।
S25 सुधार: S25 द्वारा प्रस्तावित $\Delta m(z) = \Delta \text{age}(z) \times 0.030 \text{ mag Gyr}^{-1}$ परिमाण सुधार को लागू करना, जैसा कि S25 द्वारा उपयोग किया गया था और SRS26 द्वारा उपयोग किया गया था।
चार स्वतंत्र अपघटन:
1. रेडशिफ्ट बिन्स (Redshift Bins): नमूने को पांच रेडशिफ्ट अंतरालों में विभाजित करना।
2. आकाश के गोलार्द्ध (Sky Hemispheres): CMB द्विध्रुव दिशा (द्विध्रुव बनाम एंटी-द्विध्रुव) और सेलेस्टियल नॉर्थ/साउथ के आधार पर नमूने को विभाजित करना।
3. होस्ट गैलेक्सी मास: कैनोनिकल थ्रेसहोल्ड $\log(M_*/M_\odot) = 10$ पर विभाजन।
4. सुपरनोवा कलर: माध्य रंग $c_{med} = -0.031$ पर विभाजन।
सांख्यिकीय दृष्टिकोण: $\chi^2$ को न्यूनतम करते हुए पैरामीटर्स ( $H_0, q_0, M, \alpha, \beta$ ) का अनुमान लगाया जाता है, जिसमें एक समान फोटोमेट्रिक अनिश्चितता ( $\sigma = 0.15$ mag) मानी गई है। $q_0=0$ के सापेक्ष परिणामों की सार्थकता 'लाइक्लीहुड रेश्यो' के माध्यम से कंप्यूट की जाती है। लेखक स्पष्ट रूप से पूर्ण कोवेरिएंस मैट्रिक्स के बजाय एक सरलीकृत अनिश्चितता मॉडल के उपयोग को नोट करते हैं, और परिणामों को सटीक भौतिक मूल्यों के बजाय दिशात्मक संकेतकों (त्वरण बनाम मंदन) के रूप में मानते हैं।

मुख्य परिणाम

बेसलाइन मंदन (Baseline Deceleration): बिना किसी आयु सुधार के, पूर्ण नमूना एक बेसलाइन मंदन पैरामीटर $q_m = -0.062$ देता है। यह $\Lambda$ CDM की अपेक्षा $-0.55$ से दस गुना कम ऋणात्मक है, जो यह दर्शाता है कि मानक SALT2 प्रक्रिया अपेक्षित ब्रह्मांडीय त्वरण को पूरी तरह से पुनः प्राप्त नहीं करती है, यहाँ तक कि S25 सुधार लागू करने से पहले भी।
S25 सुधार का प्रभाव: S25 सुधार वैश्विक $q_m$ को $+1.167$ पर स्थानांतरित कर देता है, जो SRS26 के दावे का समर्थन करता है कि ब्रह्मांड मंदन की अवस्था में है।
रेडशिफ्ट निर्भरता (परीक्षण A): S25 सुधार गैर-समान रूप से कार्य करता है। जबकि यह $z \in [0.10, 0.20]$ बिन को मंदन ( $q_m = +1.78$ ) से त्वरण ( $q_m = -0.41$ ) में बदल देता है, यह अन्य बिन्स में मंदन को और मजबूत करता है। यह गैर-मोनोटोनिक व्यवहार एक सरल, समान खगोलीय व्यवस्थित त्रुटि (astrophysical systematic error) की परिकल्पना का खंडन करता है।
मंदन की आइसोट्रॉपी (परीक्षण B): SRS26 के अनिसोट्रॉपी के दावे के विपरीत, आकाश गोलार्द्ध परीक्षण से पता चलता है कि मंदन का संकेत आइसोट्रोपिक है। द्विध्रुव गोलार्द्ध $q_m = +1.45$ देता है, जबकि एंटी-द्विध्रुव गोलार्द्ध $q_m = +1.55$ देता है। एंटी-द्विध्रुव वास्तव में मामूली रूप से अधिक मंदन दिखाता है, जो सीधे तौर पर CMB बल्क फ्लो के साथ संरेखण को खारिज करता है।
उप-जनसंख्याओं का समरूपीकरण (परीक्षण C और D): S25 सुधार पूर्व में विसंगत उप-जनसंख्याओं को समरूप बनाता है। सुधार के बिना, लो/हाई मास होस्ट और ब्लू/रेड SNe काफी भिन्न $q_m$ मान प्रदान करते हैं। सुधार के बाद, ये मान अभिसरित होते हैं ( $मास के लिए$ q_m \approx +1.75$, $कलर के लिए$ q_m \approx +1.53$), जो यह सुझाव देता है कि सुधार एक भौतिक खगोलीय पूर्वाग्रह (bias) को हटा देता है।

महत्व और दावे
यह शोध पत्र दोनों W26 और SRS26 स्थितियों को चुनौती देने का दावा करता है, और पेंटाथॉन+ डेटा का एक सूक्ष्म दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है:

W26 के विरुद्ध: डेटा बेसलाइन विश्लेषण में मानक $\Lambda$ CDM त्वरण ( $q_0 \approx -0.55$ ) की प्राप्ति का समर्थन नहीं करता है, जो यह सुझाव देता है कि मानक अंशांकन (calibration) देखे गए संकेत को समझाने के लिए अपर्याप्त हो सकता है।
SRS26 के विरुद्ध: हालांकि S25 सुधार एक मंदन ब्रह्मांड की ओर ले जाता है, लेकिन यह संकेत आइसोट्रोपिक है, न कि अनिसोट्रोपिक। SRS26 द्वारा पहचाना गया द्विध्रुव संभवतः पेंटाथॉन+ सर्वेक्षण ज्यामिति का एक आर्टिफैक्ट (artifact) है, न कि कोई ब्रह्मांडीय अनिसोट्रॉपी।
डार्क एनर्जी के निहितार्थ: यदि आइसोट्रोपिक मंदन का संकेत सुदृढ़ है, तो यह उन स्पष्टीकरणों का पक्ष लेता है जो सभी दिशाओं में समान रूप से कार्य करते हैं, जैसे कि डार्क एनर्जी समीकरण अवस्था $w(z)$ का वास्तविक विकास या इनहोमोजेनिटी-संचालित बैक रिएक्शन, न कि अनिसोट्रोपिक व्यवस्थित त्रुटियां या पसंदीदा-फ्रेम उल्लंघन।
प्रारंभिक ब्रह्मांड के साथ निरंतरता: लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि विलंब-काल के विस्तार इतिहास (late-time expansion history) के किसी भी संशोधन को बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस (BBN) और बैरियन घनत्व ( $\Omega_b h^2$ ) पर CMB बाधाओं के साथ संगत रहना चाहिए, जो उत्कृष्ट सहमति में बने हुए हैं।

लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि हालांकि वर्तमान डेटा डार्क एनर्जी क्षेत्र में एक तनाव प्रस्तुत करता है, एक निर्णायक समाधान के लिए पूर्ण कोवेरिएंस उपचार और रुबिन वेधशाला LSST से अपेक्षित काफी बड़े नमूने के आकार की आवश्यकता होगी, जो व्यवस्थित प्रभावों को सीधे मापने के लिए पर्याप्त सांख्यिकीय शक्ति प्रदान करेगा।

महान ब्रह्मांडीय दौड़: क्या हम तेज़ हो रहे हैं या धीमे हो रहे हैं?

ब्रह्मांडीय जासूसी कार्य

इसका क्या अर्थ है?

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