Galactic microlensing by Lobo-Parsaei-Riazi phantom wormhole: Paczynski light curves and probabilistic features

तारों के बीच के विशाल, अंधेरे पड़ोस में, खगोलविदों को लंबे समय से संदेह रहा है कि अदृश्य वस्तुएं आकाशगंगा में तैर रही हो सकती हैं। इनमें से कुछ ब्लैक होल के रूप में जानी जाती हैं, जो मृत सितारों के अवशेष हैं जो प्रकाश को अपने भीतर कैद कर लेते हैं। अन्य सैद्धांतिक विचित्रताएं हैं जिन्हें वर्महोल (wormholes) कहा जाता है, जो अंतरिक्ष के ताने-बाने में सुरंगों की तरह हैं जो ब्रह्मांड के दूरस्थ क्षेत्रों को जोड़ सकते हैं। जबकि ब्लैक होल हमारे ब्रह्मांडीय भंडार का एक पुष्ट हिस्सा हैं, वर्महोल एक परिकल्पना बने हुए हैं, जो गुरुत्वाकर्षण के समीकरणों का एक समाधान है जिसे कभी प्रत्यक्ष रूप से देखा नहीं गया है। वैज्ञानिकों के लिए चुनौती यह है कि ब्लैक होल और वर्महोल दोनों पृष्ठभूमि के तारों के प्रकाश को समान तरीकों से मोड़ सकते हैं, जिससे वे एक दूर स्थित तारे के सामने से गुजरते समय लगभग एक जैसे दिखाई देते हैं। यह घटना, जिसे गुरुत्वाकर्षण माइक्रोलेंसिंग (gravitational microlensing) कहा जाता है, एक ब्रह्मांडीय आवर्धक लेंस की तरह कार्य करती है, जो एक अदृश्य वस्तु के पृथ्वी और तारे के बीच से गुजरने पर तारे को अस्थायी रूप से चमका देती है। वह प्रश्न जिसने शोधकर्ताओं को उलझा रखा है, वह यह है कि क्या इस चमकने के सूक्ष्म विवरण वास्तविक अदृश्य लेंस की प्रकृति को प्रकट कर सकते हैं, जिससे एक ब्लैक होल को वर्महोल से अलग पहचाना जा सके।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने लोबो-पारसेई-रियाज़ी मॉडल (Lobo-Parsaei-Riazi model) के रूप में ज्ञात एक विशिष्ट प्रकार के सैद्धांतिक वर्महोल पर ध्यान केंद्रित करके इस समस्या पर एक नया दृष्टिकोण अपनाया है। ये वस्तुएं 'फैंटम मैटर' (phantom matter) नामक एक अजीब प्रकार के पदार्थ द्वारा समर्थित होती हैं, जिसके बारे में माना जाता है कि यह ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार के लिए जिम्मेदार है। सामान्य पदार्थ के विपरीत, इस फैंटम पदार्थ के गुण असामान्य हैं जो एक वर्महोल को बिना ढहे खुला रखने में सक्षम बनाते हैं। शोधकर्ताओं ने ठीक से गणना करने का लक्ष्य रखा कि ऐसा वर्होल आकाश में चलते समय प्रकाश को कैसे मोड़ेगा, विशेष रूप से उन परिदृश्यों को देखते हुए जहाँ वर्होल हमारी अपनी आकाशगंगा में स्थित है और मिल्की वे के घने केंद्रीय उभार (central bulge) या पड़ोसी आकाशगंगा, लार्ज मैगेलैनिक क्लाउड (Large Magellanic Cloud) में तारों को लेंस बनाता है। उन्होंने केवल सबसे सरल मामले को ही नहीं देखा; उन्होंने प्रकाश के पथ की अत्यधिक विस्तृत गणना की, जिसमें उन सूक्ष्म सुधारों को भी शामिल किया गया जो महत्वपूर्ण हो जाते हैं जब प्रकाश वर्होल के बहुत करीब से गुजरता है।

अध्ययन द्रव्यमान वाले वर्होल्स और बिना द्रव्यमान वाले वर्होल्स के बीच एक स्पष्ट अंतर प्रकट करता है। द्रव्यमान वाले वर्होल्स के लिए, जो इस कार्य का मुख्य केंद्र हैं, लाइट कर्व्स—वे ग्राफ जो दिखाते हैं कि किसी तारे की चमक समय के साथ कैसे बदलती है—उन वक्रीय आकृतियों के समान हैं जो ब्लैक होल द्वारा उत्पन्न की जाती हैं। जैसे ही वर्होल एक तारे के सामने से गुजरता है, तारा चमक के शिखर तक बढ़ता है और फिर एक सुचारू, सममित वक्र (symmetric curve) में फीका पड़ जाता है। यह समानता इसलिए मौजूद है क्योंकि, इन विशाल वस्तुओं के लिए, प्रकाश को मोड़ने का प्राथमिक तरीका दूरी के व्युत्क्रम (inverse) के समानुपाती होता है, जो ब्लैक होल का भी एक साझा व्यवहार है। हालांकि, शोधकर्ताओं ने पाया कि वर्होल के गले (throat) का विशिष्ट आकार और इसके भीतर मौजूद फैंटम मैटर के गुण एक हल्का निशान छोड़ जाते हैं। चमक के शिखर के सटीक समय और सटीक ऊंचाई का विश्लेषण करके, सैद्धांतिक रूप से एक विशाल वर्होल को ब्लैक होल से अलग पहचानना संभव है, हालांकि यह अंतर सूक्ष्म है और इसके लिए बहुत सटीक माप की आवश्यकता होती है।

यदि वर्होल में कोई द्रव्यमान नहीं है, तो स्थिति नाटकीय रूप से बदल जाती है। इस द्रव्यमानहीन परिदृश्य में, प्रकाश का व्यवहार मौलिक रूप से भिन्न होता है। चमक के एक सुचारू, एकल शिखर के बजाय, लाइट कर्व में निकटतम पहुंच के क्षण में एक गिरावट या गर्त (dip or trough) विकसित हो जाता है। तारा चमक सकता है, फिर संक्षिप्त रूप से अपने सामान्य चमक से नीचे मंद हो सकता है, और फिर से चमक सकता है। लाइट कर्व में यह "गटर" (gutter) एक अनूठा संकेत है जो ब्लैक होल या द्रव्यमान वाले वर्होल्स द्वारा होने वाली माइक्रोलेंसिंग में दिखाई नहीं देता है। शोधकर्ताओं ने गणना की कि एक द्रव्यहीन वर्होल के लिए, यह गिरावट बहुत कम अवधि में होगी, जो केवल एक दिन के अंश तक चलेगी, जबकि द्रव्यमान वाला मामला एक बहुत लंबी घटना है। यह विशिष्ट विशेषता एक द्रव्यहीन वर्होल को पहचानने का एक संभावित तरीका प्रदान करती है यदि उसे कभी देखा जाए, क्योंकि कोई भी ब्लैक होल कभी भी ऐसी गिरावट पैदा नहीं करेगा।

लाइट कर्व के आकार के अलावा, टीम ने यह भी अनुमान लगाया कि ये घटनाएं कितनी बार हो सकती हैं और उन्हें देखने की कितनी संभावना है। उन्होंने माना कि ये वर्होल्स हमारी आकाशगंगा से बंधे हुए हैं, जो हमारे चारों ओर डार्क मैटर के हेलो (halo) में तैर रहे हैं। एक सरलीकृत मॉडल का उपयोग करते हुए, उन्होंने एक वर्होल के किसी पृष्ठभूमि तारे के सामने से गुजरने की संभावना और ऐसी घटनाओं के होने की दर की गणना की। परिणाम दर्शाते हैं कि हालांकि ये घटनाएं दुर्लभ हैं, लेकिन वर्तमान या भविष्य के सर्वेक्षणों के साथ इन्हें पहचानना असंभव नहीं है। किसी घटना को देखने की संभावना वर्होल के गले के आकार और फैंटम मैटर के विशिष्ट गुणों पर बहुत अधिक निर्भर करती है। बड़े वर्होल्स के लिए, पहचान की संभावना बढ़ जाती है, लेकिन घटनाएं क्षणिक रहती हैं। शोधकर्ताओं ने इस बात पर जोर दिया कि ये संख्याएँ केवल दृष्टांत के लिए हैं, जिसका उद्देश्य यह दिखाना है कि वर्होल के आकार और प्रकार के साथ संभावना कैसे बदलती है, न कि यह कि कितने पाए जाएंगे इसकी कोई निश्चित भविष्यवाणी करना।

यह कार्य इस बात को रेखांकित करता है कि जबकि वर्होल्स और ब्लैक होल एक-दूसरे की नकल कर सकते हैं, वे जुड़वां भाई नहीं हैं। यहाँ अध्ययन किए गए द्रव्यमान वाले वर्होल्स ब्लैक होल की तरह ही तारों को चमकाने के तरीके में व्यवहार करते हैं, लेकिन द्रव्यहीन संस्करण अपनी विशिष्ट चमक की गिरावट के साथ एक पूरी तरह से अलग संकेत देते हैं। यह अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि इसने कोई वर्होल खोज लिया है, न ही यह सिद्ध करता है कि वे अस्तित्व में हैं। इसके बजाय, यह प्रदान करता है कि क्या देखना है उसका एक विस्तृत मानचित्र। यदि खगोलविद कभी भी एक ऐसा माइक्रोलेंसिंग इवेंट देखते हैं जो चमक में गिरावट दिखाता है या जिसका लाइट कर्व इन फैंटम वर्होल्स के विशिष्ट भविष्यवाणियों से मेल खाता है, तो यह अंतरिक्ष के इन विलक्षण सुरंगों का पहला अवलोकनीय प्रमाण हो सकता है। तब तक, खोज जारी है, जो इन सैद्धांतिक ब्लूप्रिंट द्वारा निर्देशित है जो हमें बताते हैं कि ब्रह्मांड अपने सबसे छिपे हुए रहस्यों को कैसे प्रकट कर सकता है।