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Primordial black holes from a type-IIB/F theory inflaton potential

यह शोध पत्र एक टाइप-IIB/F स्ट्रिंग थ्योरी इन्फ्लेशन मॉडल का प्रस्ताव करता है जिसमें एक स्थानीयकृत गॉसियन बम्प (localized Gaussian bump) है जो एक अल्ट्रा-स्लो-रोल चरण को प्रेरित करता है, जो वक्रता शक्ति स्पेक्ट्रम (curvature power spectrum) को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाकर 10−6M⊙10^{-6}M_\odot द्रव्यमान वाले मौलिक ब्लैक होल और SKA संवेदनशीलता सीमा के भीतर संभावित रूप से पता लगाने योग्य स्केलर-प्रेरित गुरुत्वाकर्षण तरंगों को उत्पन्न करता है।

मूल लेखक: Chitrak Sarkar, Amitava Choudhuri, Buddhadeb Ghosh

प्रकाशित 2026-10-28
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मूल लेखक: Chitrak Sarkar, Amitava Choudhuri, Buddhadeb Ghosh

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

हमारे ब्रह्मांड के शुरुआती क्षणों में, शुरुआत के एक सेकंड के कुछ अंश बाद, अंतरिक्ष स्वयं विस्तार के एक अकल्पनीय काल से गुजरा जिसे 'कॉस्मिक इन्फ्लेशन' (ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति) के रूप में जाना जाता है। इस तीव्र खिंचाव ने ब्रह्मांड को सुव्यवस्थित किया और आज हम जो कुछ भी देखते हैं, जैसे कि आकाशगंगाओं से लेकर तारों तक, उनके लिए बीज बोए। हालाँकि, मुद्रास्फीति का सिद्धांत यह भी सुझाव देता है कि विशिष्ट, दुर्लभ परिस्थितियों में, ब्रह्मांड अत्यंत सघन पदार्थ के छोटे, घने गुच्छे बना सकता था जो तुरंत ब्लैक होल में बदल गए। इन्हें 'प्राइमोर्डियल ब्लैक होल्स' (आद्य ब्लैक होल) कहा जाता है। मरते हुए सितारों से बनने वाले ब्लैक होल्स के विपरीत, ये प्रारंभिक ब्रह्मांड की कच्ची ऊर्जा से पैदा हुए होते। दशकों से, वैज्ञानिक यह सोच रहे हैं कि क्या ये वस्तुएं अस्तित्व में हैं और क्या वे उस अदृश्य "डार्क मैटर" का हिस्सा बन सकती हैं जो आकाशगंगाओं को एक साथ थामे रखता है। चुनौती एक ऐसा भौतिक तंत्र खोजने की थी जो भौतिकी की हमारी वर्तमान समझ के नियमों को तोड़े बिना पर्याप्त संख्या में इन ब्लैक होल्स को बना सके।

बर्द्वमान विश्वविद्यालय, भारत के शोधकर्ताओं की एक टीम ने स्ट्रिंग थ्योरी (तार सिद्धांत) के एक विशिष्ट ढांचे का उपयोग करके इस समस्या पर एक नया दृष्टिकोण अपनाया है, जो 'थ्योरी ऑफ एवरीथिंग' का एक प्रमुख दावेदार है। उन्होंने एक "इन्फ्लैटन पोटेंशियल" नामक गणितीय परिदृश्य पर ध्यान केंद्रित किया, जो ब्रह्मांड के प्रारंभिक विस्तार को संचालित करने वाले ऊर्जा क्षेत्र का वर्णन करता है। अपने मॉडल में, उन्होंने इस क्षेत्र के एक ऐसे संस्करण से शुरुआत की जो आज हमारे द्वारा देखे जाने वाले ब्रह्मांड की सुचारू, बड़े पैमाने की संरचना की सफलतापूर्वक व्याख्या करता है। इस स्थापित मॉडल में, उन्होंने एक बहुत ही छोटा, स्थानीय विक्षोभ (डिस्टरबेंस) पेश किया। कल्पना कीजिए कि एक पहाड़ी की चिकनी ढलान पर अचानक एक छोटा, कोमल उभार आ जाए। शोधकर्ताओं की भाषा में, यह उभार स्ट्रिंग थ्योरी के छिपे हुए आयामों को परिभाषित करने वाले मौलिक ज्यामितीय आकारों में से एक को थोड़ा विकृत करके बनाया गया था। यह छोटा सा बदलाव केवल एक यादृच्छिक बदलाव नहीं था; इसे यह परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया था कि जब मुद्रास्फीति का सुचारू विस्तार एक अस्थायी, स्थानीय मंदी का सामना करता है, तो ब्रह्मांड कैसा व्यवहार करता है।

जब मुद्रास्फीति को चलाने वाला क्षेत्र इस उभार के ऊपर से गुजरता है, तो यह तेज नहीं होता या पूरी तरह से रुकता नहीं है; इसके बजाय, यह सामान्य से काफी अधिक धीमा हो जाता है। शोधकर्ता इसे "अल्ट्रा-स्लो-रोल" चरण कहते हैं। इस संक्षिप्त विराम के दौरान, ब्रह्मांड में होने वाले क्वांटम उतार-चढ़ाव, जो आमतौर पर सूक्ष्म और हानिरहित होते हैं, नाटकीय रूप से बढ़ जाते हैं। इसे एक बहती नदी के क्षणिक ठहराव के रूप में सोचें जो एक छोटी लहर को एक विशाल लहर में बदलने की अनुमति देता है। उनके सिमुलेशन में, इस प्रवर्धन (एम्प्लीफिकेशन) के कारण कुछ क्षेत्रों में पदार्थ का घनत्व औसत से कहीं अधिक उच्च स्तर तक पहुँच गया। जब ब्रह्मांड का विस्तार जारी रहा और ये सघन क्षेत्र अंततः दृश्य क्षितिज (ऑब्जर्वेबल होराइजन) में पुनः प्रवेश कर गए, तो उनके भीतर का गुरुत्वाकर्षण इतना शक्तिशाली हो गया कि वे तुरंत ब्लैक होल्स में बदल गए।

अध्ययन ने इन काल्पनिक ब्लैक होल्स के गुणों की बड़ी सटीकता के साथ गणना की। उन्होंने पाया कि यह प्रक्रिया लगभग पृथ्वी या बृहस्पति के द्रव्यमान के बराबर ब्लैक होल्स उत्पन्न करेगी, जो सितारों से बनने वाले ब्लैक होल्स की तुलना में बहुत छोटे आकार के होंगे। खगोलीय दृष्टि से ये वस्तुएं अविश्वसनीय रूप से हल्की होंगी, फिर भी वर्तमान समय तक जीवित रहने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान वाली होंगी। शोधकर्ताओं ने निर्धारित किया कि इन ब्लैक होल्स को वाष्पित होने में अकल्पनीय रूप से लंबा समय लगेगा, जो वर्तमान ब्रह्मांड की आयु से भी कहीं अधिक है। इसका अर्थ यह है कि यदि उन्हें उनके मॉडल द्वारा सुझाए गए आंकड़ों में बनाया गया था, तो वे आज भी मौजूद होंगे, और संभावित रूप से उस डार्क मैटर में योगदान दे सकते हैं जो ब्रह्मांड में व्याप्त है।

हालाँकि, इन वस्तुओं का अस्तित्व बाधाओं से मुक्त नहीं है। टीम ने अपने परिणामों की वास्तविक दुनिया के अवलोकनों के साथ जाँच की, विशेष रूप से 'माइक्रोलेंसिंग सर्वे' के डेटा को देखते हुए। ये सर्वेक्षण दूर के सितारों की अस्थायी चमक की खोज करते हैं जो पास से गुजरने वाली वस्तुओं के गुरुत्वाकर्षण के कारण होती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि उनके मॉडल के लिए आकाश में जो हम देखते हैं उसके साथ सुसंगत होने के लिए, प्राइमोर्डियल उतार-चढ़ाव का घनत्व एक विशिष्ट सीमा से नीचे रहना चाहिए। यदि उतार-चढ़ाव थोड़े भी अधिक शक्तिशाली होते, तो ब्लैक होल्स की प्रचुरता बहुत अधिक होती, जो माइक्रोलेंसिंग घटनाओं की कमी के विपरीत होती। उनकी गणना बताती है कि हालांकि ये ब्लैक होल्स अस्तित्व में हो सकते हैं, लेकिन वे कुल डार्क मैटर का केवल एक छोटा हिस्सा, लगभग 0.12 प्रतिशत, बनाएंगे, न कि इसके एकमात्र स्पष्टीकरण के रूप में।

इन ब्लैक होल्स के अलावा, अध्ययन भविष्य में इन विचारों का परीक्षण करने का एक संभावित तरीका भी बताता है। इन ब्लैक होल्स को बनाने की हिंसक प्रक्रिया स्पेसटाइम में तरंगें भी उत्पन्न करेगी जिन्हें 'ग्रेविटेशनल वेव्स' (गुरुत्वाकर्षण तरंगें) कहा जाता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि इन तरंगों की विशिष्ट आवृत्ति 'स्क्वायर किलोमीटर एरे' (SKA) की संवेदनशीलता सीमा के भीतर आती है, जो एक विशाल रेडियो टेलीस्कोप प्रोजेक्ट है और वर्तमान में विकसित किया जा रहा है। यह सुझाव देता है कि भविष्य के अवलोकन या तो इन तरंगों का पता लगाकर, इन प्राइमोर्डियल ब्लैक होल्स के अस्तित्व का पुख्ता प्रमाण प्रदान करेंगे, या इस विशिष्ट तंत्र को पूरी तरह से खारिज कर देंगे। यह कार्य एक ठोस मार्ग प्रदान करता है, जो इन मायावी वस्तुओं की खोज को शुद्ध सिद्धांत से दृश्य विज्ञान के क्षेत्र में ले जाता है।

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