डार्क मैटर (Dark Matter)-

[Atul Kaviraje]

डार्क मैटर (Dark Matter)-

डार्क मॅटर, किंवा श्याम पदार्थ, एक रहस्यमय पदार्थ आहे जो विश्वाचा जवळपास 85% भाग बनवतो, परंतु तो थेट पाहता येत नाही.  हा पदार्थ प्रकाश उत्सर्जित करत नाही, शोषत नाही किंवा परावर्तित करत नाही. त्याचा शोध केवळ त्याच्या गुरुत्वाकर्षण प्रभावामुळे लागतो, जो आकाशगंगा आणि आकाशगंगा समूहांच्या गतीवर होतो. हा विश्वात एका अदृश्य, परंतु शक्तिशाली, "ढाच्या" (scaffolding) सारखे कार्य करतो, जो आकाशगंगांना एकत्र बांधून ठेवतो.

1. डार्क मॅटरची व्याख्या आणि ओळख
डार्क मॅटर हा असा पदार्थ आहे जो इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्पेक्ट्रमच्या कोणत्याही भागातील प्रकाशाशी संवाद साधत नाही. याचा अर्थ तो रेडिओ तरंग, एक्स-रे किंवा दृश्यमान प्रकाशाने पाहता येत नाही.

शास्त्रज्ञांनी 1930 च्या दशकात त्याची ओळख तेव्हा केली, जेव्हा त्यांनी पाहिले की आकाशगंगांच्या बाहेरील बाजूचे तारे आणि वायू इतक्या वेगाने फिरत होते की ते त्यांच्या दृश्यमान वस्तुमानांच्या (visible mass) गुरुत्वाकर्षणातून बाहेर पडले असते. हे रहस्य सोडवण्यासाठी, शास्त्रज्ञांनी असा निष्कर्ष काढला की तेथे एक अदृश्य पदार्थ असणे आवश्यक आहे जो अतिरिक्त गुरुत्वाकर्षण प्रदान करतो.

2. डार्क मॅटरच्या अस्तित्वाचे पुरावे
डार्क मॅटरच्या अस्तित्वाचे अनेक ठोस पुरावे आहेत, जे विविध खगोलीय घटनांमधून मिळाले आहेत.

आकाशगंगांचे घूर्णन: आकाशगंगांच्या बाहेरील बाजूच्या ताऱ्यांची गती, त्यांच्या केंद्राजवळच्या ताऱ्यांच्या गतीसारखीच असते. हे तेव्हाच शक्य आहे, जेव्हा आकाशगंगांमध्ये दृश्यमान वस्तुमानापेक्षा खूप जास्त पदार्थ उपस्थित असेल.

गुरुत्वाकर्षण लेन्सिंग (Gravitational Lensing): डार्क मॅटरचे मोठे समूह प्रकाशाला वळवतात, ज्यामुळे दूरच्या वस्तूंना विकृत प्रतिमा मिळतात.  हा प्रभाव आईनस्टाईनच्या सामान्य सापेक्षता सिद्धांताची पुष्टी करतो.

आकाशगंगा समूहांची गती: आकाशगंगा समूहांमध्ये, वैयक्तिक आकाशगंगा इतक्या वेगाने फिरतात की त्या एकमेकांपासून दूर जाऊ शकतात. डार्क मॅटरचे गुरुत्वाकर्षण या समूहांना एकत्र बांधून ठेवते.

3. डार्क मॅटरची रचना आणि स्वरूप
डार्क मॅटरचे स्वरूप अजूनही एक रहस्य आहे. शास्त्रज्ञांना वाटते की तो अज्ञात प्रकारच्या प्राथमिक कणांपासून (elementary particles) बनलेला आहे.

WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles): ही एक प्रमुख परिकल्पना आहे. WIMPs असे कण आहेत जे केवळ गुरुत्वाकर्षण आणि कमकुवत अणू बल (weak nuclear force) यांच्याशी संवाद साधतात.

एक्सिऑन्स (Axions): ही आणखी एक परिकल्पना आहे. एक्सिऑन्स खूप हलके कण असतात जे एका काल्पनिक बलाशी संवाद साधतात.

MACHOs (Massive Compact Halo Objects): ही परिकल्पना आता कमी मानली जाते. MACHOs मध्ये ब्लॅक होल, न्यूट्रॉन तारे किंवा ब्राउन ड्वार्फ सारखे मोठे खगोलीय पिंड समाविष्ट असू शकतात, परंतु त्यांची संख्या डार्क मॅटरच्या प्रमाणाला स्पष्ट करण्यासाठी पुरेशी नाही.

4. डार्क मॅटर विरुद्ध डार्क एनर्जी
डार्क मॅटर आणि डार्क एनर्जी हे अनेकदा गोंधळात टाकणारे विषय आहेत, परंतु ते पूर्णपणे वेगळे आहेत.

डार्क मॅटर: विश्वाचा विस्तार कमी करणारा गुरुत्वाकर्षण बल आहे. तो विश्वाचा 27% भाग आहे.

डार्क एनर्जी: विश्वाचा विस्तार गतिमान करणारा एक काल्पनिक बल आहे. तो विश्वाचा 68% भाग आहे.

5. डार्क मॅटरचे विश्वाच्या निर्मितीतील योगदान
डार्क मॅटर विश्वाच्या निर्मिती आणि संरचनेच्या विकासात एक महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतो.

आकाशगंगांची निर्मिती: शास्त्रज्ञांना वाटते की डार्क मॅटरचे मोठे गट (clumps) आधी तयार झाले. या गटांच्या गुरुत्वाकर्षणाने सामान्य पदार्थ (ordinary matter) स्वतःकडे खेचले, ज्यामुळे तारे आणि आकाशगंगांची निर्मिती झाली.

विश्वाचा ढाचा: डार्क मॅटर एक अदृश्य जाळे (cosmic web) तयार करतो, ज्यात आकाशगंगा आणि आकाशगंगा समूह स्थित आहेत.

6. डार्क मॅटरचा शोध घेण्याचे प्रयत्न
शास्त्रज्ञ डार्क मॅटरचा शोध घेण्यासाठी विविध प्रयोग करत आहेत.

भूमिगत प्रयोग (Underground Experiments): हे प्रयोग डार्क मॅटर कणांचा शोध घेण्यासाठी पृथ्वीच्या पृष्ठभागाखाली स्थित आहेत.

लार्ज हॅड्रॉन कोलाइडर (LHC): CERN मध्ये, शास्त्रज्ञ डार्क मॅटरचे कण तयार करण्याचा प्रयत्न करत आहेत.

अंतराळ-आधारित दुर्बिणी (Space-based Telescopes): या दुर्बिणी गुरुत्वाकर्षण लेन्सिंग आणि इतर खगोलीय प्रभावांचा अभ्यास करतात.

7. डार्क मॅटर आणि विश्वाचे भविष्य
डार्क मॅटरचे प्रमाण विश्वाचे भविष्य ठरवण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते.

जर डार्क मॅटरचे प्रमाण खूप जास्त असेल, तर विश्वाचा विस्तार कमी होईल आणि शेवटी "बिग क्रंच" मध्ये संकुचित होईल.

जर डार्क एनर्जी प्रभावी राहिली, तर विश्वाचा विस्तार कायमचा होत राहील, ज्याला "बिग फ्रीज" म्हणतात.

8. डार्क मॅटरचा मराठीत सारांश
डार्क मॅटर एक अदृश्य, रहस्यमय पदार्थ आहे जो विश्वाचा मोठा भाग बनवतो. तो थेट पाहता येत नाही, उलट त्याच्या गुरुत्वाकर्षण प्रभावामुळे त्याचा शोध लागतो. तो आकाशगंगांना एकत्र बांधून ठेवण्यात आणि विश्वाची रचना तयार करण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतो. त्याचा शोध घेण्यासाठी जगभरात वैज्ञानिक प्रयत्न सुरू आहेत, परंतु त्याचे वास्तविक स्वरूप अजूनही एक कोडे आहे.

--संकलन
--अतुल परब
--दिनांक-04.09.2025-गुरुवार.
===========================================