இருண்ட பொருள் என்றால் என்ன?

இருண்ட பொருள் என்றால் என்ன?

வானியல் மற்றும் அண்டவியல் துறைகளில், விஞ்ஞானிகளிடையே கவலையையும் உற்சாகத்தையும் ஒருசேரத் தூண்டும் பல நிகழ்வுகள் உள்ளன; அவற்றுள் ஒன்று "இருண்ட பொருள்" என்ற கருத்துரு. இந்தச் சொல் ஏதோ ஒரு அறிவியல் புனைகதைத் திரைப்படத்திலிருந்தோ அல்லது சதித்திட்ட நாவலிலிருந்தோ வந்ததைப் போலத் தோன்றலாம், ஆனால் இருண்ட பொருள் என்பது நமது பிரபஞ்சத்தில் ஆழமான தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் ஒரு பௌதிக உண்மையாகும். இருண்ட பொருள் என்றால் என்ன, நாம் அதை எவ்வாறு கண்டுபிடித்தோம், மற்றும் அண்டத்தைப் பற்றிய நமது புரிதலுக்கு இந்தக் கருத்துரு ஏன் மிகவும் முக்கியமானது என்பதை ஆராய்வதே இந்தக் கட்டுரையின் நோக்கமாகும்.

கருப்புப் பொருள் என்றால் என்ன?

இருண்ட பொருள் என்பது ஒளியைப் போல மின்காந்தக் கதிர்வீச்சை உமிழாத அல்லது அதனுடன் தொடர்பு கொள்ளாத ஒரு வகை பொருளாகும் . எனவே, இதைச் சாதாரண தொலைநோக்கிகள் மூலம் காண முடியாது. இந்தப் பொருள் இருளில் மூழ்கியிருப்பதால் 'இருண்டது' என்று அழைக்கப்படவில்லை, மாறாகப் பாரம்பரிய ஒளியியல் கருவிகளால் இதை நேரடியாகக் கண்டறிய முடியாது என்பதாலேயே அவ்வாறு அழைக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், கண்ணுக்குப் புலப்படாத போதிலும், நட்சத்திரங்கள் மற்றும் விண்மீன் திரள்கள் போன்ற சாதாரணப் பொருட்களின் மீது அது ஏற்படுத்தும் ஈர்ப்பு விளைவுகள் மூலம் இருண்ட பொருளின் இருப்பைக் கண்டறிய முடியும் .

இருண்ட பொருளின் கண்டுபிடிப்பின் வரலாறு

இருண்ட பொருள் என்ற கருத்து 20 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் முதன்முதலில் முன்மொழியப்பட்டது. 1930களில், வானியலாளர் ஃபிரிட்ஸ் ஸ்விக்கி, விண்மீன் திரள் கொத்துக்களில் (விண்மீன் திரள்களின் குழுக்கள்) உள்ள விண்மீன் திரள்கள், அவற்றின் நிறை கண்ணுக்குத் தெரியாத அளவுக்கு மிக வேகமாக நகர்வதைக் கவனித்தார். நம்மால் நிறையை மட்டுமே காண முடிந்தால், அந்தக் கொத்துக்கள் சிதற வேண்டும். ஸ்விக்கி, காணாமல் போன இந்த நிறையை ஜெர்மன் மொழியில் 'டன்கிள் மேட்டரி' அல்லது இருண்ட பொருள் என்று அழைத்தார்.

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு பின்னர் 1970-களில் வேரா ரூபின் மற்றும் கென்ட் ஃபோர்டு ஆகியோரால் உறுதி செய்யப்பட்டது. விண்மீன் திரள்களின் வெளிப்புற விளிம்புகளில் உள்ள நட்சத்திரங்களின் சுழற்சி வேகம், விண்மீன் திரள் மையத்திலிருந்து தூரம் அதிகரிக்கும்போது குறைவதில்லை என்பதை அவர்கள் கண்டறிந்தனர். நியூட்டனின் ஈர்ப்பு விதியின்படி, கூடுதல் ஈர்ப்பு விசையைச் செலுத்தும் மறைக்கப்பட்ட நிறை ஏதும் இல்லாத பட்சத்தில், தூரம் அதிகரிக்கும்போது சுழற்சி வேகம் குறைய வேண்டும். இதுவே சுழற்சி வேக வரம்பு அல்லது 'தட்டையான' சுழற்சி வளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது கருப்புப் பொருளின் இருப்புக்கு வலுவான சான்றை வழங்குகிறது.

இருண்ட பொருளின் இருப்புக்கான சான்றுகள்

1. விண்மீன் மண்டல சுழற்சி வேகம்
முன்னர் குறிப்பிட்டபடி, விண்மீன் திரள்களின் சுழற்சி வேகங்களில் உள்ள முரண்பாடுகள், கரும்பொருளின் இருப்புக்கான மிக வலுவான சான்றுகளில் சிலவற்றை வழங்குகின்றன. கரும்பொருள் இல்லாமல், தோற்ற நிறை பரவலானது கவனிக்கப்பட்ட சுழற்சி வேகங்களை விளக்க முடியாது.

2. ஈர்ப்பு லென்ஸ்
ஈர்ப்பு வளைவு எனும் நிகழ்வானது, ஒளியின் பாதையில் உள்ள விண்மீன் திரள்கள் அல்லது விண்மீன் திரள் கொத்துகள் போன்ற செறிவான நிறைகளால், தொலைதூரப் பொருட்களிலிருந்து வரும் ஒளி வளைவதாகும். ஈர்ப்பு வளைவு குறித்த ஆய்வுகள், இந்த விளைவை ஏற்படுத்தும் நிறையானது வெளித்தோற்றத்தில் தெரிவதை விட மிகவும் பெரியது என்பதைக் காட்டுகின்றன.

3. அண்டப் பின்னணி நுண்ணலை (CMB)
CMB என்பது எஞ்சிய கதிர்வீச்சு ஆகும் பிரபஞ்சம் முழுவதும் பரவியிருக்கும் பெருவெடிப்புCMB-இல் ஏற்படும் ஏற்ற இறக்கங்கள், பருப்பொருள் மற்றும் ஆற்றலின் பரவல் குறித்த முக்கியமான தகவல்களை வழங்குகின்றன. பிரபஞ்சம் WMAP மற்றும் பிளாங்க் போன்ற செயற்கைக்கோள்களிலிருந்து கிடைத்த ஆரம்ப தரவுகள், பருப்பொருளின் பெரும்பகுதி மின்காந்தக் கதிர்வீச்சுடன் இடைவினை புரிவதில்லை என்பதைக் காட்டின; இது மீண்டும் கரும்பொருளின் இருப்பை உணர்த்துகிறது.

இருண்ட பொருள் பற்றிய கோட்பாடுகள்

இந்த ஆதாரங்கள் அனைத்தும், பிரபஞ்சத்தை நிரப்பும் நம்பமுடியாத அளவிற்கு கனமான ஆனால் கண்ணுக்குப் புலப்படாத ஒன்றையே தொடர்ந்து சுட்டிக்காட்டுகின்றன . இருப்பினும், கரும்பொருளின் சரியான தன்மை ஒரு மர்மமாகவே உள்ளது. கரும்பொருள் என்றால் என்ன என்பதை விளக்கும் பல கோட்பாடுகள் உள்ளன:

1. இருண்ட பொருள் துகள்கள்
இதுவரை கண்டறியப்படாத துகள்களைக் கொண்டு கரும்பொருள் ஆனது என்பதே ஒரு முன்னணி கோட்பாடாகும். இந்தப் பிரிவில் உள்ள முன்னணி சாத்தியக்கூறுகள், பலவீனமாக இடைவினைபுரியும் பெரும் துகள்கள் (WIMPs) மற்றும் ஆக்சியான்கள் ஆகும். WIMPs என்பவை ஈர்ப்பு விசை மற்றும் பலவீனமான அணுக்கரு விசை மூலம் மட்டுமே இடைவினைபுரியும் கோட்பாட்டுத் துகள்கள் ஆகும், அதேசமயம் ஆக்சியான்கள் என்பவை துகள் இயற்பியலின் திட்ட மாதிரியில் உள்ள சில சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதற்காக முன்மொழியப்பட்ட மீயெளிதான துகள்கள் ஆகும்.

2. புவியீர்ப்பு விதியின் மாற்றம்
மற்றொரு, மிகவும் சர்ச்சைக்குரிய மாற்றுக்கருத்து என்னவென்றால், கரும்பொருள் என்பதே இல்லை என்பதும், ஆனால் நாம் தற்போது புரிந்துகொண்டுள்ள ஈர்ப்பு விதியில்தான் மாற்றம் தேவைப்படும் என்பதும் ஆகும். மாற்றியமைக்கப்பட்ட நியூட்டனின் இயக்கவியல் (MOND) மற்றும் டென்சர்-வெக்டர்-ஸ்கேலார் ஈர்ப்பு விசை கோட்பாடு (TeVeS) போன்ற கோட்பாடுகள், கரும்பொருளின் தேவையின்றி விண்மீன் திரள்களின் சுழற்சி வேகங்களை விளக்குவதற்காக ஈர்ப்பு விதியைத் திருத்தி அமைக்க முயற்சிக்கின்றன.

3. மச்சோக்கள்
MACHO-க்கள், அல்லது Massive Compact Halo Objects, என்பவை மிகவும் அடர்த்தியான ஆனால் அதிக ஒளியை உமிழாத பொருள்கள் ஆகும். கருந்துளைநியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் மற்றும் பழுப்பு குள்ளர்கள் எனப்படும் 'தோல்வியடைந்த' கோள்கள். இருப்பினும், ஈர்ப்பு முரண்பாடுகளைத் தீர்க்கத் தேவையான கரும்பொருளின் பெரும்பகுதியை விளக்குவதற்கு MACHO-க்கள் போதுமானதாக இல்லை என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன.

இருண்ட பொருள் ஏன் முக்கியமானது?

நவீன அண்டவியலில் கரும்பொருளின் முக்கியத்துவத்தை எவ்வளவு கூறினாலும் மிகையாகாது. விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் விண்மீன் திரள் கொத்துகள் போன்ற பிரபஞ்சத்தில் உள்ள பெரிய கட்டமைப்புகளின் உருவாக்கம் மற்றும் பரிணாம வளர்ச்சியில் கரும்பொருள் செல்வாக்கு செலுத்துகிறது . கரும்பொருள் இல்லாமல், விண்மீன் திரள்கள் உருவாகியிருக்க வாய்ப்பில்லை, அல்லது குறைந்தபட்சம் இன்று இருப்பது போல் நிலைத்திருக்காது.

1. பிரபஞ்சத்தின் கட்டமைப்பு: நாம் காணும் கட்டமைப்புகளின் உருவாக்கத்திற்குத் தேவையான ஈர்ப்பு விசையை வழங்குவதன் மூலம், பிரபஞ்சத்தைக் கட்டமைப்பதில் கரும்பொருள் ஒரு 'எஃகுச் சட்டகம்' போலச் செயல்படுகிறது.

2. ஆழமான புரிதல்: கரும்பொருள் என்றால் என்ன என்பதைக் கண்டறிவது, துகள் இயற்பியலில் புதிய பார்வைகளைத் திறந்துவிடக்கூடும்; ஒருவேளை அது புதிய இயற்பியல் விதிகள் உருவாக்கப்படுவதற்கும் வழிவகுக்கலாம்.

3. பிரபஞ்சத்தின் பரிணாமம்: பெருவெடிப்புக்குப் பிறகு பிரபஞ்சம் அதன் ஆரம்ப நிலையிலிருந்து தற்போதைய வடிவத்திற்கு எவ்வாறு பரிணமித்தது என்பது குறித்த ஒரு புரிதலைக் கரும்பொருள் வழங்குகிறது.

எதிர்கால சவால்கள் மற்றும் வாய்ப்புகள்

கரும்பொருள் குறித்த ஆராய்ச்சி பல சவால்களை எதிர்கொள்கிறது. அது ஒளியுடன் தொடர்பு கொள்ளாததால், அதைக் கண்டறிவது மிகவும் கடினமாக உள்ளது. அதிநவீன துகள் கண்டறியும் கருவிகளைப் பயன்படுத்தி கரும்பொருள் துகள்களைப் பிடிக்க எண்ணற்ற சோதனைகள் நடத்தப்பட்டுள்ளன, ஆனால் இதுவரை அதன் முடிவுகள் உறுதியற்றவையாகவே உள்ளன.

எதிர்காலத்தில், லார்ஜ் ஹேட்ரான் கொலைடர் (LHC) மற்றும் அட்வான்ஸ்டு லிகோ ஈர்ப்பு அலை ஆய்வகம் போன்ற புதிய கருவிகள், கரும்பொருளின் தன்மை மற்றும் இருப்பு குறித்து மேலும் பல தடயங்களை வழங்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. பல்வேறு விண்வெளி நிறுவனங்களால் உருவாக்கப்படும் எதிர்காலத் திட்டங்களும், இந்த மாபெரும் மர்மத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்கு நம்மை மேலும் நெருக்கமாகக் கொண்டுவரக்கூடிய புதிய தரவுகளை வழங்கக்கூடும்.

முடிவுரை

கரும்பொருள் என்பது பிரபஞ்சத்தின் கட்டமைப்பில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க அங்கமாகும். இது விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் பிற பெரிய கட்டமைப்புகளின் இயக்கவியல் மற்றும் பரிணாம வளர்ச்சியில் ஒரு முக்கியப் பங்கை வகிக்கிறது. இதை நேரடியாகக் காண முடியாவிட்டாலும், பல வானியல் நிகழ்வுகளில் காணப்படும் அதன் ஈர்ப்பு விளைவுகள் மூலம் அதன் இருப்பு நிரூபிக்கப்படுகிறது. தொடர்ச்சியான ஆராய்ச்சிகள் மற்றும் சோதனைகள் மூலம், ஒருநாள் கரும்பொருள் என்றால் என்ன, அது பிரபஞ்சத்தை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்ள முடியும் என்பதே நமது நம்பிக்கையாகும். அதுவரை, மனிதகுலத்தால் தீர்க்கப்பட வேண்டிய மிகவும் சுவாரஸ்யமான மர்மங்களில் ஒன்றாக கரும்பொருள் விளங்குகிறது.