गुरुत्वाकर्षण की अब तक की सबसे बड़ी जांच: न्यूटन का नियम अब भी सही, डार्क मैटर के पक्ष को मिली मज़बूती

आकाशगंगाओं के बाहरी हिस्सों के तारे, और आकाशगंगा समूहों के भीतर घूमती आकाशगंगाएं, मानक गुरुत्वाकर्षण के हिसाब से उनके दिखाई देने वाले द्रव्यमान से कहीं ज़्यादा तेज़ गति से चलती हैं। इस पहेली ने भौतिकविदों को यह सोचने पर मजबूर किया है कि क्या ब्रह्मांड में बड़ी मात्रा में अदृश्य 'डार्क मैटर' मौजूद है, या फिर बहुत बड़े पैमानों पर गुरुत्वाकर्षण के समीकरणों को ही बदलने की ज़रूरत है। पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के रिसर्च एसोसिएट पैट्रीशियो ए. गैलार्डो के नेतृत्व वाली टीम ने अब तक की सबसे बड़ी पैमाने की गुरुत्वाकर्षण जांच के ज़रिए इस सवाल का जवाब खोजा है।

मुख्यतः पेन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित अटाकामा कॉस्मोलॉजी टेलीस्कोप (ACT) का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने सैकड़ों मिलियन प्रकाश-वर्ष दूर स्थित आकाशगंगा समूहों में गुरुत्वाकर्षण के व्यवहार का अध्ययन किया। उन्होंने बिग बैंग के करीब 3,80,000 साल बाद निकली प्राचीन रोशनी, कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) का विश्लेषण किया। यह रोशनी जब लाखों आकाशगंगा समूहों से होकर गुज़रती है, तो उन समूहों की गति से इसमें सूक्ष्म बदलाव आते हैं। इस असर ने टीम को यह मापने में मदद की कि ब्रह्मांड की कुछ सबसे बड़ी संरचनाओं पर गुरुत्वाकर्षण कितनी ताकत से काम करता है।

फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित नतीजों में पाया गया कि दूरी बढ़ने के साथ गुरुत्वाकर्षण की ताकत घट जाती है। यह घटना लगभग वैसे ही होती है जैसा 17वीं सदी में न्यूटन के व्युत्क्रम-वर्ग नियम और आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत ने बताया था। यदि लुप्त द्रव्यमान की व्याख्या मॉडिफाइड न्यूटोनियन डायनामिक्स (MOND) जैसे किसी संशोधित-गुरुत्वाकर्षण मॉडल से होती, तो मापों में दूरी के साथ गुरुत्वाकर्षण और धीरे-धीरे घटता दिखना चाहिए था। टीम को ऐसा कुछ नहीं मिला।

गुरुत्वाकर्षण मानक सिद्धांत के अनुसार ही व्यवहार करता पाया गया। इसलिए यह अध्ययन इस तर्क को मज़बूत करता है कि आकाशगंगाओं और आकाशगंगा समूहों में दिखने वाले अतिरिक्त गुरुत्वाकर्षण खिंचाव की वजह गुरुत्वाकर्षण के नियमों का गलत होना नहीं, बल्कि एक अदृश्य घटक, डार्क मैटर है। गैलार्डो के अनुसार, यह अध्ययन इस सबूत को मज़बूत करता है कि ब्रह्मांड में डार्क मैटर मौजूद है, लेकिन यह अब भी नहीं बताता कि वह घटक किस चीज़ से बना है। कई देशों के 40 से अधिक शोधकर्ताओं ने इस अध्ययन में योगदान दिया।