छोटे तारे गुरुत्व में उछाल को नकारते हैं

ब्रह्मांड फैल रहा है, और उसके फैलने की मौजूदा दर एक संख्या से मापी जाती है जिसे हबल स्थिरांक कहते हैं। मुश्किल यह है कि मापों के दो परिवार अलग-अलग जवाब देते हैं। पास के तारों और सुपरनोवा पर आधारित माप — “दूरी की सीढ़ी” — ब्रह्मांडीय सूक्ष्मतरंग पृष्ठभूमि (ब्रह्मांड का सबसे पुराना प्रकाश) से निकाले गए मान से असहमत हैं, आँकड़ों के अनुसार लगभग 5 सिग्मा के स्तर पर। सूक्ष्मतरंग पृष्ठभूमि कम मान देती है। यही है हबल तनाव (Hubble tension), ब्रह्मांड विज्ञान की सबसे गंभीर समस्याओं में से एक।

कुछ व्याख्याएँ छिपी हुई त्रुटियों को दोष देती हैं। कुछ नई भौतिकी की माँग करती हैं। सबसे साहसी प्रस्तावों में से एक है “G-स्टेप” मॉडल: न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक G, जो गुरुत्व की ताक़त तय करता है, हाल के ब्रह्मांडीय अतीत में अचानक बदल गया था।

7.3 से 13 करोड़ साल पहले एक अचानक बदलाव

विचार यह है कि सुपरनोवा, जो ब्रह्मांडीय पैमाने का काम करते हैं, ऐसी चमक से चमकते हैं जो G पर निर्भर करती है। अगर किसी तारीख़ से पहले G अलग था, तो दूर के सुपरनोवा (जो बदलाव से पहले जैसे थे वैसे दिखते हैं) और पास के सुपरनोवा (बदलाव के बाद के) एक ही पैमाना नहीं रहेंगे, और फैलाव की दर ग़लत आँकी जाएगी। यहाँ दो संस्करणों की जाँच की गई है:

मूल मॉडल: 13 करोड़ साल पहले के उछाल से पहले गुरुत्व 11 प्रतिशत ज़्यादा तेज़;
विस्तारित मॉडल: 7.3 करोड़ साल पहले के उछाल से पहले 4 प्रतिशत ज़्यादा तेज़।

लंबी याददाश्त वाले तारे

हवाई विश्वविद्यालय के जेरेमी सैकस्टीन (Jeremy Sakstein) और पोर्ट्समाउथ विश्वविद्यालय के हैरी डेसमंड (Harry Desmond) को एक अप्रत्याशित गवाह मिला: लाल बौने, सबसे छोटे तारे, जिनका द्रव्यमान सूर्य के लगभग एक-तिहाई से कम होता है। ये तारे केंद्र से सतह तक मथे जाते रहते हैं और किसी भी गड़बड़ी पर बहुत सुस्ती से प्रतिक्रिया करते हैं। आकार में बदलाव के बाद उन्हें फिर से स्थिर होने में लगभग 10 करोड़ साल लगते हैं — कथित उछाल के बाद बीते समय जितना ही।

नतीजा, जिसे पहले काग़ज़-क़लम से और फिर एक तारकीय विकास कोड से निकाला गया: जो लाल बौना ज़्यादा तेज़ गुरुत्व में रहा हो और फिर G को आज के मान पर गिरते देखे, वह जल्दी फूल जाता है और फिर बहुत धीरे-धीरे सिकुड़ता है। आज भी वह अपने द्रव्यमान के हिसाब से थोड़ा ज़्यादा बड़ा होगा।

तराज़ू पर आठ तारे

जाँच के लिए, दोनों भौतिकविदों ने ग्रहण करने वाले युग्मक तारों (eclipsing binaries) में आठ लाल बौनों का इस्तेमाल किया — ऐसे तारा-जोड़े जो पृथ्वी से देखने पर एक-दूसरे के आगे से गुज़रते हैं, जिससे किसी भी तारे के लिए ज्ञात सबसे सटीक द्रव्यमान और त्रिज्याओं में से कुछ मिलते हैं। उन्होंने 0.1 से 0.31 सौर द्रव्यमान वाले तारे चुने, ऐसे जोड़ों में जो ज्वारीय प्रभावों को सीमित करने लायक़ दूरी पर हों।

एक उलझन: तारकीय धब्बे भी तारे को फुलाते हैं। लेखकों ने हर तारे पर धब्बों के फैलाव को शून्य से पूर्ण तक स्वतंत्र रूप से बदलने दिया, ताकि अगर संभव हो तो धब्बे किसी भी फुलाव को सोख सकें।

उछाल का कोई निशान नहीं

दोनों तारीख़ों के लिए, सबसे अच्छा मेल है ऐसा गुरुत्व जो कभी नहीं बदला। प्रस्तावित दोनों उछाल ख़ारिज होते हैं:

4 प्रतिशत, 7.3 करोड़ साल पहले: लगभग 3.1 सिग्मा पर ख़ारिज;
11 प्रतिशत, 13 करोड़ साल पहले: लगभग 4.0 सिग्मा पर ख़ारिज।

तारकीय धब्बे इस मॉडल को नहीं बचा सकते: इन उछालों के लिए, आठ में से चार तारों को पहले ही शून्य धब्बों की ज़रूरत है, और किसी तारे पर शून्य से कम धब्बे नहीं हो सकते।

एक भारी गवाह

लेखकों ने परखा कि नतीजा कितना नाज़ुक है। अगर तारकीय मॉडल त्रिज्याओं को व्यवस्थित रूप से 1 प्रतिशत ज़्यादा आँकते, तो ख़ारिज होना कमज़ोर पड़ता पर बना रहता। वे यह भी बताते हैं कि एक तारा, J2343+29, वज़न का बड़ा हिस्सा उठाता है: उसके बिना, ख़ारिज होने का स्तर 2.45 और 1.90 सिग्मा पर आ जाता है — फिर भी गुरुत्व में किसी बदलाव के पक्ष में कोई झुकाव नहीं।

यह अध्ययन हबल तनाव को हल नहीं करता। यह दायरा सीमित करता है: गुरुत्व में हाल के उछाल के ये दो संस्करण अब हमारी अपनी आकाशगंगा के तारों से टकराते हैं।