आकाशगंगाओं को मोड़ने वाले किसी छिपे बल का कोई निशान नहीं

ब्रह्मांड के विस्तार के हाल के माप एक स्थिर ब्रह्मांडीय नियतांक के बजाय समय के साथ बदलती डार्क एनर्जी की गुंजाइश छोड़ते हैं। एक प्रस्तावित व्याख्या यह है कि डार्क एनर्जी डार्क मैटर से परस्पर क्रिया करती है। इससे भौतिकी का एक स्तंभ, तुल्यता का सिद्धांत, टूट जाएगा, जो कहता है कि हर चीज़ एक ही तरह गिरती है, लेकिन केवल डार्क सेक्टर में।

ऐसे मॉडल एक पाँचवाँ बल पैदा करते हैं जो केवल डार्क मैटर पर काम करता है। तुल्यता सिद्धांत के प्रयोगशाला परीक्षण 10¹³ से 10¹⁵ में एक भाग तक पहुँचते हैं, लेकिन अपनी बनावट के कारण वे ऐसे बल को नहीं देख सकते जो साधारण पदार्थ को अनदेखा करता है। अब तक की सबसे अच्छी सीमाएँ ब्रह्मांड विज्ञान से आई थीं, गुरुत्वाकर्षण के कुछ हज़ारवें हिस्से पर, और ताज़ा आँकड़ों की कुछ व्याख्याएँ तो इतने आकार के बल के पक्ष में भी जाती हैं।

पीछे छूटी डिस्क

Harry Desmond (पोर्ट्समाउथ विश्वविद्यालय) और Pedro G. Ferreira (ऑक्सफ़ोर्ड विश्वविद्यालय) इसे आकाशगंगाओं के भीतर खोजते हैं। एक सर्पिल आकाशगंगा तारों और गैस की एक डिस्क है जो डार्क मैटर के कहीं बड़े प्रभामंडल के भीतर बैठी है। अगर कोई पाँचवाँ बल प्रभामंडल को पड़ोसी संरचनाओं की ओर खींचे लेकिन तारों को नहीं, तो प्रभामंडल आगे बढ़ जाता है और डिस्क कुछ दसियों पारसेक पीछे रह जाती है।

डिस्क प्रभामंडल से बँधी रहती है, लेकिन प्रभामंडल का वापस खींचने वाला बल बाहरी हिस्सों की ओर कमज़ोर पड़ता जाता है। इसलिए बाहरी तारों को भीतरी तारों से ज़्यादा खिसकना पड़ता है, और डिस्क U आकार में मुड़ जाती है, यानी एक कटोरा जो बल से उल्टी दिशा में खुलता है। कटोरे की गहराई बल की तीव्रता के ठीक समानुपाती होती है।

केवल डार्क मैटर पर लगने वाला बल डिस्क को कैसे मोड़ता है: प्रभामंडल खिंच जाता है (हरा तीर), डिस्क केंद्र से हटकर टिकती है और U आकार में मुड़ जाती है। — चित्र 1, Desmond & Ferreira (2026), arXiv:2610.24618, CC BY 4.0.

किनारे से दिखती हज़ारों डिस्कें

अनुमानित मोड़ किसी एक आकाशगंगा में देखने के लिए बहुत छोटा है, और असली आकाशगंगाएँ कई साधारण कारणों से विकृत होती हैं। इसलिए परीक्षण सांख्यिकीय है। लेखकों ने स्लोन डिजिटल स्काई सर्वे की तस्वीरों में किनारे से दिखती 3,968 डिस्कों की मध्य-रेखा मापी, ऐसे माप से जो केवल U-आकार के मोड़ों पर प्रतिक्रिया देता है और सर्पिल आकाशगंगाओं में आम S-आकार के मोड़ों को अनदेखा करता है।

290 मेगापारसेक तक के स्थानीय ब्रह्मांड के पदार्थ के एक नक्शे से उन्होंने हर आकाशगंगा के लिए उस पाँचवें बल की दिशा और तीव्रता की गणना की जो उसे महसूस होता। अगर बल मौजूद होता, तो मोड़ इन अनुमानों के साथ एक रेखा में आ जाते।

ऐसा नहीं होता। मापे गए मोड़ अनुमानित सहसंबंध का कोई संकेत नहीं दिखाते, और यहाँ तक कि बहुत हल्का-सा उल्टी दिशा में झुकते हैं, एक ऐसा प्रभाव जिसे लेखक लगभग पूरी तरह एक ही आकाशगंगा से जोड़ते हैं, जिसकी तस्वीर में अग्रभूमि का एक तारा छूट गया था।

तीन गुना सख़्त सीमा

नतीजा एक ऊपरी सीमा है: 8 मेगापारसेक और उससे अधिक की परास (रेंज) के लिए, पाँचवाँ बल गुरुत्वाकर्षण के 7.7 × 10⁻⁴ (95% विश्वसनीयता) से कमज़ोर होना चाहिए। अपनी मान्यताओं के पंद्रह रूपांतरों को परखने के बाद, लेखक 1.7 × 10⁻³ की एक रूढ़िवादी (कंज़र्वेटिव) सीमा बताते हैं।

डार्क-सेक्टर बल की तीव्रता बनाम उसकी परास के लिए बहिष्कृत क्षेत्र (धूसर); दाईं ओर अनंत परास वाला मामला, जहाँ DESI आँकड़ों के फ़िट द्वारा पसंद किए गए कई मान (नीला, बैंगनी) नई सीमा से ऊपर हैं। — चित्र 3, Desmond & Ferreira (2026), arXiv:2610.24618, CC BY 4.0.

व्यावहारिक रूप से अनंत परास के लिए, रूढ़िवादी सीमा भी सबसे सख़्त ब्रह्मांडीय सीमा से तीन गुना मज़बूत है, और पिछले खगोलभौतिकीय परीक्षणों से 43 से 360 गुना मज़बूत। यह DESI सर्वेक्षण के आँकड़ों पर परस्पर क्रिया करने वाली डार्क एनर्जी के कई हालिया फ़िट द्वारा पसंद किए गए युग्मनों (कपलिंग) को लगभग 2 से 3 सिग्मा पर अस्वीकृत करती है।

दोनों तरीक़े एक-दूसरे के पूरक हैं। ब्रह्मांडीय सीमाएँ इस पर निर्भर करती हैं कि ब्रह्मांडीय इतिहास में क्षेत्र (फ़ील्ड) ने कैसा व्यवहार किया; मोड़ वाला परीक्षण आज डार्क मैटर पर लगने वाले बल को मापता है। मध्यवर्ती परासों पर, सबसे सरल मॉडल का ब्रह्मांडीय विश्लेषण अब भी यहाँ की रूढ़िवादी सीमा से सख़्त सीमा देता है।

बचने के रास्ते

कोई सिद्धांत अब भी एक “स्क्रीनिंग” (परिरक्षण) तंत्र के ज़रिए इस बल को आकाशगंगाओं के भीतर छिपा सकता है। लेखक दिखाते हैं कि स्क्रीनिंग के आम प्रकार ऐसा करते हुए बल को ब्रह्मांड विज्ञान के लिए प्रासंगिक नहीं रख सकते। दो और विचित्र विकल्प, Vainshtein स्क्रीनिंग और तथाकथित डिसफ़ॉर्मल (disformal) युग्मन, अभी खुले हैं और भविष्य के काम के लिए छोड़ दिए गए हैं। तब तक, उनका सुझाव है कि परस्पर क्रिया करने वाली डार्क एनर्जी के फ़िट गुरुत्वाकर्षण के 1.7 × 10⁻³ को ऊपरी सीमा मानें।