लहान तारे गुरुत्वाकर्षणातील उडी नाकारतात

विश्व प्रसरण पावते आहे, आणि त्याचा सध्याचा प्रसरणदर हबल स्थिरांक नावाच्या संख्येने मोजला जातो. अडचण अशी की मोजमापांची दोन कुळे वेगवेगळी उत्तरे देतात. जवळचे तारे आणि सुपरनोव्हांवर आधारित मोजमापे — “अंतराची शिडी” — विश्वातील सर्वात जुना प्रकाश असलेल्या वैश्विक सूक्ष्मलहरी पार्श्वभूमी प्रारणावरून काढलेल्या मूल्याशी, डेटानुसार सुमारे 5 सिग्मा इतक्या पातळीवर, जुळत नाहीत. सूक्ष्मलहरी पार्श्वभूमी कमी मूल्य देते. हाच हबल तणाव (Hubble tension), विश्वरचनाशास्त्रातील सर्वात तातडीच्या प्रश्नांपैकी एक.

काही स्पष्टीकरणे लपलेल्या त्रुटींना दोष देतात. काही नव्या भौतिकशास्त्राची मागणी करतात. सर्वात धाडसी प्रस्तावांपैकी एक म्हणजे “G-पायरी” प्रारूप (G-step): गुरुत्वाकर्षणाची ताकद ठरवणारा न्यूटनचा गुरुत्वीय स्थिरांक G अलीकडच्या वैश्विक भूतकाळात अचानक बदलला असावा.

7.3 ते 13 कोटी वर्षांपूर्वीचा अचानक बदल

कल्पना अशी की वैश्विक मोजपट्टी म्हणून वापरले जाणारे सुपरनोव्हा G वर अवलंबून असलेल्या तेजाने चमकतात. एखाद्या विशिष्ट काळाआधी G वेगळा असेल, तर दूरचे सुपरनोव्हा (बदलापूर्वी जसे होते तसे दिसणारे) आणि जवळचे (बदलानंतरचे) एकच मोजपट्टी राहणार नाहीत, आणि प्रसरणदराचा अंदाज चुकेल. इथे दोन आवृत्त्या तपासल्या जातात:

• मूळ प्रारूप: 13 कोटी वर्षांपूर्वीच्या उडीआधी गुरुत्वाकर्षण 11 टक्के अधिक तीव्र;
• विस्तारित प्रारूप: 7.3 कोटी वर्षांपूर्वीच्या उडीआधी 4 टक्के अधिक तीव्र.

दीर्घ स्मृती असलेले तारे

हवाई विद्यापीठाचे जेरेमी सॅक्स्टाइन (Jeremy Sakstein) आणि पोर्ट्समथ विद्यापीठाचे हॅरी डेस्मंड (Harry Desmond) यांना एक अनपेक्षित साक्षीदार सापडला: लाल बटू तारे, सूर्याच्या वस्तुमानाच्या सुमारे एक तृतीयांशापेक्षा कमी वस्तुमानाचे, सर्वात लहान तारे. हे तारे गाभ्यापासून पृष्ठभागापर्यंत ढवळले जातात आणि कोणत्याही अडथळ्याला अतिशय मंदपणे प्रतिसाद देतात. आकारातील बदलानंतर पुन्हा स्थिरावायला त्यांना लागणारा वेळ सुमारे 10 कोटी वर्षे आहे — कथित उडीपासून उलटलेल्या काळाइतकाच.

याचा परिणाम, आधी कागद-पेन्सिलने आणि मग ताऱ्यांच्या उत्क्रांतीच्या संगणकीय प्रोग्रामने काढलेला: अधिक तीव्र गुरुत्वाखाली जगलेला आणि मग G आजच्या मूल्यापर्यंत घसरताना पाहिलेला लाल बटू तारा वेगाने फुगतो, आणि मग अगदी सावकाश पुन्हा आकुंचन पावतो. आज तो त्याच्या वस्तुमानाच्या मानाने अजूनही थोडा जास्तच मोठा असेल.

तराजूवर आठ तारे

हे तपासण्यासाठी दोघा भौतिकशास्त्रज्ञांनी ग्रहणकारी युग्मतारे (eclipsing binaries) मधील आठ लाल बटू तारे वापरले — पृथ्वीवरून पाहता एकमेकांच्या पुढून जाणाऱ्या ताऱ्यांच्या जोड्या, ज्यांमुळे कोणत्याही ताऱ्याबाबत ज्ञात असलेली काही सर्वात अचूक वस्तुमाने आणि त्रिज्या मिळतात. त्यांनी 0.1 ते 0.31 सौर वस्तुमानाचे तारे, भरती-परिणाम मर्यादित ठेवण्याइतक्या अंतरावर असलेल्या जोड्यांमधून निवडले.

एक गुंतागुंत: ताऱ्यांवरील डाग (starspots) देखील तारा फुगवतात. लेखकांनी प्रत्येक ताऱ्यावरील डागांचे आच्छादन शून्यापासून पूर्णपर्यंत मुक्तपणे बदलू दिले, जेणेकरून शक्य असल्यास डाग कोणतेही फुगणे शोषून घेऊ शकतील.

उडीचा मागमूसही नाही

दोन्ही काळांसाठी, सर्वोत्तम जुळणी म्हणजे कधीही न बदललेले गुरुत्वाकर्षण. सुचवलेल्या दोन उड्या नाकारल्या जातात:

• 4 टक्के, 7.3 कोटी वर्षांपूर्वी: सुमारे 3.1 सिग्मावर नाकारली;
• 11 टक्के, 13 कोटी वर्षांपूर्वी: सुमारे 4.0 सिग्मावर नाकारली.

डाग हे प्रारूप वाचवू शकत नाहीत: या उड्यांसाठी आठपैकी चार ताऱ्यांना आधीच शून्य डाग लागतात, आणि ताऱ्यावर शून्यापेक्षा कमी डाग असू शकत नाहीत.

एक वजनदार साक्षीदार

लेखकांनी निकाल किती नाजूक आहे हे तपासले. जर ताऱ्यांची प्रारूपे त्रिज्या पद्धतशीरपणे 1 टक्क्याने जास्त अंदाजत असतील, तर नकार कमकुवत होईल पण टिकेल. ते हेही दाखवतात की J2343+29 हा एकच तारा बराचसा भार उचलतो: त्याच्याशिवाय नकार 2.45 आणि 1.90 सिग्मापर्यंत घसरतात — तरीही गुरुत्वाकर्षणातील कोणत्याही बदलाला कौल मिळत नाही.

हा अभ्यास हबल तणाव सोडवत नाही. तो पर्यायांचे क्षेत्र अरुंद करतो: गुरुत्वाकर्षणातील अलीकडच्या उडीच्या या दोन आवृत्त्या आता आपल्याच आकाशगंगेतील ताऱ्यांशी विसंगत ठरतात.