आकाशगंगा वाकवणाऱ्या छुप्या बलाचे कोणतेही चिन्ह नाही

विश्वाच्या प्रसरणाची अलीकडची मोजमापे एका स्थिर विश्वरचनाशास्त्रीय स्थिरांकाऐवजी, काळानुसार बदलणाऱ्या कृष्णऊर्जेला जागा ठेवतात. सुचवलेले एक स्पष्टीकरण असे की कृष्णऊर्जा कृष्णद्रव्याशी परस्परक्रिया करते. त्यामुळे भौतिकशास्त्राचा एक आधारस्तंभ, समतुल्यता तत्त्व (equivalence principle) — सर्व काही सारख्याच प्रकारे पडते हे सांगणारे — मोडेल, पण फक्त कृष्ण क्षेत्रात (dark sector).

अशी प्रारूपे फक्त कृष्णद्रव्यावर कार्य करणारे एक पाचवे बल निर्माण करतात. समतुल्यता तत्त्वाच्या प्रयोगशाळेतील चाचण्या 10¹³ ते 10¹⁵ मध्ये एक भाग इतकी अचूकता गाठतात, पण त्यांच्या रचनेमुळेच त्या सामान्य द्रव्याकडे दुर्लक्ष करणारे बल पाहू शकत नाहीत. आतापर्यंतच्या सर्वोत्तम मर्यादा विश्वरचनाशास्त्रातून आल्या होत्या, गुरुत्वाकर्षणाच्या काही हजारांश इतक्या, आणि ताज्या डेटाचे काही अर्थ तर इतक्याच आकाराच्या बलाला अनुकूल आहेत.

मागे राहिलेली तबकडी

Harry Desmond (पोर्ट्समथ विद्यापीठ) आणि Pedro G. Ferreira (ऑक्सफर्ड विद्यापीठ) हे बल आकाशगंगांच्या आत शोधतात. सर्पिल आकाशगंगा म्हणजे तारे आणि वायू यांची एक तबकडी, जी कृष्णद्रव्याच्या खूपच मोठ्या प्रभामंडळात बसलेली असते. जर एखादे पाचवे बल प्रभामंडळाला शेजारच्या रचनांकडे ओढत असेल पण ताऱ्यांना नाही, तर प्रभामंडळ पुढे सरकते आणि तबकडी काही दहा पार्सेकने मागे राहते.

तबकडी प्रभामंडळाशी बांधलेली राहते, पण प्रभामंडळाची परत खेचणारी ओढ बाहेरच्या भागांकडे कमकुवत होत जाते. त्यामुळे बाहेरच्या ताऱ्यांना आतल्या ताऱ्यांपेक्षा अधिक सरकावे लागते, आणि तबकडी U आकारात वाकते, बलापासून दूरच्या दिशेने उघडणाऱ्या वाटीसारखी. वाटीची खोली बलाच्या ताकदीशी तंतोतंत समप्रमाणात असते.

फक्त कृष्णद्रव्यावर कार्य करणारे बल तबकडी कशी वाकवते: प्रभामंडळ दूर ओढले जाते (हिरवा बाण), तबकडी केंद्रापासून बाजूला स्थिरावते आणि U आकारात वळते. — Figure 1, Desmond & Ferreira (2026), arXiv:2610.24618, CC BY 4.0.

कडेने दिसणाऱ्या हजारो तबकड्या

अपेक्षित वाकण कोणत्याही एका आकाशगंगेत दिसण्यासाठी खूपच लहान आहे, आणि खऱ्या आकाशगंगा अनेक सामान्य कारणांनी वाकलेल्या असतात. म्हणून ही चाचणी सांख्यिकीय आहे. लेखकांनी स्लोन डिजिटल स्काय सर्व्हेच्या प्रतिमांमध्ये कडेने दिसणाऱ्या 3,968 तबकड्यांची मध्यरेषा मोजली, अशा मापाने जे फक्त U आकाराच्या वाकणाला प्रतिसाद देते आणि सर्पिल आकाशगंगांमध्ये सामान्य असलेल्या S आकाराच्या वाकणांकडे दुर्लक्ष करते.

स्थानिक विश्वातील 290 मेगापार्सेकपर्यंतच्या द्रव्याच्या नकाशावरून, त्यांनी प्रत्येक आकाशगंगेला जाणवणाऱ्या पाचव्या बलाची दिशा आणि ताकद काढली. जर बल अस्तित्वात असते, तर वाकणे या अंदाजांशी एका रेषेत आली असती.

ती आली नाहीत. मोजलेल्या वाकणांमध्ये अपेक्षित सहसंबंधाचे कोणतेही चिन्ह नाही, उलट ती अगदी किंचित विरुद्ध दिशेला झुकतात, आणि हा परिणाम लेखक जवळजवळ पूर्णपणे एका आकाशगंगेशी जोडतात, जिच्या प्रतिमेत अग्रभागातील एक तारा तसाच राहिला होता.

तिप्पट काटेकोर मर्यादा

निष्कर्ष एक उच्च मर्यादा आहे: 8 मेगापार्सेक आणि त्याहून अधिक पल्ल्यांसाठी पाचवे बल गुरुत्वाकर्षणाच्या 7.7 × 10⁻⁴ पेक्षा कमकुवत असले पाहिजे (95% विश्वसनीयता). आपल्या गृहीतकांच्या पंधरा भिन्न प्रकारांची चाचणी घेतल्यानंतर लेखक 1.7 × 10⁻³ ही सावध मर्यादा देतात.

कृष्ण क्षेत्रातील बलाच्या ताकदीसाठी त्याच्या पल्ल्याच्या तुलनेत वगळलेला प्रदेश (करडा); उजवीकडे अनंत पल्ल्याची स्थिती, जिथे DESI डेटाच्या जुळवणीने पसंत केलेली अनेक मूल्ये (निळी, जांभळी) नव्या मर्यादेच्या वर आहेत. — Figure 3, Desmond & Ferreira (2026), arXiv:2610.24618, CC BY 4.0.

प्रत्यक्षात अनंत पल्ल्यासाठी, सावध मर्यादासुद्धा सर्वात काटेकोर विश्वरचनाशास्त्रीय मर्यादेपेक्षा तिप्पट अधिक भक्कम आहे, आणि आधीच्या खगोलभौतिकीय चाचण्यांपेक्षा 43 ते 360 पट अधिक भक्कम. DESI सर्वेक्षणाच्या डेटावर परस्परक्रिया करणाऱ्या कृष्णऊर्जेच्या अलीकडच्या अनेक जुळवणींनी पसंत केलेली युग्मने (couplings) ती सुमारे 2 ते 3 सिग्मा पातळीवर प्रतिकूल ठरवते.

दोन्ही दृष्टिकोन एकमेकांना पूरक आहेत. विश्वरचनाशास्त्रीय मर्यादा हे क्षेत्र (field) वैश्विक इतिहासात कसे वागले यावर अवलंबून असतात; वाकण-चाचणी कृष्णद्रव्यावर आज कार्य करणारे बल मोजते. मधल्या पल्ल्यांवर, सर्वात साध्या प्रारूपाचे विश्वरचनाशास्त्रीय विश्लेषण इथल्या सावध मर्यादेपेक्षा अजूनही अधिक काटेकोर मर्यादा देते.

सुटकेचे मार्ग

एखादा सिद्धांत “आवरण” (screening) यंत्रणेद्वारे आकाशगंगांच्या आत हे बल अजूनही लपवू शकतो. लेखक दाखवतात की आवरणाचे सामान्य प्रकार बलाला विश्वरचनाशास्त्रासाठी अर्थपूर्ण ठेवून असे करू शकत नाहीत. आणखी दोन विलक्षण पर्याय, व्हाइनश्टाइन आवरण (Vainshtein screening) आणि तथाकथित डिसफॉर्मल युग्मन (disformal coupling), खुले राहतात आणि भविष्यातील कामासाठी सोडले आहेत. तोपर्यंत, परस्परक्रिया करणाऱ्या कृष्णऊर्जेच्या जुळवणींनी गुरुत्वाकर्षणाचा 1.7 × 10⁻³ ही कमाल मर्यादा मानावी, असे ते सुचवतात.