ஈர்ப்பு விசையில் ஒரு தாவலைச் சிறு விண்மீன்கள் மறுக்கின்றன

பிரபஞ்சம் விரிவடைந்து கொண்டிருக்கிறது; அதன் தற்போதைய விரிவாக்க வீதம் ஹப்பிள் மாறிலி எனப்படும் ஓர் எண்ணால் அளக்கப்படுகிறது. சிக்கல் என்னவென்றால், இரண்டு அளவீட்டுக் குடும்பங்கள் வெவ்வேறு விடைகளைத் தருகின்றன. அருகிலுள்ள விண்மீன்களையும் சூப்பர்நோவாக்களையும் அடிப்படையாகக் கொண்ட அளவீடுகள் — “தொலைவு ஏணி” (distance ladder) — பிரபஞ்சத்தின் மிகப் பழமையான ஒளியான அண்ட நுண்ணலைப் பின்னணியிலிருந்து (cosmic microwave background) ஊகிக்கப்படும் மதிப்புடன், தரவைப் பொறுத்து சுமார் 5 சிக்மா அளவில் முரண்படுகின்றன. நுண்ணலைப் பின்னணி குறைந்த மதிப்பைத் தருகிறது. இதுவே அண்டவியலின் மிக அவசரமான சிக்கல்களில் ஒன்றான ஹப்பிள் இழுபறி (Hubble tension).

சில விளக்கங்கள் மறைந்திருக்கும் பிழைகளைக் குற்றம் சாட்டுகின்றன. வேறு சில புதிய இயற்பியலைக் கோருகின்றன. மிகத் துணிச்சலான முன்மொழிவுகளில் ஒன்று “G-step” மாதிரி: ஈர்ப்பின் வலிமையைத் தீர்மானிக்கும் நியூட்டனின் ஈர்ப்பு மாறிலி G, அண்மைய அண்டக் கடந்த காலத்தில் திடீரென மாறியிருக்கும்.

ஒரு திடீர் மாற்றம், 73 முதல் 130 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்

அண்ட அளவுகோல்களாகப் பயன்படும் சூப்பர்நோவாக்கள் G-ஐச் சார்ந்த ஒளிர்வுடன் ஒளிர்கின்றன என்பதே கருத்து. ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்துக்கு முன் G வேறுபட்டிருந்தால், தொலைதூர சூப்பர்நோவாக்களும் (மாற்றத்துக்கு முன் இருந்தபடி காணப்படுபவை) அருகிலுள்ளவையும் (மாற்றத்துக்குப் பின்) ஒரே அளவுகோலாக இருக்காது; விரிவாக்க வீதம் தவறாக மதிப்பிடப்படும். இங்கே இரண்டு வடிவங்கள் சோதிக்கப்படுகின்றன:

• மூல மாதிரி: 130 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் நிகழ்ந்த தாவலுக்கு முன் ஈர்ப்பு 11 சதவீதம் வலுவானது;
• விரிவுபடுத்தப்பட்ட மாதிரி: 73 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் நிகழ்ந்த தாவலுக்கு முன் 4 சதவீதம் வலுவானது.

நீண்ட நினைவுள்ள விண்மீன்கள்

ஹவாய் பல்கலைக்கழகத்தின் ஜெரமி சாக்ஸ்டைனும், போர்ட்ஸ்மவுத் பல்கலைக்கழகத்தின் ஹாரி டெஸ்மண்டும் எதிர்பாராத ஒரு சாட்சியைக் கண்டனர்: சூரியனின் நிறையில் சுமார் மூன்றில் ஒரு பங்குக்கும் குறைவான, மிகச் சிறிய விண்மீன்களான செங்குறுமீன்கள் (red dwarfs). இந்த விண்மீன்கள் மையம் முதல் மேற்பரப்பு வரை கடையப்படுகின்றன; எந்தக் குழப்பத்துக்கும் மிகுந்த மந்தத்துடன் எதிர்வினையாற்றுகின்றன. அவற்றின் அளவில் ஒரு மாற்றம் ஏற்பட்ட பின் மீண்டும் நிலைபெற அவற்றுக்கு ஆகும் நேரம் சுமார் 100 மில்லியன் ஆண்டுகள் — ஊகிக்கப்படும் தாவலுக்குப் பின் கடந்த நேரத்துக்கு ஏறக்குறைய இணையானது.

முதலில் பேனாவும் தாளும் கொண்டு, பின்னர் ஒரு விண்மீன் பரிணாமக் குறியீட்டைக் (stellar-evolution code) கொண்டு கணக்கிடப்பட்ட விளைவு: வலுவான ஈர்ப்பின் கீழ் வாழ்ந்து, பின்னர் G இன்றைய மதிப்புக்கு இறங்கியதைக் கண்ட ஒரு செங்குறுமீன் விரைவாக வீங்குகிறது, பின்னர் மெதுவாக மட்டுமே சுருங்குகிறது. இன்று, அது தன் நிறைக்கு இன்னும் சற்றுப் பெரிதாக இருக்கும்.

தராசில் எட்டு விண்மீன்கள்

சரிபார்க்க, இரு இயற்பியலாளர்களும் மறைப்பு இரட்டை விண்மீன்களில் (eclipsing binaries) உள்ள எட்டு செங்குறுமீன்களைப் பயன்படுத்தினர் — பூமியிலிருந்து பார்க்கும்போது ஒன்றின் முன் ஒன்று கடந்து செல்லும் விண்மீன் இணைகள்; எந்த விண்மீனுக்கும் அறியப்பட்ட மிகத் துல்லியமான நிறைகளிலும் ஆரங்களிலும் சிலவற்றை இவை தருகின்றன. 0.1 முதல் 0.31 சூரிய நிறை கொண்ட விண்மீன்களை, ஓத விளைவுகளை (tidal effects) மட்டுப்படுத்தும் அளவுக்குத் தொலைவில் உள்ள இணைகளிலிருந்து தேர்ந்தெடுத்தனர்.

ஒரு சிக்கல்: விண்மீன் புள்ளிகளும் (starspots) ஒரு விண்மீனைப் பெருக்கச் செய்கின்றன. ஆசிரியர்கள் ஒவ்வொரு விண்மீனின் புள்ளிப் பரப்பையும் இல்லாதது முதல் முழுமை வரை சுதந்திரமாக மாற விட்டனர்; இயன்றால் எந்த வீக்கத்தையும் புள்ளிகள் உள்வாங்கிக்கொள்ளட்டும் என்பதற்காக.

தாவலின் சுவடே இல்லை

இரண்டு காலங்களுக்கும், மிகச் சிறந்த பொருத்தம் ஒருபோதும் மாறாத ஈர்ப்பு விசையே. முன்மொழியப்பட்ட இரண்டு தாவல்களும் விலக்கப்படுகின்றன:

• 4 சதவீதம், 73 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்: சுமார் 3.1 சிக்மா அளவில் விலக்கப்படுகிறது;
• 11 சதவீதம், 130 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்: சுமார் 4.0 சிக்மா அளவில் விலக்கப்படுகிறது.

விண்மீன் புள்ளிகளால் மாதிரியைக் காப்பாற்ற முடியாது: இந்தத் தாவல்களுக்கு, எட்டில் நான்கு விண்மீன்களுக்கு ஏற்கனவே பூஜ்ஜியப் புள்ளிகள் தேவைப்படுகின்றன; ஒரு விண்மீனுக்கு இல்லை என்பதைவிடக் குறைவான புள்ளிகள் இருக்க முடியாது.

கனமான ஒரு சாட்சி

முடிவு எவ்வளவு எளிதில் உடையக்கூடியது என்பதை ஆசிரியர்கள் சோதித்தனர். விண்மீன் மாதிரிகள் ஆரங்களை முறைசார்ந்து 1 சதவீதம் மிகைப்படுத்தி மதிப்பிட்டால், விலக்கம் பலவீனமடையும், ஆனால் நீடிக்கும். J2343+29 என்ற ஒரே விண்மீன் எடையின் பெரும்பகுதியைச் சுமக்கிறது என்பதையும் அவர்கள் சுட்டிக்காட்டுகின்றனர்: அது இல்லாவிட்டால், விலக்கங்கள் 2.45 மற்றும் 1.90 சிக்மாவுக்கு இறங்குகின்றன — அப்போதும் ஈர்ப்பில் எந்த மாற்றத்துக்கும் சாதகம் இல்லை.

இந்த ஆய்வு ஹப்பிள் இழுபறியைத் தீர்க்கவில்லை. களத்தைக் குறுக்குகிறது: ஈர்ப்பில் அண்மையில் நிகழ்ந்த தாவலின் இந்த இரண்டு வடிவங்களும் இப்போது நம் சொந்த விண்மீன் மண்டலத்தின் விண்மீன்களுடன் முரண்படுகின்றன.