ஹப்பிள் முரண்பாட்டில் தீர்ப்புச் சொல்லும் பதினொரு அண்டக் கானல்கள்

ஹப்பிள் மாறிலி (Hubble constant), H0, அண்டம் இன்று எவ்வளவு வேகமாக விரிவடைகிறது என்பதைச் சொல்கிறது. அருகிலுள்ள பேரடைகளிலிருந்து பெற்ற மிகச் சமீபத்திய அளவீடு, ஒரு மெகாபார்செக்குக்கு விநாடிக்கு 73.5 கிலோமீட்டர் எனத் தருகிறது. இளம் அண்டத்தின் பின்னொளியான அண்ட நுண்ணலைப் பின்னணியிலிருந்து (cosmic microwave background) பெறப்பட்ட கணிப்பு 67.4 எனத் தருகிறது. இரண்டும் 8 முதல் 9% வேறுபடுகின்றன. இந்த ஹப்பிள் முரண்பாடு (Hubble tension) உண்மையானால், அண்டவியலின் நிலையான மாதிரி முழுமையற்றது.

ஒரு பக்கம் சாயும் அளவுக்குத் துல்லியமான, மூன்றாவதான, தனிப்பட்ட ஓர் அளவீடே இதிலிருந்து வெளியேறும் வழி.

ஒளியால் ஆன கடிகாரங்கள்

நிறை மிக்க ஒரு பேரடை தொலைதூரக் குவாசார் (quasar) ஒன்றின் — வெகுதொலைவிலுள்ள ஒரு பேரடையின் ஒளிரும் மையம் — முன்னால் இருக்கும்போது, அதன் ஈர்ப்பு குவாசாரின் ஒளியை இரண்டு அல்லது நான்கு படங்களாக வளைக்கிறது. ஒளிக்கதிர்கள் வெவ்வேறு நீளப் பாதைகளில் செல்வதால், வெவ்வேறு நேரங்களில் நம்மை அடைகின்றன. குவாசார்கள் மினுங்குகின்றன; அதே மினுக்கம் ஒவ்வொரு படத்திலும் ஒரு காலத் தாமதத்துக்குப் பின் தோன்றுகிறது.

அந்தத் தாமதங்கள், ஒளிவளைக்கும் பேரடையின் நிறை மாதிரியுடன் சேர்ந்து, ஒரு தனித் தொலைவையும், அதிலிருந்து H0-ஐயும் தருகின்றன. இந்த முறைக்கு இடைநிலைத் தொலைவுகளின் ஏணி தேவையில்லை; தூசு இதை அரிதாகவே பாதிக்கிறது.

நிறையில் ஒளிந்திருக்கும் சமநிலைக் குழப்பம்

ஒரு சிக்கல் உள்ளது. பல வெவ்வேறு நிறை வடிவங்கள், தாமதங்களையும் — எனவே H0-ஐயும் — மாற்றியபடியே, அச்சு அசலான அதே படங்களை உருவாக்க முடியும். வானியலாளர்கள் இதை நிறைத்தாள் சமநிலைக் குழப்பம் (mass-sheet degeneracy) என்கின்றனர். முந்தைய அளவீடுகள் ஓர் எளிய வடிவத்தை அனுமானித்து 2%-ஐ எட்டின. 2020-இல் அந்த அனுமானம் கைவிடப்பட்டதும், நிச்சயமின்மை 8%-க்குத் தாவியது.

வடிவத்தை அனுமானிக்காமல் நிறையை உறுதிசெய்ய ஒரே வழி, ஒளிவளைக்கும் பேரடைக்குள் விண்மீன்கள் எவ்வளவு வேகமாக நகர்கின்றன என்பதை அளப்பதுதான். பத்து நாடுகளைச் சேர்ந்த 28 ஆய்வாளர்கள் கொண்ட TDCOSMO கூட்டமைப்பு அதைத்தான் செய்துவருகிறது.

ஓர் ஆண்டில் என்ன மாறியது

அவர்களின் 2025 முடிவுடன் ஒப்பிடுகையில், இப்போது அவர்களிடம்:

• 8-க்குப் பதில் 11 ஒளிவளைந்த குவாசார்கள் (ஒன்பது நான்கு படங்களுடன், இரண்டு இரண்டு படங்களுடன்);
• அவற்றில் 9-க்கு பேரடை முழுவதும் பிரித்தறியப்பட்ட விண்மீன் இயக்க வரைபடங்கள்; ஆறு, James Webb விண்வெளித் தொலைநோக்கியின் NIRSpec நிறமாலைமானியால் உருவாக்கப்பட்டவை;
• மூன்று ஒளிவில்லைகளுக்குக் கூர்மையான Webb படங்கள்;
• கோள வடிவத் தோராயங்களுக்குப் பதிலாக, பேரடைகளின் விண்மீன் இயக்கத்தின் முழு இருபரிமாண மாதிரிகள்;
• Euclid திட்டத்துக்காகத் தயாரிக்கப்பட்ட உருவகப்படுத்தல்களின் அடிப்படையில், ஒவ்வொரு பார்வைக் கோட்டின் மீதும் உள்ள பொருள் பற்றிய புதிய மதிப்பீடுகள்.

பகுப்பாய்வு குருட்டு முறையில் (blind) செய்யப்பட்டது: உள் மதிப்பாய்வு முடியும்வரை அண்டவியல் மதிப்புகள் மறைக்கப்பட்டிருந்தன. முடிவு 23 செப்டம்பர் 2026 அன்று வெளிப்படுத்தப்பட்டு, மாற்றமின்றி வெளியிடப்பட்டது.

3.3% துல்லியத்தில் 71.1

அண்டத்திலுள்ள பொருளின் அளவை நிர்ணயிக்கும் ஒரு சூப்பர்நோவா மாதிரியுடன் இணைத்தால், பதினொரு ஒளிவில்லைகள் தருவது:

• H0 = 71.1 km/s/Mpc, நிச்சயமின்மை 3.3% — 2025-ஐவிட 35% இறுக்கமானது;
• காலத் தாமதம் இல்லாத வேறு 23 ஒளிவளைக்கும் பேரடைகளைச் சேர்த்தால் 3.0%-இல் 71.3;
• சூப்பர்நோவாக்களுக்குப் பதில் DESI பேரடைக் கணக்கெடுப்பின் தொலைவு அளவீடுகளைப் பயன்படுத்தினால் 3.0%-இல் 72.2.

ஒளிவில்லைகள் மட்டும், வெளித் தரவு இன்றி, மதிப்பு 4.9%-இல் 70.6. பகுப்பாய்வுத் தேர்வுகளை ஒவ்வொன்றாக மாற்றினால் H0 ஒரு திட்ட விலக்கத்துக்கும் குறைவாகவே நகர்கிறது. ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி, பிற்கால அண்ட ஆய்வுமுறைகளில் உள்ளூர்த் தொலைவு ஏணி மட்டுமே இதைவிடத் துல்லியமானது.

எந்தப் பக்கம்?

முடிவு, அருகிலுள்ள பேரடை அளவீடுகளின் ஒரு திட்ட விலக்கத்துக்குள் உள்ளது; தொடக்க அண்டக் கணிப்பைவிட 1.6 சிக்மா மேலே — மிகத் துல்லியமான இணைப்பில் 2.2 சிக்மா. இங்கு விவாதிக்கப்படாத ஒரு துணைக் கட்டுரை, இதைப் பிற பிற்கால அண்ட ஆய்வுமுறைகளுடன் இணைத்து, நுண்ணலைப் பின்னணியுடன் சுமார் 2.7 சிக்மா அல்லது அதற்கு மேலான முரண்பாட்டைத் தெரிவிக்கிறது.

நுண்ணலைப் பின்னணி இல்லாமலேயே DESI கணக்கெடுப்பின் அண்ட அளவுகோலை ஒளிவில்லைகளால் அளவுதிருத்த முடியும். அவை 140.7 ± 4.3 மெகாபார்செக் ஒலி எல்லையைத் (sound horizon) தருகின்றன — Planck செயற்கைக்கோளிலிருந்து ஊகித்த மதிப்பைவிடச் சுமார் 1.5 சிக்மா குறைவு.

இருண்ட ஆற்றலை நோக்கி ஒரு சிறு தூண்டல்

இருண்ட ஆற்றல் மாற அனுமதித்துப் பகுப்பாய்வை மீண்டும் செய்தால், H0 அரிதாகவே நகர்கிறது. DESI, சூப்பர்நோவாக்களுடன் இணைத்தால், முழுமையாக மாறாமல் இருக்கும் இருண்ட ஆற்றலைத் தரவு 2.3 முதல் 2.5 சிக்மா அளவில் சற்றே ஆதரிக்கவில்லை — சிந்திக்கத் தூண்டுவது, ஆனால் கண்டுபிடிப்புக்கு வெகுதொலைவில். இந்த முறையால் இருண்ட ஆற்றலைச் சரியாக அளக்க இன்னும் பல மடங்கு ஒளிவில்லைகள் தேவை; அவை Euclid, Rubin ஆய்வகம், Roman தொலைநோக்கி ஆகியவற்றிலிருந்து எதிர்பார்க்கப்படுகின்றன.

புதிய தரவு, புதிய முறைகள், புதிய மனிதர்கள் இருந்தபோதும், புதிய மதிப்பு தங்கள் முந்தைய குருட்டு அளவீடுகள் அனைத்துடனும் பொருந்துகிறது என்று ஆசிரியர்கள் குறிப்பிடுகின்றனர். கட்டுரை Physical Review D-க்குச் சமர்ப்பிக்கப்பட்டுள்ளது; ஏற்கப்பட்டதும் தரவு வெளியிடப்படும்.