डार्क मैटर को बेहतर ढंग से परिभाषित करने के लिए नासा के रोमन को कॉस्मिक ‘लेंस’ में सहकर्मी

एक कायरता प्रभाव आइंस्टीन ने भविष्यवाणी की, जिसे के रूप में जाना जाता है गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग – जब एक अग्रभूमि आकाशगंगा इसके पीछे अधिक दूर की आकाशगंगाओं को बढ़ाती है – तो जल्द ही आम हो जाएगा जब नासा के नैन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप 2027 में विज्ञान संचालन शुरू करते हैं और ब्रह्मांड के विशाल सर्वेक्षण का उत्पादन करते हैं।

गुरुत्वाकर्षण लेंस का एक विशेष सबसेट, जिसे मजबूत लेंस के रूप में जाना जाता है, का ध्यान केंद्रित है नया कागज सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में एक स्नातक छात्र ब्रायस वेडिग के नेतृत्व में एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में प्रकाशित। अनुसंधान टीम ने गणना की है कि इस अध्ययन के लिए उपयुक्त सैकड़ों सहित 160,000 से अधिक गुरुत्वाकर्षण लेंस, रोमन की विशाल छवियों में पॉप अप करने की उम्मीद है। प्रत्येक रोमन छवि नासा के हबल स्पेस टेलीस्कोप से इन्फ्रारेड स्नैपशॉट की तुलना में 200 गुना बड़ी होगी, और इसके आगामी “वेल्थ” लेंस की “धन” हबल द्वारा आज तक का अध्ययन किए गए सैकड़ों को पछाड़ देगा।

रोमन विल तीन मुख्य सर्वेक्षणों का संचालन करेंब्रह्मांड के विस्तृत विचार प्रदान करना। इस विज्ञान टीम का काम रोमन के अब पूरी तरह से परिभाषित के पिछले संस्करण पर आधारित है उच्च-अक्षांश व्यापक क्षेत्र सर्वेक्षण। शोधकर्ता एक अनुवर्ती पेपर पर काम कर रहे हैं जो अनुसंधान समुदाय को पूरी तरह से समर्थन करने के लिए अंतिम सर्वेक्षण के विनिर्देशों के साथ संरेखित करेगा।

“अन्य दूरबीनों से इन वस्तुओं का वर्तमान नमूना आकार काफी छोटा है क्योंकि हम दो आकाशगंगाओं पर भरोसा कर रहे हैं, जो हमारी दृष्टि की रेखा के साथ लगभग पूरी तरह से पंक्तिबद्ध हैं,” वेसिग ने कहा। “अन्य दूरबीन या तो देखने के एक छोटे क्षेत्र या कम सटीक टिप्पणियों तक सीमित हैं, जिससे गुरुत्वाकर्षण लेंस का पता लगाना कठिन हो जाता है।”

गुरुत्वाकर्षण लेंस कम से कम दो ब्रह्मांडीय वस्तुओं से बने होते हैं। कुछ मामलों में, एक एकल अग्रभूमि आकाशगंगा में एक लेंस की तरह काम करने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान होता है, एक आकाशगंगा को बढ़ाता है जो इसके पीछे लगभग पूरी तरह से है। पृष्ठभूमि आकाशगंगा से प्रकाश एक से अधिक पथ के साथ अग्रभूमि आकाशगंगा के चारों ओर घटता है, अवलोकन में दिखाई देता है, जो कि आर्क्स और crescents के रूप में दिखाई देता है। 160,000 लेंस वाली आकाशगंगाओं में से रोमन की पहचान हो सकती है, टीम को उम्मीद है कि यह लगभग 500 तक कम हो जाए जो उन आकाशगंगाओं की तुलना में छोटे तराजू पर अंधेरे पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने के लिए उपयुक्त है।

“रोमन न केवल हमारे नमूने के आकार में काफी वृद्धि करेगा-इसकी तेज, उच्च-रिज़ॉल्यूशन की छवियां भी हमें आकाश पर छोटे दिखाई देने वाले गुरुत्वाकर्षण लेंस की खोज करने की अनुमति देंगी,” विज्ञान टीम के प्रमुख अन्वेषक इस शोध कार्यक्रम का संचालन करने वाले तंसु डेलान ने कहा। Daylan एक सहायक प्रोफेसर और एक संकाय साथी है अंतरिक्ष विज्ञान के लिए मैकडॉनेल केंद्र सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में। “आखिरकार, दोनों संरेखण और पृष्ठभूमि आकाशगंगाओं की चमक दोनों को एक निश्चित सीमा को पूरा करने की आवश्यकता है ताकि हम अग्रभूमि आकाशगंगाओं के भीतर अंधेरे पदार्थ को चित्रित कर सकें।”

आकाशगंगाओं में सभी द्रव्यमान उन वस्तुओं से नहीं बने हैं जिन्हें हम देख सकते हैं, जैसे स्टार क्लस्टर। एक आकाशगंगा के द्रव्यमान का एक महत्वपूर्ण अंश से बना है गहरे द्रव्यइसलिए कहा जाता है क्योंकि यह प्रकाश का उत्सर्जन, प्रतिबिंबित या अवशोषित नहीं करता है। हालांकि, डार्क मैटर में द्रव्यमान होता है, और द्रव्यमान के साथ किसी भी चीज़ की तरह, यह गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग का कारण बन सकता है।

जब एक अग्रभूमि आकाशगंगा का गुरुत्वाकर्षण एक पृष्ठभूमि आकाशगंगा के प्रकाश का मार्ग झुकता है, तो इसका प्रकाश कई रास्तों पर रूट किया जाता है। “यह प्रभाव पृष्ठभूमि आकाशगंगा की कई छवियों का उत्पादन करता है जो अलग -अलग तरीके से आवर्धित और विकृत हैं,” डेलान ने कहा। ये “डुप्लिकेट्स” शोधकर्ताओं के लिए एक बहुत बड़ा लाभ हैं – वे लेंसिंग गैलेक्सी के बड़े पैमाने पर वितरण के कई मापों की अनुमति देते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि परिणामी माप कहीं अधिक सटीक है।

रोमन का 300-मेगापिक्सेल कैमरा, इसके रूप में जाना जाता है वाइड फील्ड इंस्ट्रूमेंटशोधकर्ताओं को पृष्ठभूमि आकाशगंगाओं की रोशनी के झुकने को सही ढंग से निर्धारित करने की अनुमति मिलेगी, जो कि 50 मिलीरसकंड से कम है, जो कि ढाई अमेरिकी फुटबॉल क्षेत्रों या फुटबॉल पिचों की दूरी से एक मानव बालों के व्यास को मापने जैसा है।

गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग की मात्रा जो पृष्ठभूमि प्रकाश के अनुभवों को हस्तक्षेप करने वाले द्रव्यमान पर निर्भर करती है। अंधेरे पदार्थ के कम बड़े पैमाने पर गुच्छे छोटे विकृतियों का कारण बनते हैं। नतीजतन, यदि शोधकर्ता टिनियर मात्रा को झुकने की मात्रा को मापने में सक्षम हैं, तो वे छोटे, कम बड़े पैमाने पर अंधेरे पदार्थ संरचनाओं का पता लगा सकते हैं और उन्हें चिह्नित कर सकते हैं – संरचनाओं के प्रकार जो धीरे -धीरे समय के साथ विलय हो गए, जो आज हम देख रहे हैं।

रोमन के साथ, टीम प्रारंभिक आकाशगंगाओं के आकार और संरचनाओं के बारे में भारी आंकड़े जमा करेगी। वेसिग ने कहा, “गुरुत्वाकर्षण लेंस ढूंढना और उनमें अंधेरे पदार्थ के गुच्छों का पता लगाने में सक्षम होना, छोटे बाधाओं का एक खेल है। रोमन के साथ, हम एक विस्तृत जाल डाल सकते हैं और अक्सर भाग्यशाली होने की उम्मीद कर सकते हैं,” वेसिग ने कहा। “हम छवियों में डार्क मैटर नहीं देखेंगे – यह अदृश्य है – लेकिन हम इसके प्रभावों को माप सकते हैं।”

“आखिरकार, हम जिस प्रश्न को संबोधित करने की कोशिश कर रहे हैं, वह यह है: क्या कण या कण अंधेरे पदार्थ का गठन करते हैं?” डेलान ने कहा। “जबकि डार्क मैटर के कुछ गुण ज्ञात हैं, हमें अनिवार्य रूप से पता नहीं है कि डार्क मैटर क्या है। रोमन हमें यह बताने में मदद करेगा कि छोटे पैमाने पर अंधेरे पदार्थ को कैसे वितरित किया जाता है और इसलिए, इसकी कण प्रकृति।”

रोमन लॉन्च होने से पहले, टीम ईएसए (यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी) यूक्लिड मिशन और चिली में आगामी ग्राउंड-आधारित वेरा सी। रुबिन ऑब्जर्वेटरी के अवलोकन में अधिक उम्मीदवारों की खोज करेगी, जो कुछ हफ्तों में अपने पूर्ण पैमाने पर संचालन शुरू करेगी। एक बार रोमन की अवरक्त चित्र हाथ में हो जाने के बाद, शोधकर्ता इन आकाशगंगाओं के बारे में जो कुछ भी ज्ञात हैं, उसे अधिकतम करने के लिए यूक्लिड, रुबिन और हबल से पूरक दृश्यमान प्रकाश छवियों के साथ उन्हें संयोजित करेंगे।

“हम उस सीमा को धक्का देंगे जो हम देख सकते हैं, और हर गुरुत्वाकर्षण लेंस का उपयोग करते हैं जिसे हम रोमन के साथ डार्क मैटर के कण प्रकृति को पिन करने के लिए पता लगाते हैं,” डेलान ने कहा।

नैन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप का प्रबंधन ग्रीनबेल्ट, मैरीलैंड में नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर में किया गया है, जो दक्षिणी कैलिफोर्निया में नासा के जेट प्रोपल्सन लेबोरेटरी द्वारा भागीदारी के साथ है; पासाडेना, कैलिफोर्निया में कैलटेक/आईपीएसी; बाल्टीमोर में स्पेस टेलीस्कोप साइंस इंस्टीट्यूट; और एक विज्ञान टीम जिसमें विभिन्न शोध संस्थानों के वैज्ञानिक शामिल हैं। प्राथमिक औद्योगिक भागीदार बोल्डर, कोलोराडो में BAE Systems, Inc. हैं; मेलबोर्न, फ्लोरिडा में L3HARRIS TECHNOLOGIES; और Teledyne वैज्ञानिक और इमेजिंग हजार ओक्स, कैलिफोर्निया में।

क्लेयर ब्लोम द्वारा
अंतरिक्ष दूरबीन विज्ञान संस्थान, बाल्टीमोर, एमडी।