दूर के क्वासर की खराब इमेज से यह पता चल सकता है कि डार्क मैटर किस चीज़ से बना है। डार्क मैटर के तरंगों की तरह बर्ताव करने के सिमुलेशन अब उन इमेज के दिखने की जगह से ज़्यादा मेल खाते हैं।

जब किसी बड़ी चीज़ की ग्रैविटी दूर के सोर्स से आने वाली लाइट को मोड़ती है, तो यह गैलेक्सी की कई इमेज बनाती है, जिसे ग्रैविटेशनल लेंसिंग कहते हैं। एस्ट्रोनॉमर्स लंबे समय से इन कॉस्मिक डिस्टॉर्शन का इस्तेमाल डार्क मैटर को ट्रैक करने के लिए करते रहे हैं, यह एक ऐसा अदृश्य पदार्थ है जिसके बारे में माना जाता है कि यह यूनिवर्स के सभी मैटर का 85 परसेंट हिस्सा है।

डार्क मैटर लाइट नहीं छोड़ता, सोखता या रिफ्लेक्ट नहीं करता, और यह पार्टिकल फ़िज़िक्स के स्टैंडर्ड मॉडल से गायब है। पिछले दस सालों में, बढ़ते एस्ट्रोनॉमिकल सबूतों ने यह संभावना जताई है कि इस कॉस्मिक स्कैफोल्डिंग में असल में अल्ट्रालाइट पार्टिकल्स होते हैं।

फ़ज़ी डार्क मैटर के लिए एक ग्रेविटेशनल फिंगरप्रिंट

उन प्रपोज़्ड पार्टिकल्स का बहुत कम मास उन्हें एक साथ तरंगों की तरह बिहेव करने देगा, जिससे डार्क मैटर के इस रूप को इसका निकनेम, “फ़ज़ी” डार्क मैटर मिला। जहाँ तरंगें ओवरलैप होती हैं, वे एक-दूसरे को मज़बूत या कैंसल कर सकती हैं, जिससे मास के डिस्ट्रीब्यूशन में इंटरफेरेंस पैटर्न बन सकते हैं। यह असमान डिस्ट्रीब्यूशन इस बात पर असर डालेगा कि ग्रेविटी पास से गुज़रती लाइट को कैसे मोड़ती है, जिससे लेंस वाली इमेज की साफ़ जगहें बदल सकती हैं।

उन असर को कैलकुलेट करने के लिए, बीजिंग नॉर्मल यूनिवर्सिटी (BNU) की लीडरशिप वाली एक रिसर्च टीम ने, जो यूनिवर्सिटी ऑफ़ हांगकांग (HKU) के एस्ट्रोफिजिसिस्ट के साथ काम कर रही थी, पहली बार सीधे थ्री-डायमेंशनल वेव सिमुलेशन से ग्रेविटेशनल-लेंसिंग के अनुमान निकाले। सिमुलेशन ने अल्ट्रालाइट पार्टिकल्स के बीच इंटरैक्शन से बनने वाले मास पैटर्न को कैप्चर किया, जिससे उनके बताए गए व्यवहार को एस्ट्रोनॉमर्स द्वारा मापी जा सकने वाली किसी चीज़ से जोड़ने का एक ज़्यादा फिजिकली रियलिस्टिक तरीका मिला।

क्वासर छवियों से अधिक निकटता से मिलान

रिसर्चर्स ने अपने अनुमानों की तुलना एक अच्छी तरह से स्टडी किए गए क्वासर की कई इमेज की देखी गई जगहों से की, जिसकी रोशनी बहुत चमकीले गैलेक्टिक कोर से आती है। उनके सिमुलेशन उन जगहों से ज़्यादा मेल खाते थे, जो स्टडी में टेस्ट किए गए आम तौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले तुलना मॉडल से ज़्यादा मेल खाते थे। द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में पब्लिश हुए नतीजों से पता चलता है कि लेंस वाले सिस्टम के हाई-रिज़ॉल्यूशन ऑब्ज़र्वेशन डार्क मैटर के लिए अल्ट्रालाइट-पार्टिकल एक्सप्लेनेशन को टेस्ट करने में मदद कर सकते हैं। ज़्यादा करीबी मैच उस सब्सटेंस की पहचान नहीं कर पाता है जिसने लगभग एक सदी से फिजिसिस्ट को हैरान किया हुआ है।

यह काम HKU के फिजिक्स डिपार्टमेंट और हांगकांग इंस्टीट्यूट ऑफ एस्ट्रोनॉमी एंड एस्ट्रोफिजिक्स के प्रोफेसर जेरेमी लिम और डॉ. अमरुथ अल्फ्रेड के BNU के रिसर्च विज़िट से शुरू हुआ। वहां, उन्होंने प्रोफेसर ज़ोंग-होंग झू के ग्रुप में डॉ. झेंगज़ियांग ली और स्टडी के लीड ऑथर, डॉक्टरेट स्टूडेंट जियाजुन झोउ के साथ मिलकर काम किया।

“हम यह देखने के लिए बहुत उत्साहित थे कि सिमुलेशन ने क्या अनुमान लगाया, क्योंकि हमें पहले से नहीं पता था कि क्या ऑब्जर्वेबल सिग्नेचर की उम्मीद करनी है। जियाजुन ने इन शानदार नतीजों को तेज़ी से लाने के लिए बहुत मेहनत की, और हमारा मानना ​​है कि इससे लेंसिंग का इस्तेमाल करके डार्क मैटर के नेचर पर भविष्य की रिसर्च के लिए पूरी तरह से नए रास्ते खुल गए हैं।”

रिसर्चर अब अपनी जांच को इमेज की पोज़िशन से आगे बढ़ाकर फ़ज़ी डार्क मैटर के दूसरे संभावित असर पर भी कर रहे हैं, जिसमें ग्रेविटेशनल लेंस वाली इमेज की चमक में बदलाव भी शामिल है।