શું આપણું વિશ્વ અંધકારમય છે ? : સંકલન

આપણે જે જે જોઈએ છીએ તેને જ માનવાનું હોય તો પછી આપણું મોટાભાગનું બ્રહ્માંડ અવિશ્વસનીય છે.

આપણે સૂર્ય, અન્ય તારાઓ અને દૂર-સુદૂરના પદાર્થાે જે અંધકારમાં ચમકે છે તેને જોઈ શકીએ છીએ. યોગ્ય સાધનોની મદદથી નરી આંખે ન દેખાતી વસ્તુઓને પણ જોઈ શકીએ છીએ; જેવી કે વાતાવરણમાં રહેલી હવા અથવા દૂરની આકાશગંગાઓમાં રહેલ ગરમ વાયુ.

ખગોળવેત્તા કાર્લ સાગાનને કહેવું ગમતું કે ‘આપણે તારાઓમાંથી બનેલા છીએ.’ આનો અર્થ એ કે જે કંઈ આપણે જાણીએ છીએ – તમે અને તમારો કૂતરો, પૃથ્વી અને ચંદ્ર – ચમકતા તારાઓ જે સૂક્ષ્મ અણુઓનાં બનેલાં છે – તેમાંથી જ બનેલાં છે. આ સૂક્ષ્મ અણુઓ કાર્બન, હાઈડ્રોજન, નાઈટ્રોજન, આૅક્સિજન અને એવાં સેંકડો તત્ત્વો બનાવે છે.

તાજેતરનાં વર્ષોમાં ખગોળ – શાસ્ત્રીઓએ બતાવ્યું છે કે બ્રહ્માંડમાં નરી આંખે દેખાતા આ અણુઓ એકલા જ રહેતા નથી. આ બ્રહ્માંડમાં એક બીજો પદાર્થ પણ છે કે જે આકાશગંગાઓને અનપેક્ષિત રીતે ગતિમાન કરે છે. આ છે ‘અજ્ઞાતદ્રવ્ય’ (ડાર્ક મેટર) અને ‘અજ્ઞાતઊર્જા’ (ડાર્ક એનર્જી). જો કે આ બંન્ને વસ્તુઓ દૃશ્યમાન નથી – એટલે કે ‘અજ્ઞાત’ છે – તેઓ એક બીજાથી ઘણાં જ ભિન્ન છે. વૈજ્ઞાનિકો આ અજ્ઞાતદ્રવ્ય અને અજ્ઞાતઊર્જાનું પ્રત્યક્ષપણે નિરીક્ષણ કરી શકતા નથી. માટે આપણે જોઈ શકીએ છીએ તે દૃશ્યમાન તારાઓ અને આકાશગંગાઓને આ અજ્ઞાતઊર્જા અને અજ્ઞાતદ્રવ્ય કેવી રીતે અસર પહોંચાડે છે તેનો અભ્યાસ કરવો પડે છે.

મોટાભાગનું બ્રહ્માંડ અજ્ઞાતઊર્જાનું બનેલું છે. ૫છીથી આવે છે અજ્ઞાતદ્રવ્ય. અને આપણા પરિચિત તારા, પૃથ્વી અને તેના પરનું સઘળું – બ્રહ્માંડના પાંચ ટકાથી પણ ઓછું છે. આ આશ્ચર્યજનક શોધ છે !

ટકાવારીના આ પ્રમાણે આધુનિક વિજ્ઞાનના સૌથી મહાન રહસ્યને જન્મ આપ્યો – આપણું બ્રહ્માંડ શું છે ? આપણા પરિચિત અણુઓ સિવાય બાહ્ય અવકાશના અંધારામાં આપણાથી અજ્ઞાત બીજા શેનું અસ્તિત્વ છે ? સમગ્ર વિશ્વમાં આ અજ્ઞાતદ્રવ્ય અને અજ્ઞાત ઊર્જા વિશે સંશોધન કરવા ભૌતિક – શાસ્ત્રીઓ સ્પર્ધા કરી રહ્યા છે. ભૂગર્ભમાં નિર્મિત પ્રયોગશાળાઓમાં સંશોધકો પ્રયોગો કરી રહ્યા છે અને અવકાશમાં ઊડતાં ખૂબ શક્તિશાળી દૂરબીનો દ્વારા માપ-મૂલ્યાંકનો કરી રહ્યા છે.

વૈશ્વિક ગુંદર

ગુરુત્વાકર્ષણ એ એક આકર્ષણ કરતું બળ છે, જે પદાર્થાેને નજીક લાવે છે, એકત્રિત કરે છે. પદાર્થનું જેટલું વધુ દ્રવ્ય, તેટલું વધુ તેનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અથવા વધુ ખેંચાણબળ. આ ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે જ સૂર્યથી દૂર ફેંકાઈ જવાને બદલે પૃથ્વી સૂર્યની આસપાસ ફરે છે. આ ગુરુત્વાકર્ષણે વૈજ્ઞાનિકોને અજ્ઞાત દ્રવ્યને શોધવા માટે તક ઊભી કરી છે.

સ્વીસ ખગોળવેત્તા ફ્રીટ્ઝ ઝ્વિકી ૧૯૩૩માં અણધારી રીતે આ અજ્ઞાતદ્રવ્યના સંપર્કમાં આવ્યા. તેઓ દૂરની આકાશગંગાના ઝૂમખાં (ગેલેક્સી ક્લસ્ટર)ના કુલ દ્રવ્યની ગણતરી કરવાનો પ્રયત્ન કરી હતા. ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે પરસ્પર આબદ્ધ આકાશગંગાઓને ગેલેક્સી ક્લસ્ટર કહે છે. પરંતુ તેમની ગણતરીનો તાળો મળતો ન હતો. ઝ્વિકીની આ સમસ્યા સમજવા માટે, કલ્પના કરો કે તમે દસ સંતરાંનું વજન જાણવા માગો છો. જો એક સંતરાનું વજન ૨૦૦ ગ્રામ હોય તો ૧૦ સંતરાનું કુલ વજન ૨ કિલો હોવું જોઈએ. પણ જ્યારે તમે તેને ત્રાજવામાં મુકશો તો વજન ૨ કિલો નહીં પણ ૨૦ કિલો બતાવે તો?

આ હતી ઝ્વિકીની સમસ્યા. જ્યારે એમણે દૃશ્યમાન તારાઓના આધારે આકાશગંગાના ઝૂમખાંના વજનની ગણતરી કરી ત્યારે તે આંકડો ઝૂમખાંના ગુરુત્વાકર્ષણ બળને સમજાવવા માટે ઘણો જ ઓછો હતો. તેમણે વિચાર કરીને નિષ્કર્ષ કાઢ્યો કે કેટલુંક દ્રવ્ય અદૃશ્ય છે. ઝ્વિકીએ આ અદૃશ્યદ્રવ્યને અજ્ઞાતદ્રવ્ય એવું નામ આપ્યું.

આગળ જતાં અજ્ઞાતદ્રવ્યના વધુ પૂરાવા બહાર આવ્યા. દા.ત. ૧૯૭૦ના દાયકામાં ખગોળ -શાસ્ત્રીઓએ આકાશગંગાઓને અનપેક્ષિતપણે ઘૂમતી જોઈ. તેમની વિચિત્ર ગતિઓ માત્ર અજ્ઞાતદ્રવ્ય દ્વારા જ સમજાવી શકાઈ.

ખક્ષોળશાસ્ત્રી ડેન કાૅ બાલ્ટિમોર (એક અમેરિકન શહેર) સ્થિત ‘સ્પેસ ટેલિસ્કોપ સાયન્સ ઈન્સ્ટિટ્યૂટ’માં અજ્ઞાતદ્રવ્યનો અભ્યાસ કરે છે. તાજેતરમાં તેમણે ‘એબેલ ૧૬૮૯’ નામના આકાશગંગાના ઝૂમખાંનો અભ્યાસ આરંભ્યો. દૃશ્યમાન આકાશગંગાઓ અને અજ્ઞાતદ્રવ્ય બન્નેય આકાશગંગા-ઝૂંમખાંમાં રહેલા ગુરુત્વાકર્ષણબળના ખેંચાણની વૃદ્ધિ કરે છે. આ આકર્ષણબળો લેન્સ (બહિર્ગાેળ પારદર્શક કાચ)ના જેવું કાર્ય કરે છે અને જ્યારે ‘એબેલ ૧૬૮૯’ જેવા આકાશગંગા-ઝૂંમખાંમાંથી પ્રકાશ પસાર થાય છે ત્યારે તે વક્રીભૂત થાય છે, વાંકો વળે છે. તમે જોયું છે ને કે પ્રકાશ જ્યારે ખાલી પ્યાલામાંથી અથવા પાણીના ખાબોચિયામાંથી પસાર થાય છે ત્યારે કેવો વળે છે! આવી રીતે વાંકાં વળી જતાં કિરણોનો અભ્યાસ કરીને કાૅ અને તેમની ટુકડીએ ‘એબેલ ૧૬૮૯’નો નકશો બનાવ્યો જે બતાવે છે કે અજ્ઞાતદ્રવ્ય આકાશગંગા-ઝૂંમખાંમાં ક્યાં છૂપાયેલું હશે.

જો આપણે અજ્ઞાતદ્રવ્ય છે એવું સ્વીકારી લઈએ તો અંતરીક્ષ વિજ્ઞાનની ઘણી સમસ્યાઓનો ઉકેલ આવી શકશે.

પરંતુ એક મોટો કોયડો ઊભો છે : અજ્ઞાતદ્રવ્ય નિર્મિત કરતા સૂક્ષ્મકણોને શોધવામાં વૈજ્ઞાનિકો અશક્તિમાન બની રહ્યા છે.

સંશોધકો પાસે આ કોયડાના અસ્પષ્ટ ઉકેલો છે અને તેઓ આ વિચારોનું પરીક્ષણ કરવા માટેના પ્રયોગોની રૂપરેખા ઘડી શકે છે. તેઓએ સંભવિત સૂક્ષ્મકણોની યાદી બનાવી છે. પરંતુ આજ સુધીના પ્રયોગોએ એટલું જ પૂરવાર કર્યું છે કે આ યાદીમાંના સૂક્ષ્મકણો અજ્ઞાતદ્રવ્યના નિર્માતા નથી. પાસાડેના, કેલિફોર્નિયાની ‘ઓબ્ઝવેર્ટરીઝ આૅફ ધી કાર્નેગી ઈન્સ્ટિટ્યૂશન’ના ડાયરેક્ટર ખગોળશાસ્ત્રી વેન્ડી ફ્રીડમેન કહે છે કે ‘તેઓ ખરેખર પકડવા મુશ્કેલ છે. ખગોળશાસ્ત્રીઓ આશા રાખે છે કે અજ્ઞાતદ્રવ્યના સૂક્ષ્મકણો આગામી દસકામાં શોધી શકાશે.’

શું તમારા શરીર વચ્ચેથી નદી વહી રહી છે ?

સ્થિર ઊભા રહો. શું તમે તે અનુભવ્યું ?

તમારા શરીરમાં કરોડોની સંખ્યામાં અજ્ઞાતદ્રવ્યના સૂક્ષ્મકણો અતિ વેગે વહી રહ્યા છે. તેઓ અતિશય વેગથી વહી રહ્યા છે – કલાકના આશરે ૮,૪૦,૦૦૦ કિ.મી.ના દરે. જુઓ આટલી વારમાં બીજા કરોડો પસાર થઈ ગયા ! અને હજીએ વધુ ! તેઓ અહીં-તહીં દરેક સ્થળે, તમે જ્યાં પણ જોઈ શકો ત્યાં ખૂબ વેગથી ધસી રહ્યા છે.

છતાં પણ આપણે આ સૂક્ષ્મકણોને અનુભવી શકતા નથી, આપણે તેઓને જોઈ શકતા નથી વળી, આપણે તેમને રોકી શકતા પણ નથી. તેઓ અણુ અને પરમાણુમાંથી એવી રીતે પસાર થઈ જાય છે કે જાણે તેઓ ત્યાં છે જ નહીં. તારાઓનું નિર્માણ કરનારા અણુઓની જેમ અજ્ઞાતદ્રવ્ય પ્રકાશનું પરાવર્તન કરતું નથી, કે વિદ્યુતશક્તિ અથવા ચુંબકત્વની તેના પર અસર થતી નથી.

વૈજ્ઞાનિકો અજ્ઞાતદ્રવ્યને સમજાવવા ઘણા વિચારો સાથે આગળ વધ્યા છે. અને પછી અજ્ઞાતદ્રવ્યના સૂક્ષ્મકણોને શોધવાના માર્ગાે સાથે આગળ આવ્યા છે. જેમ જેમ સંશોધકો પ્રયોગો અને ચકાસણીઓ કરતા જશે તેમ તેમ આમાંના ઘણા ખ્યાલો નકારાતા જશે.

દા.ત. એક સંભવિત સૂક્ષ્મકણ હતો – ન્યૂટ્રિનો. વૈજ્ઞાનિકો જો કે ન્યુટ્રિનોના પૂરાવા મેળવી શકે છે પણ જાણવા મળ્યું કે ન્યૂટ્રિનો આકાશગંગા ઝૂંમખાંના વજનની ગણતરીમાં ખૂટતા દ્રવ્ય જેટલો મોટો જથ્થો ધરાવી ન શકે. તેથી ન્યૂટ્રિનો અજ્ઞાતદ્રવ્યની સમસ્યા ઉકેલી નહીં શકે.

એક સૂક્ષ્મકણને હજુ નથી નકારાયો તે છે ન્યૂટ્રલીનો.

હાલના સમયમાં વૈજ્ઞાનિકો અતિશક્તિશાળી ગામા કિરણો – જે ખરું જોતાં પ્રભાવશાળી ઊર્જાશીલ એક્સરે જ છે – તેના સમૂહમાં ન્યૂટ્રલીનો જેવા સૂક્ષ્મકણોની શોધખોળ કરી રહ્યા છે. જ્યારે બે ન્યૂટ્રલીનો અથડાય ત્યારે તેઓ એકબીજાનો નાશ કરે છે અને ગામા કિરણો છૂટાં મૂકી દે છે. – આમ કેટલાક વૈજ્ઞાનિકોના મતે આ ગામા કિરણો ફરી ન્યૂટ્રલીનો તરફ આંગળી ચીંધે છે.

કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો ભૂગર્ભમાં તેની શોધ કરી રહ્યા છે. આ સૂક્ષ્મકણો સામાન્ય પદાર્થાેના સંપર્કમાં ન આવતા હોવા છતાં પણ ક્યારેક ક્યારેક તેઓ એકાદ બે કણોની સાથે અથડાઈ જઈ શકે છે. અજ્ઞાત દ્રવ્યને શોધવામાં પ્રયોગોમાંના કેટલાક આ પ્રકારની સંભાવનાઓનો તાળો મેળવવા મથે છે. આ પ્રયોગો અન્ય સૂક્ષ્મકણોના અંતરાઈથી બચવા ભૂગર્ભમાં કરવામાં આવે છે.

અજ્ઞાત દ્રવ્યકણોની સાબિતીના અભાવે કેટલાક વૈજ્ઞાનિકોએ અજ્ઞાત દ્રવ્યના અસ્તિત્વ વિશે પડકાર ફેંક્યો છે. તેની અવેજીમાં બીજી માન્યતા સૂચન કરે છે કે ગુરુત્વાકર્ષણશક્તિ પૃથ્વીની આસપાસ અને સૂદુર બ્રહ્માંડમાં અલગ અલગ રીતે કાર્ય કરે છે. માટે પૃથ્વીની આસપાસના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમથી એ પૂરવાર ન થાય કે દૂરના આકાશગંગા ઝૂંમખાંનું વજન વધારે છે. માટે અજ્ઞાતદ્રવ્યનું અસ્તિત્વ જ નથી.