ખગોળવિદો માટે મોટો પડકાર --- બ્રહ્માંડ દર્શન - ડૉ. જે. જે. રાવલ

મંદાકિનીના કેન્દ્રથી દૂર પરિભ્રમણ કરતા તારા વધારે ઝડપે ગતિ કરીને ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમને ચેલેન્જ કરતા જણાય છે

મંદાકિનીઓનો અભ્યાસ કરતા ખગોળવિદોને માલૂમ પડ્યું છે કે મંદાકિનીઓનાં કેન્દ્રોથી દૂર રહેલા તારા ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણ અને ડાયનામિક્સના નિયમો મુજબ જે ગતિથી પોતપોતાની મંદાકિનીનાં કેન્દ્ર ફરતે પરિક્રમા કરતા હોવા જોઈએ તેના કરતાં તેમની પરિક્રમા કરવાની ગતિ ખૂબ જ વધારે છે. ન્યુટનના ડાયનામિક્સ પ્રમાણે આકાશીપિંડ તેના કેન્દ્રીય શક્તિશાળી આકાશીપિંડથી જેટલો વધારે દૂર તેમ તેના કેન્દ્રીય શક્તિશાળી આકાશીપિંડની ફરતે પરિક્રમા કરવાની ગતિ ઓછી હોવી જોઈએ પણ અહીં મંદાકિનીની બાબતમાં આવું બનતું નથી. ન્યુટનના ડાયનામિક્સ પ્રમાણે બુધ ગ્રહ સૂર્યની ફરતે ખૂબ જ ઝડપથી પરિક્રમા કરે છે. તેના પછી આવેલ શુક્ર ગ્રહ, બુધ ગ્રહ કરતાં ઓછી ગતિથી પરિક્રમા કરે છે. તેના પછી આવેલ પૃથ્વી, શુક્ર જે ઝડપે સૂર્ય-પરિક્રમા કરે છે તેનાથી પણ ઓછી ઝડપે સૂર્ય-પરિક્રમા કરે છે. આમ જેમ જેમ ગ્રહ સૂર્યથી દૂર તેમ તેમ તેની સૂર્ય ફરતે પરિક્રમા કરવાની ઝડપ ઓછી થતી જાય છે. પણ મંદાકિનીમાં દૂર દૂરના તારા ધીમે ગતિ કરવાને બદલે વધારે ઝડપથી ગતિ કરતા દેખાય છે. આ ન્યુટનના ડાયનામિક્સને સીધી જ ચેલેન્જ કરે છે. ખગોળ વિજ્ઞાનીઓ માને છે કે બ્રહ્માંડમાં મોટા પ્રમાણમાં નહીં દેખાતો પદાર્થ છે જે ગેલેક્સીમાં દૂર દૂર રહીને પરિક્રમા કરતા તારાને ખૂબ ઝડપથી ગતિ કરવા ફરજ પાડે છે. તેઓ આ પદાર્થના સગડ મેળવવા પ્રયત્ન કરે છે પણ હજુ સુધી નિષ્ફળ રહ્યા છે. તેઓએ બ્રહ્માંડમાં હોવાનું મનાતા અદૃશ્ય પદાર્થને ડાર્કમેટર અને ડાર્ક એનર્જી એવાં નામ આપ્યાં છે. મંદાકિનીના કેન્દ્રથી દૂર દૂર રહેલા તારા ન્યુટનની થિયરી દર્શાવે છે તેનાથી ઘણી વધારે ઝડપે મંદાકિનીના કેન્દ્રની ફરતે પરિક્રમા કરે છે તે દેખાતું સત્ય છે. તેને થિયરીથી સમજાવવું જ રહ્યું. આ બાબત સમજાવવા વિજ્ઞાનીઓ ડાર્કમેટર અને ડાર્ક એનર્જીના અસ્તિત્વની ધારણા લઈને આવ્યા છે. આ હજુ ધારણા જ છે, કેમ કે ડાર્કમેટર અને ડાર્ક એનર્જી બ્રહ્માંડમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે તેના ખરેખર પુરાવા મળ્યા નથી. જો આ ધારણા ન લઈએ તો ન્યુટનનું ડાયનામિક્સ ઉપરોક્ત પરિસ્થિતિને સમજાવવામાં નિષ્ફળ ગયું ગણાય. તો આ બાબતે કરવું શું? ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમને એવી રીતે સુધારી શકાય જે આ પરિસ્થિતિ સાથે સહમત થાય. જો ડાર્કમેટર કે ડાર્ક એનર્જી શોધાય તો ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમને સુધારવાની જરૂર પડે નહીં. ન્યુટનના ડાયનામિક્સને સુધારવાની બાબતમાં જ્યાં સુધી તે સુધારો થિયરીથી સમજાવી શકાય નહીં ત્યાં સુધી ઈમ્પીરિકલ (અનુભવજન્ય) જ ગણાય. ન્યુટનનું ડાયનામિક્સ પ્રચંડ ગતિ કે પ્રચંડ ગુરુત્વાકર્ષણ માટે સાચાં પરિણામો આપતું નથી. માટે જ તો આઈન્સ્ટાઈનને તેના વિશિષ્ટ અને વિસ્તૃત સાપેક્ષવાદોને લાવવાની જરૂર પડી હતી. હવે આ મંદાકિનીના દૂરના તારા ન્યુટનના ડાયનામિક્સને અનુસરતાં નથી તે દર્શાવે છે કે ન્યુટનનો ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ તદ્દન ઓછા પ્રવેગ માટે પણ કદાચ સાચો ન હોય. ન્યુટનનું ડાયનામિક્સ આમ બંને છેડે બરાબર પરિણામ નહીં આપતું દેખાય છે. ઉપરના છેડા માટે આઈન્સ્ટાઈનને થિયરી આપવી પડી. હવે તેના નીચેના છેડા માટે પણ નવી થિયરી આપવાની જરૂરત ઊભી થઈ છે. ન્યુટનની થિયરી આ બે છેડા વચ્ચે બરાબર પરિણામ આપે છે. માટે જો આપણે ડાર્કમેટર અને ડાર્કએનર્જીના અસ્તિત્વની ધારણા ન લઈએ તો ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમને સુધારવાની જરૂરત પડી છે અને પછી તેને થિયરીથી પણ સમજવાની જરૂર પડે. આ બાબતે ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમમાં જ સુધારો કરવો પડે, કારણ કે ન્યુટનનો ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ પ્રચંડ ગતિ કે પ્રચંડ ગુરુત્વાકર્ષણ ન હોય તો સાચો જ પડે. ઈઝરાયલી ખગોળવિદ્ મોર્દેહાઈ મિલગ્રોમને ઉપરોક્ત પરિસ્થિતિ સમજાવવા ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમને સુધારવાનો વિચાર આવ્યો. તેણે જોયું કે મંદાકિનીમાં દૂર દૂર ગુરુત્વાકર્ષણ નિર્બળ બને છે પણ તે તેના અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં નિર્બળ બનતું નથી પણ થોડું વિચિત્ર પ્રમાણમાં નિર્બળ બને છે. ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમમાં પ્રથમ વાર જ ગેલેક્સીના સ્તરે ઊણપ દેખાઈ છે. જો તેમાં સુધારો કરવામાં આવે તો ગેલેક્સી કેન્દ્રથી ખૂબ જ દૂર રહીને ગેલેક્સીના કેન્દ્ર ફરતે પરિક્રમા કરતા તારાનું ઝડપી ભ્રમણ તે સમજાવી શકે. આ બાબતે બીજા ખગોળવિદોનું કહેવું છે કે આ તો સુસ્થાપિત ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમમાં છેડછાડ કર્યા જેવું ગણાય. ૩૦૦ વર્ષથી ન્યુટનનો ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ સામાન્ય સ્થિતિમાં એટલે કે પ્રચંડ ગતિ ન હોય કે પ્રચંડ ગુરુત્વાકર્ષણ ન હોય તો સાચાં પરિણામો આપી રહ્યો છે. તેમાં સુધારો કરવો કેટલો યોગ્ય ગણાય? કદાચ એ ન્યુટનનું અપમાન જ છે. તેઓ માને છે કે ન્યુટનના નિયમમાં સુધારો કરવાને બદલે બ્રહ્માંડમાં ડાર્કમેટર અને ડાર્ક એનર્જી છે જે મંદાકિનીમાં દૂર દૂર રહેલા તારાના મંદાકિનીના કેન્દ્ર ફરતેના પરિભ્રમણને તેજીલું બનાવે છે. તે ધારણા આ પરિસ્થિતિને સમજાવી શકે છે માટે તે ધારણા લેવી વધારે યોગ્ય ગણાય, પણ સાથે સાથે એ પણ નોંધવું જોઇએ કે તે ધારણા છે અને હજુ સુધી બ્રહ્માંડમાં ડાર્કમેટર અને ડાર્ક એનર્જીના અસ્તિત્વના સબળ સગડ મળ્યા નથી. મંદાકિનીના દૂરના તારાના ઝડપી પરિભ્રમણે જે પરિસ્થિતિ અને પ્રશ્ર્નો ઊભા કર્યા છે તે ખરેખર વિચિત્ર છે અને તે સમજવું ખગોળવિદો માટે પડકાર સમાન છે. જોઈએ હવે ખગોળવિદો આ પરિસ્થિતિને કેવી રીતે સમજે છે અને પછી આપણને કેવી રીતે સમજાવે છે. ન્યુટનના નિયમમાં આ ઊણપ પ્રથમ વાર જ તેને શોધાયા બાદ ૩૦૦ વર્ષ પછી દેખાઈ છે અને તે ગેલેક્સીના સ્તરે છે. બીજા કોઈ સ્થાનિક સ્તરે તે દેખાઈ નથી.