ડાર્ક મેટર અને ડાર્ક એનર્જી

બ્રહ્માંડ ભવિષ્યમાં કેવું હશે? તે ફેલાતુ રહેશે કે સંકોચાઇ જશે? ફિલહાલ આનો જવાબ તો કોઇને જ ખબર નથી પરંતુ બ્રહ્માંડના ભવિષ્યના સંદર્ભે કોઇપણ પૂર્વાનુમાન લગાવતા પહેલાં આપણે બે વિષયોથી પરિચિત થવું આવશ્યક છે.
-
કોઇપણ સિસ્ટમમાં અગર આપણને એક પિંડના ચક્કર લગાવતા બીજા પિંડની ગતિ તથા બંન્ને પિંડો મધ્યેનું અંતર જ્ઞાત છે તો ન્યૂટનના ગુરૂત્વીય સમીકરણોના સહારે આપણે બંન્ને પિંડોનું દળ(mass) જાણી શકીએ છીએ. ઉદાહરણ તરીકે આપણે જાણીએ છીએ કે ગુરૂથી સૂર્યનું અંતર લગભગ 78 કરોડ કિ.મી. અને ગુરૂની orbital velocity(ભ્રમણીય વેગ) લગભગ 13 કિ.મી./સેકન્ડ છે. હવે સૂર્યનું દળ જાણવા માટે V^2 x radius/G સમીકરણનો ઉપયોગ કરવાથી આપણને સૂર્યનું દળ 2 x 10^30 કિ.ગ્રા. મળશે. કેપલરના ગતિના નિયમોના આધારે આપણે જાણીએ છીએ કે સૂર્યના નજીક મૌજૂદ ગ્રહ, દૂર સ્થિત મૌજૂદ ગ્રહોની તુલનાએ અપેક્ષાકૃત ઝડપથી સૂર્યના ચક્કર લગાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે સૂર્યની સૌથી નજીકનો ગ્રહ બુધ 48 કિ.મી./સેકન્ડની ઝડપે સૂર્યના ચક્કર લગાવે છે. જ્યારે પૃથ્વી 30 કિ.મી./સેકન્ડ અને સૌથી દૂર મૌજૂદ પિંડ પ્લૂટો 4.67 કિ.મી./સેકન્ડની ઝડપે સૂર્યના ચક્કર લગાવે છે.
-
અગર બુધની ગતિ જો આનાથી ઓછી થઇ જાય તો સૂર્યની નજીક હોવાના લીધે તેની શક્તિશાળી ગ્રેવિટિના કારણે પોતાના પરિક્રમા પથથી ભટકી બુધ સૂર્યની અંદર સમાય જશે. એજ પ્રમાણે અગર સૂર્યથી સૌથી દૂર પ્લૂટોની ગતિ તેની વર્તમાન ગતિથી થોડી વધુ હોત તો પ્લૂટો સોલર સિસ્ટમની ગ્રેવિટિની સીમાને તોડીને બ્રહ્માંડમાં મુક્ત સફરે નીકળી ગયો હોત.
-
કોઇપણ સ્ટારસિસ્ટમમાં કેન્દ્રીય દ્રવ્યમાનથી દૂર જતાં ગ્રહોની ગતિ ઓછી થતી જાય છે. પરંતુ થોડી અચરજપૂર્ણ વાત એ છે કે માનીલો અગર પ્લૂટો 25 કિ.મી/સેકન્ડની ગતિએ સૂર્યના ચક્કર લગાવી રહ્યો છે તો તેનો અર્થ આપણે શું કાઢવો?(યાદરહે પ્લૂટોની ઝડપ 4.67 કિ.મી /સેકન્ડની જ છે). સ્વાભાવિક છે કે સૂર્યનું દળજ એટલું નથી કે તે આટલા અંતરે મૌજૂદ, આટલાં વેગથી ગતિમાન પિંડને પોતાની કક્ષામાં બાંધીને રાખી શકે. આનો મતલબ એવો થાય કે યા તો આપણી ગ્રેવિટિની સમજમાં કોઇ ટેકનીકલ ખામી છે અથવા સોલરસિસ્ટમમાં કોઇ અદ્રશ્ય પદાર્થ મૌજૂદ છે. જે સોલરસિસ્ટમને બાંધી, વિખેરવાથી બચાવી આપણને જીવન પ્રદાન કરી રહ્યો છે.
-
હવે વાત કરીએ 30 લાખ પ્રકાશવર્ષ દૂર સ્થિત ટ્રાઇએન્ગુલેમ ગેલેક્ષીની(Triangulam Galaxy). આ ગેલેક્ષીના બાહરી ખૂણામાં મૌજૂદ તારાઓની ગતિ(123 કિ.મી/સેકન્ડ) અને તેમના કેન્દ્રથી અંતરના આધારે orbital method દ્વારા કરાયેલ ગણના અનુસાર આ ગેલેક્ષીનું દળ આપણાં સૂર્ય કરતાં 46 અબજ ગણુ હોવું જોઇએ. સરળ શબ્દોમાં, આ ગેલેક્ષીને ગ્રેવિટેશનલી બાંધીને રાખવા માટે ગેલેક્ષીની અંદર લગભગ 46 અબજ તારાઓ હોવા જોઇએ. કોઇપણ ગેલેક્ષી અથવા સ્ટાર સિસ્ટમનું દળ જાણવા માટેનો એક અન્ય પ્રકાર પણ છે. જેમાં આપણે તારાઓના પ્રકાશને આપણી નજીકના મૌજૂદ તારાઓના પ્રકાશ વડે તુલનાત્મક અધ્યયન કરી જે તે ગેલેક્ષીનું સરેરાશ દળ માપી શકીએ છીએ. પ્રકાશ આધારિત દળ માપન પધ્ધતિના આધારે ગણતરી કરતાં આપણને ટ્રાઇએન્ગુલેમ ગેલેક્ષીમાં લગભગ 7 અબજ તારાઓનું દળ હોવાનું માલુમ પડે છે. તો બાકીના 39 અબજ તારાઓનું દળ ક્યાં છે?
-
આનો મતલબ એવો થાય કે આ ગેલેક્ષીમાં 39 અબજ સૂર્યો બરાબર એવું દળ/પદાર્થ મૌજૂદ છે જે પ્રકાશ સાથે કોઇ પ્રતિક્રિયા કરતો નથી. બીજા શબ્દોમાં, આ પદાર્થ કોઇપણ રીતે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પેક્ટ્રમ એટલેકે પ્રકાશનું શોષણ અથવા ઉત્સર્જન નથી કરતો પરંતુ આ પદાર્થનો ગ્રેવિટેશનલ પ્રભાવ વાસ્તવિકરૂપે મૌજૂદ છે. આ રહસ્યમયી પદાર્થને ડાર્ક મેટરની સંજ્ઞા આપવામાં આવી.
-
હજારથી ય વધુ ગેલેક્ષીઓના અધ્યયનથી એ વાત સાફ થઇ ગઇ છે કે લગભગ હર ગેલેક્ષીમાં તારાઓ અવિશ્વસનીય રૂપે બેહદ વધુ ઝડપે ગતિ કરી રહ્યાં છે તેમજ સૈદ્ધાંતિક દ્રષ્ટિએ તારાઓએ ગેલેક્ષી છોડી બ્રહ્માંડમાં મુક્ત સફરે નીકળી જવું જોઇતું હતું. કોઇપણ ગેલેક્ષીમાં એટલું દળ મૌજૂદ નથી કે તારાઓની આટલી ગતિ છતાં તેમને ગેલેક્ષી સાથે બાંધીને રાખી શકે. આકાશગંગાઓ દ્વારા ઉત્પન્ન ગ્રેવિટિનો 85% હિસ્સાનો સ્ત્રોત એટલેકે ડાર્ક મેટર આપણાં માટે રહસ્યમય છે. એવું મનાય છે કે ડાર્ક મેટર સામાન્ય પદાર્થની જેમ સંપૂર્ણ બ્રહ્માંડમાં હર જગ્યાએ વ્યાપ્ત છે, પરંતુ આપણે કોઇપણ પ્રકારે તેને જોઇ નથી શકતાં. કેમકે અગાઉ જોઇ ગયા તેમ ડાર્ક મેટર પ્રકાશ સાથે કોઇપણ પ્રકારની ક્રિયા નથી કરતો. હવે વર્તમાનમાં ડાર્ક મેટરના સંદર્ભમાં ત્રણ સંભવિત સ્પષ્ટીકરણ પ્રસ્તાવિત છે.
-
(1) ડાર્ક મેટર નામની કોઇ ચીજ જ નથી. કદાચ ગ્રેવિટિના સંદર્ભે આપણી સમજ જ અપૂર્ણ છે. ગ્રેવિટિ બહોળા સ્તરે એટલેકે લાખો-કરોડો પ્રકાશવર્ષોના અંતર ઉપર કેવીરીતે વ્યવ્હાર કરે છે, તેને લઇને આપણી અવધારણાઓમાં સંશોધનની આવશ્યકતા છે.
(2) મૂળભૂત કણોથી સબંધિત આપણું સ્ટાન્ડર્ડ મોડલ હજી અપૂર્ણ છે. ડાર્ક મેટર પ્રકાશથી ક્રિયા ન કરવાવાળા બેહદ અધિક દળ ધરાવતા WIMP(Weakly Interacting Massive Particles) નામક મૂળભૂત કણોની એક અલગ શ્રેણી હોય શકે છે જેને શોધવાના હજી બાકી છે.
(3) ડાર્ક મેટર સામાન્ય પદાર્થ જ છે પરંતુ તે સમાંતર બ્રહ્માંડો અથવા અન્ય પરિમાણો(dimension) માં છુપાયેલ છે. માટેજ તે પ્રકાશ સાથે કોઇ ક્રિયા નથી કરતું પરંતુ તેનો ગુરૂત્વીય પ્રભાવ આપણાં બ્રહ્માંડ સુધી મહેસુસ કરી શકાય છે.
-
બ્રહ્માંડના અજીબ રહસ્યોની શ્રુંખલા ડાર્ક મેટર સાથેજ ખતમ નથી થઇ જતી. કંઇક બીજું પણ એવું છે જે વૈજ્ઞાનિકો માટે ડાર્ક મેટરથી પણ મોટી પહેલી છે. જેને સમજવાની શરૂઆત આપણે એક સાધારણ પ્રયોગ વડે કરીશું.
-
માની લો, તમે પૃથ્વી ઉપર ઉભા રહી હવામાં એક બોલ ઉછાળો છો. સ્વાભાવિક છે કે જેમજેમ બોલની ગતિ તેને ઉપર તરફ ધકેલશે, તેમતેમ પૃથ્વીની ગ્રેવિટિ બોલને પાછી પૃથ્વી તરફ ખેંચવાની કોશિશ કરશે. બોલ એક નિશ્ચિત ઉંચાઇ સુધી પહોંચ્યા પછી પોતાની સંપૂર્ણ ગતિ ખોઇ દેશે અને પૃથ્વીની ગ્રેવિટિ બોલની ગતિ ઉપર હાવી થઇ જશે. જો બોલની ગતિ escape velocity ની બરાબર થઇ જાય તો તે પૃથ્વીની ગ્રેવિટિની સીમાને તોડીને બાહરી બ્રહ્માંડમાં પણ જઇ શકતો હતો. ગ્રેવિટિ પદાર્થનો ગુણ છે એટલેકે જેટલો વધુ પદાર્થ તેટલી વધુ ગ્રેવિટિ. અહીં બોલની ગતિને બ્રહ્માંડનો ફેલાવો ગણો અને પૃથ્વીની ગ્રેવિટિને બ્રહ્માંડનું સંકોચન. યાદરહે કોઇપણ પ્રકારની સિસ્ટમનો ફેલાવો અથવા સંકોચન તે સિસ્ટમમાં મૌજૂદ પદાર્થના વેગ તથા પદાર્થની માત્રા ઉપર નિર્ભર કરે છે.
-
આપણે સૌ જાણીએ છીએ કે લગભગ 14 અબજ વર્ષ પહેલાં આપણું બ્રહ્માંડ એક વિસ્ફોટ વડે શરૂ થયું. તે વિસ્ફોટ બાદ પદાર્થો લગાતાર એકબીજાથી દૂર જઇ રહ્યાં છે. તો દેખીતી વાત છે કે બ્રહ્માંડમાં ઉપલબ્ધ પદાર્થની ગ્રેવિટિ આ ફેલાવા વિરૂધ્ધ કાર્ય કરી બ્રહ્માંડને પાછું એક બિંદુમાં સંકુચિત કરવાનો પ્રયાસ કરી રહી છે. આ પ્રમાણે બ્રહ્માંડનું ભવિષ્ય, ફેલાવો અને સંકોચન વચ્ચે ચાલતી રસાકસી ઉપર નિર્ભર કરે છે. બ્રહ્માંડના ભવિષ્ય બાબતે પૂર્વાનુમાન કરતાં પહેલાં એ જાણી લેવું આવશ્યક છે કે ફેલાવાનો દર તથા ઉપલબ્ધ પદાર્થની માત્રા(ગ્રેવિટિ) કેટલી છે?
-
પ્રસાર(ફેલાવા) ઉપર વિજય પ્રાપ્ત કરી બ્રહ્માંડને ફરી singularity તરફ સંકુચિત કરવા માટે આવશ્યક પદાર્થની ન્યૂનતમ માત્રાને Critical Density કહે છે. અગર ક્રિટિકલ ડેન્સિટીને 1 ગણવામાં આવે તો બ્રહ્માંડના ભવિષ્ય સંદર્ભે ત્રણ પરિણામો મળે છે.
(1) Hyperbolic shape Universe(Density<1):- અગર બ્રહ્માંડમાં પદાર્થની માત્રાનું મૂલ્ય એકથી ઓછું છે તો બ્રહ્માંડ આકારમાં ખુલ્લુ તથા હાઇપરબોલિક હશે(જુઓ ઇમેજ). આવા બ્રહ્માંડમાં બનાવેલ કોઇપણ ત્રિકોણના ત્રણે ખૂણાનો કોણ 180 ડીગ્રી થી ઓછો હોય છે. આ સ્થિતિમાં ઉપલબ્ધ પદાર્થની માત્રા પ્રસારને રોકવા માટે સક્ષમ નથી. માટે બ્રહ્માંડ હંમેશા ફેલાતું રહેશે.
(2) Flat Shape Universe(Density=1):- અગર બ્રહ્માંડમાં પદાર્થની માત્રા ક્રિટિકલ ડેન્સિટિના બિલકુલ બરાબર છે, તો આ અવસ્થામાં બ્રહ્માંડ ખુલ્લુ પરંતુ સમતલ હશે. તેમજ ત્રિકોણના ત્રણે ખૂણાનો કોણ 180 ડીગ્રી જ હશે. આ સ્થિતિમાં બ્રહ્માંડનો પ્રસાર એક નિશ્ચિત આકાર સુધી થતો રહેશે જ્યાંસુધી પ્રસાર ગતિ અને ગ્રેવિટિ એકસરખી ન થઇ જાય. એ સ્થિતિએ પહોંચ્યા પછી પ્રસાર રોકાઇ જશે અને બ્રહ્માંડ એજ આકારમાં અનંતકાળ સુધી યથાવત રહેશે.
(3) Close/Spherical Shape Universe(Density>1):- અગર બ્રહ્માંડમાં પદાર્થની માત્રા ક્રિટિકલ ડેન્સિટિથી વધુ છે તો બ્રહ્માંડ બંધ હશે. તેમજ ત્રિકોણના ત્રણે ખૂણાનો કોણ 180 ડીગ્રીથી વધુ હશે. આ સ્થિતિમાં બ્રહ્માંડનો પ્રસાર એકને એક દિવસ રોકાઇ જશે. ગ્રેવિટિ પ્રસાર ઉપર હાવી થઇ જશે અને બ્રહ્માંડ ફરી સંકોચાવાનું શરૂ કરી દેશે તેમજ ત્યાંસુધી સંકુચિત થતું રહેશે જ્યાંસુધી બ્રહ્માંડનો સઘળો પદાર્થ એક સ્થાન ઉપર એકત્રિત થઇ ફરી સિંગ્યુલારિટીને જન્મ ન આપે. બની શકે કે આવું થતાં ફરી બિગબેંગની ઘટના દોહરાવાય અને બ્રહ્માંડના પ્રસાર-સંકોચનની પ્રક્રિયાનો નવો અધ્યાય આરંભ થાય.  
-
હવે બ્રહ્માંડના ફેલાવાનો દર આપણને Hubble Constant(73.8 કિ.મી./સેકન્ડ/મેગાપારસેક) ના રૂપે જ્ઞાત છે. ફેલાવાના આ દર અનુસાર બ્રહ્માંડની ક્રિટિકલ ડેન્સિટિ લગભગ 5 પરમાણું પ્રતિ ઘનમીટર થાય છે. એટલેકે બ્રહ્માંડમાં પ્રતિ ઘનમીટર 5 પરમાણુંઓથી વધુ પરમાણું મળવાનો મતલબ છે કે બ્રહ્માંડની ઘનતા, ક્રિટિકલ ડેન્સિટિ(ઘનતા) થી વધુ છે(મતલબ બ્રહ્માંડ ભવિષ્યમાં સંકુચિત થશે), પરંતુ અગર બ્રહ્માંડની ઘનતા 5 પરમાણું પ્રતિ ઘનમીટરથી ઓછી છે તો બ્રહ્માંડ હંમેશા માટે ફેલાતું રહેશે.
-
તો બ્રહ્માંડની એનર્જી ડેન્સિટિ મતલબ પ્રતિ ઘનમીટરે પરમાણુંઓની સંખ્યા જાણી આપણે બ્રહ્માંડનું ભવિષ્ય આસાનીથી જાણી શકીએ છીએ. તો હવે બ્રહ્માંડમાં ઉપલબ્ધ પદાર્થની માત્રાની ઘનતા કેટલી છે? આપણાં દાયકાઓના સતત અનુસંધાન તેમજ પ્રયોગો વડે આપણને ઉત્તર પ્રાપ્ત થયો છે કે બ્રહ્માંડમાં મૌજૂદ સામાન્ય પદાર્થ(ઇલેક્ટ્રોન+પ્રોટોન વગેરે) ની ધનતા 0.25 પરમાણું પ્રતિ ઘનમીટર છે. અગર ડાર્ક મેટરથી પ્રાપ્ત ગ્રેવિટિના આંકડાઓને જોડી દઇએ તો ઉપલબ્ધ પરિણામ લગભગ 1.6 પરમાણું પ્રતિ ઘનમીટર થાય છે. સ્વાભાવિક છે કે મેટર તથા ડાર્ક મેટરનું સંયુક્ત દળ પણ બ્રહ્માંડને ફરી સંકુચિત કરવા માટે આવશ્યક ક્રિટિકલ ડેન્સિટિના ફક્ત 32% જ થાય છે. તો સ્થિતિ એ છે કે બ્રહ્માંડમાં મૌજૂદ પદાર્થ સંકોચન પ્રક્રિયાને શરૂ કરવા માટે પર્યાપ્ત નથી. બ્રહ્માંડનો અનંતકાળ સુધી પ્રસાર થતો રહેશે અને ટેકનિકલી આપણું બ્રહ્માંડ આકારમાં Hyperbolic હોવું જોઇએ.
-
પરંતુ......એક મિનિટ!!! કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ(Cosmic Microwave Background=CMB) નું અધ્યયન કરતી વખતે વૈજ્ઞાનિકોને એક એવી અનોખી ચીજ મળી જે બ્રહ્માંડ વિષે આપણી સમજને હલબલાવી નાંખનારી હતી(CMB રેડિએશનને વિગતવાર આપણે ફરી ક્યારેક સમજીશું). CMB રેડિએશનના ચિત્રમાં મૌજૂદ વિકિરણોનું અધ્યયન એ સાબિત કરે છે કે આ ચિત્રમાં બનાવેલ ત્રિકોણના ખૂણાઓનું માપ પરફેક્ટ 180 ડિગ્રી છે. આવું ત્યારેજ શક્ય છે જ્યારે બ્રહ્માંડ ફ્લેટ એટલેકે સમતલ આકારનું હો. અનેકો અધ્યયનો તથા પ્રયોગોએ એ નિરંતર સાબિત કર્યુ છે કે વાસ્તવમાં આપણું બ્રહ્માંડ ફ્લેટ છે. આવું કઇરીતે સંભવ છે? આપણે ઉપર વાંચ્યું એમ બ્રહ્માંડને ફ્લેટ બનાવવા માટે આવશ્યક માત્રાની 32% પદાર્થ/ઉર્જા જ આ બ્રહ્માંડમાં મૌજૂદ છે. તો બાકીની 68% ઉર્જા આખરે ક્યાં છે? એમાં કોઇ શંકા નથી કે આ ઉર્જા કોઇ ધારણા નથી પરંતુ વાસ્તવિક છે અન્યથા આપણું બ્રહ્માંડ ફ્લેટ હોઇ જ ન શકે. પરંતુ આ 68% ઉર્જા બાબતે આપણને કોઇ જાણકારી ન હોવાના કારણે તેને ડાર્ક એનર્જી કહેવામાં આવે છે.
-
વૈજ્ઞાનિકોએ 1998 માં એક વિશેષ પ્રકારના સુપરનોવા તારાના વેગ તથા તેનાથી ઉત્સર્જીત પ્રકાશની રેડશિફ્ટનું અધ્યયન કરી ઘોષણા કરી કે સુપરનોવાનો આપણાંથી દૂર જવાનો વર્તમાન વેગ, ભૂતકાળના વેગથી અધિક છે. અર્થાત બ્રહ્માંડના પ્રસારની ઝડપ વધી રહી છે. આ ઝડપનું કારણ ડાર્ક એનર્જી જ છે. પરંતુ કઇરીતે?
-
બ્રહ્માંડના પ્રસારની માનવજાતને મળેલ સાબિતી પહેલાં ગુરત્વ સમીકરણો ઉપર કાર્ય કરતાં આઇનસ્ટાઇને જોયું કે એમના સમીકરણો અનુસાર પદાર્થની મૌજૂદગીમાં કોઇપણ બ્રહ્માંડ સ્થિર નથી રહી શકતું. સ્વાભાવિક છે કે પદાર્થની મૌજૂદગીથી ઉત્પન્ન ગ્રેવિટિ બ્રહ્માંડને સંકુચિત કરવાનો પ્રયાસ કરશે. એટલામાટે યા તો બ્રહ્માંડ ફેલાતું હશે અથવા સંકુચિત પ્રક્રિયામાં, પણ સ્થિર ન હોઇ શકે. ખબર નહીં કેમ? પણ એક સ્થિર બ્રહ્માંડનો વિચાર આઇનસ્ટાઇનને અધિક રૂચિકર લાગ્યો. માટે તેમણે પોતાના સમીકરણોમાં બ્રહ્માંડના સંકોચનને નિષ્પ્રભાવી કરવા માટે અનાવશ્યક રૂપે એક પદ Cosmological Constant ઉમેરી દીધું. જેણે સંકોચનના પ્રભાવને ગણિતીય રૂપે કેન્સલ કરી બ્રહ્માંડને સ્થિર બનાવી દીધું. પછીથી બ્રહ્માંડના ફેલાવાના પ્રમાણો મળ્યા બાદ આઇનસ્ટાઇને આ Cosmological Constant ને પોતાના જીવનની સૌથી મોટી ભૂલ ગણાવી તેને પોતાના સમીકરણોમાંથી હટાવી દીધું.
-
આજે આપણે જાણીએ છીએ કે Cosmological Constant વાસ્તવિક છે. મતલબ કંઇક એવું છે જે સંકોચનનો વિરોધ કરી બ્રહ્માંડને નિરંતર ફેલાવ્યે રાખે છે. આઇનસ્ટાઇન દ્વારા આપેલ Cosmological Constant ની અવધારણા આપણાં દ્વારા નિરીક્ષણ કરાયેલ ડાર્ક એનર્જી સાથે બિલકુલ બંધબેસતી છે. ડાર્ક એનર્જીનું નિરીક્ષણમાં પ્રાપ્ત મૂલ્ય 7 × 10−30 g/cm3 છે. જે સામાન્ય પદાર્થ અને ડાર્ક મેટરની ઘનતાની તુલનાએ બેહદ ઓછું છે. આજ કારણ છે કે આકાશગંગાઓના સમૂહોની સંયુક્ત ગ્રેવિટિવાળા ક્ષેત્રમાં ડાર્ક એનર્જી પ્રભાવી નથી. તેથી આપણાં લોકલ ક્લસ્ટરમાં મૌજૂદ આકાશગંગાઓ આપસી ગ્રેવિટિના કારણે એકબીજાની નજીક આવી રહી છે. જ્યારે આકાશગંગાઓ વચ્ચે મૌજૂદ ખાલી સ્થાન જ્યાં પદાર્થની મૌજૂદગી લગભગ નગણ્ય છે, ત્યાં ડાર્ક એનર્જી મુખ્ય ભુમિકામાં છે.
-
આઇનસ્ટાઇન અનુસાર સ્પેસ સ્વયં એક ભૌતિક પદાર્થ છે. જેની અંદર સ્વયંની ઉર્જા સમાયેલી છે. તેને નિર્વાત(શૂન્યાવકાશ) ની ઉર્જા(Vacuum Energy Density) કહે છે. અર્થાત ડાર્ક એનર્જી સ્વયં સ્પેસનોજ ગુણધર્મ છે. દેખીતું છે કે અગર ડાર્ક એનર્જી કોઇ પ્રકારના કણો વડે બની હોત તો તેની એનર્જી-ડેન્સિટિમાં સ્પેસના વિસ્તાર સાથે ઘટાડો થવો જોઇતો હતો પરંતુ ઉપલબ્ધ આંકડાઓ બતાવે છે કે ડાર્ક એનર્જીની ઘનતા સ્થિર છે. આવું ત્યારેજ સંભવ છે જ્યારે ડાર્ક એનર્જી કોઇ સ્વતંત્ર ભૌતિક પદાર્થ ન થઇને, સ્પેસનું જ અંગ હોય. ટૂંકમાં સરળ ભાષામાં સ્પેસ અને ડાર્ક એનર્જી એકજ ચીજ છે.
-
મતલબ આકાશગંગાઓ મધ્યે પદાર્થની અનુપસ્થિતિમાં ડાર્ક એનર્જી નવા સ્પેસ સ્વરૂપે ઉત્પન્ન થઇ રહી છે. જે કારણે બ્રહ્માંડનો પ્રસાર નિરંતર તેજ ગતિએ વધી રહ્યો છે. અગર બ્રહ્માંડમાં નિરંતર નવા સ્પેસનું નિર્માણ થઇ રહ્યું છે અને આ સ્પેસમાં ઉર્જા પણ સમાયેલી છે તો તેનો અર્થ એવો થયો કે બ્રહ્માંડમાં ઉર્જાની કુલ માત્રા વધી રહી છે. પરંતુ આપણે તો એવું ભણ્યા છીએ કે ઉર્જાને ન તો ઉત્પન્ન કરી શકાય ન તો તેનો નાશ કરી શકાય. મતલબ બ્રહ્માંડની ટોટલ ઉર્જા ફિક્સ છે. તો શું આ ઉર્જા સંરક્ષણના નિયમનું ઉલ્લંઘન નથી?
-

વેલ, જોવા જઇએ તો આ સમસ્યાના બે જ ઉકેલ સંભવ છે. (1) આ સમસ્યા ઉપર ફિલહાલ વાત ન કરવી જોઇએ. કેમ? કેમકે અહીં આપણાં વર્તમાન વિજ્ઞાનની સીમા સમાપ્ત થઇ જાય છે. તેમજ આપણને ગણિત અથવા સમાનાંતર બ્રહ્માંડોના વિજ્ઞાનની નવી પરિભાષા આ સમસ્યાને સુલઝાવવા જોઇશે. (2) આઇનસ્ટાઇનની થીઅરી ઓફ રિલેટિવિટી ઉર્જા સંરક્ષણના નિયમની વાત જ નથી કરતી. આઇનસ્ટાઇન અનુસાર નવું સ્પેસ ઉત્પન્ન અથવા નષ્ટ કરી શકાય છે. માટે ઉર્જા સંરક્ષણનો નિયમ ખુદ સ્પેસ ઉપર લાગુ નથી પડતો(આનો તોડ એમી નોધરે કાઢ્યો હતો, જેને અગાઉ આપણે જોઇ ગયાં).  

-

એવું પણ બની શકે કે થીઅરી ઓફ રિલેટિવિટી ખોટી છે. આપણને બહોળા સ્તરે ગ્રેવિટિની વ્યાખ્યા કરવા માટે ગણિતની એક નવી પરિભાષા જોઇશે. પણ.....થીઅરી ઓફ રિલેટિવિટી આપણાં વિજ્ઞાનનો આધારસ્તંભ છે તેમજ બ્રહ્માંડ સબંધિત અનેક ભવિષ્યવાણીઓ કરી પ્રયોગો ઉપર સાચી ઠરી છે. અગર કોઇપણ નવી થીઅરી ભવિષ્યમાં થીઅરી ઓફ રિલેટિવિટીને ખોટી પાડવા અથવા તેમાં સંશોધનનો દાવો કરે છે તો એ અતિ આવશ્યક છે કે તે નવી થીઅરી રિલેટિવિટી દ્વારા કરાયેલ સઘળી ભવિષ્યવાણીનો પોતાની અંદર સમાવેશ કરે તથા પ્રયોગો ઉપર સાચી ઠરે. સ્વાભાવિક છે કે આ એટલું આસાન નથી.

-

બની શકે કે ગ્રેવિટિને લઇને આપણી સમજણ અપૂર્ણ હો? બહોળા સ્તરે ગ્રેવિટિના વ્યવ્હારને સમજવા માટે રિલેટિવિટીમાં સંશોધન કરવાની આવશ્યક્તા હો? અથવા એવું પણ બની શકે કે ઉર્જા સંરક્ષણનો નિયમ ફક્ત એક બંધ સિસ્ટમમાંજ લાગુ પડતો હોય? માટે ડાર્ક એનર્જીનો વાસ્તવિક વ્યવ્હાર ફક્ત ઉચ્ચ પરિમાણો(dimentions) માં હાજર રહીનેજ સમજી શકાય? કેમકે અગર આપણાં બ્રહ્માંડમાં ઉર્જાની માત્રા અકારણ વધી રહી છે તો એનો એક અર્થ એવો પણ થાય કે આપણાં બ્રહ્માંડથી ઉપર પણ કોઇ એવી દુનિયા મૌજૂદ છે જે આપણી સમજની બહાર છે. જે આપણે જોઇએ, સમજીએ અને સાંભળીએ છીએ તે શાયદ સંપૂર્ણ બ્રહ્માંડનો એક નાનકડો ભાગ હો? વાસ્તવિકતા શાયદ આપણી કલ્પનાઓથી પણ અધિક વિરાટ હો?

-

જોકે ડાર્ક એનર્જીની એનર્જી-ડેન્સિટિ સ્થર(constant) છે, માટે બ્રહ્માંડમાં નિરંતર એટલીજ ઉર્જા વધી રહી છે જેથી બ્રહ્માંડ ફ્લેટ અવસ્થામાં રહી શકે. આખરે બ્રહ્માંડની ફ્લેટનેસ(સમતલતા) પ્રતિ આ મુગ્ધતાનું કારણ શું છે? આપણને નથી ખબર પરંતુ જેને પણ ભવિષ્યમાં ખબર પડી ગઇ, નિસંદેહ તે વ્યક્તિ માટે નોબલ પ્રાઇઝ આરક્ષિત છે.

(રેફરન્સ વિવિધ પુસ્તકોના સંસ્કરણનો અનુવાદ મિત્ર વિજય દ્વારા)