हमारी आकाशगंगा के केंद्र में डार्क मैटर 

फर्मी दूरबीन ने हमारी घरेलू आकाशगंगा के केंद्र में अतिरिक्त γ-किरण उत्सर्जन का स्पष्ट अवलोकन किया, जो गैर-गोलाकार और चपटा दिखाई दिया। गैलेक्टिक सेंटर एक्सेस (GCE) के रूप में संदर्भित, यह अतिरिक्त γ-किरण डार्क मैटर का एक संभावित संकेत है जो कमजोर रूप से परस्पर क्रिया करने वाले बड़े कणों (WIMPs) के आत्म-विनाश के उत्पाद के रूप में उत्पन्न होता है, एक डार्क मैटर कण उम्मीदवार। हालांकि, गैलेक्टिक केंद्र में देखी गई अतिरिक्त γ-किरण पुराने मिलीसेकंड पल्सर (MSPs) के कारण भी हो सकती है। अब तक, यह माना जाता था कि डार्क मैटर (DM) के कारण GCE आकारिकी गोलाकार होगी। हाल ही के एक सिमुलेशन अध्ययन से पता चलता है कि DM के कारण गामा-किरण आकारिकी महत्वपूर्ण रूप से गैर-गोलाकार और चपटी हो सकती है डार्क मैटर (DM) के विनाश में उत्पन्न गामा किरणों का ऊर्जा स्तर लगभग 0.1 टेरा-इलेक्ट्रॉन-वोल्ट (TeV) होगा। मानक गामा-किरण दूरबीनें इन उच्च-ऊर्जा फोटॉनों का सीधे पता नहीं लगा सकतीं। इसलिए, चेरेनकोव टेलीस्कोप ऐरे ऑब्ज़र्वेटरी (CTAO) और सदर्न वाइड-फील्ड गामा-रे ऑब्ज़र्वेटरी (SWGO) जैसी टेरा γ-किरण वेधशालाओं द्वारा अध्ययन पूरा होने पर गैलेक्टिक सेंटर एक्सेस (GCE) के डार्क मैटर (DM) मॉडल की पुष्टि संभव होगी।

डार्क मैटर की कहानी 1933 में शुरू हुई जब फ्रिट्ज़ ज़्विकी ने देखा कि कोमा क्लस्टर में तेज़ गति से घूमने वाली आकाशगंगाएँ अतिरिक्त पदार्थ की उपस्थिति के बिना एक साथ नहीं रह सकती हैं और स्थिर नहीं रह सकती हैं जो किसी न किसी तरह अदृश्य है लेकिन आकाशगंगाओं को अलग होने से रोकने के लिए पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण प्रभाव डालती है। उन्होंने ऐसे अदृश्य पदार्थ को संदर्भित करने के लिए "डार्क मैटर" शब्द गढ़ा। 1960 के दशक में, वेरा रुबिन ने डार्क मैटर की हमारी समझ में एक मौलिक योगदान दिया। उन्होंने नोट किया कि एंड्रोमेडा और अन्य आकाशगंगाओं के बाहरी किनारों पर स्थित तारे उतनी ही गति से घूम रहे थे जितनी कि केंद्र की ओर तारों की गति। दिए गए सभी प्रेक्षित पदार्थों के योग के लिए, आकाशगंगा को अलग हो जाना चाहिए था  

अब हम जानते हैं कि डार्क मैटर प्रकाश या विद्युत चुम्बकीय बल के साथ क्रिया नहीं करता। यह प्रकाश या किसी अन्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित, परावर्तित या उत्सर्जित नहीं करता और अदृश्य है, इसलिए इसे डार्क मैटर कहा जाता है। लेकिन यह गुरुत्वाकर्षण द्वारा समूहीकृत होता है और साधारण पदार्थ पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव डालता है, और इसी से अंतरिक्ष में इसकी उपस्थिति का सामान्यतः अनुमान लगाया जाता है। आकाशगंगाएँ डार्क मैटर के गुरुत्वाकर्षण प्रभाव द्वारा संतुलन में एक साथ बंधी रहती हैं, जो ब्रह्मांड की द्रव्यमान ऊर्जा सामग्री का 26.8% है, जबकि संपूर्ण प्रेक्षणीय ब्रह्मांड, जिसमें सभी बैरियोनिक साधारण पदार्थ शामिल हैं जिनसे हम सभी बने हैं, ब्रह्मांड का केवल 4.9% है। ब्रह्मांड की द्रव्यमान ऊर्जा सामग्री का शेष 68.3% डार्क एनर्जी है।  

यह ज्ञात नहीं है कि डार्क मैटर वास्तव में क्या है। इसमें कोई मूलभूत कण नहीं हैं। स्टैंडर्ड मॉडल डार्क मैटर होने के लिए आवश्यक गुण होते हैं। शायद, मानक मॉडल के कणों के सहयोगी काल्पनिक "सुपरसिमेट्रिक कण" डार्क मैटर बनाते हैं। शायद डार्क मैटर की एक समानांतर दुनिया भी हो। WIMP (कमजोर रूप से परस्पर क्रिया करने वाले विशाल कण), एक्सियन या स्टेराइल न्यूट्रिनो मानक मॉडल से परे परिकल्पित कण हैं जो प्रमुख उम्मीदवार हैं। हालाँकि, ऐसे कणों का पता लगाने में अभी तक कोई सफलता नहीं मिली है।  

कई परियोजनाएं हैं (जैसे ज़ेनॉन प्रयोग, डार्कसाइड-20k परियोजना, यूरेका एक्सपेरिमेंट, और रेस-नोवाडार्क मैटर कणों का प्रत्यक्ष पता लगाने के लिए वर्तमान में कई परियोजनाएँ चल रही हैं। ये मुख्यतः द्रव नोबल गैस डिटेक्टर या क्रायोजेनिक डिटेक्टर हैं, जिन्हें डार्क मैटर कणों की परस्पर क्रिया से उत्पन्न होने वाले मंद संकेतों का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हालाँकि, कई नवीन तरीकों के बावजूद, अभी तक कोई भी परियोजना किसी भी डार्क मैटर कण का प्रत्यक्ष पता लगाने में सक्षम नहीं हुई है। 

डार्क मैटर के अप्रत्यक्ष प्रमाण के लिए, कोई डार्क मैटर के गुरुत्वाकर्षण प्रभावों की तलाश कर सकता है, जैसा कि फ्रिट्ज़ ज़्विकी और वेरा रुबिन ने डार्क मैटर की खोज के लिए किया था, जिसमें उन्होंने अध्ययन किया था कि कैसे आकाशगंगाएँ एक साथ टिकी रहती हैं, जबकि उनकी गति प्रेक्षित साधारण पदार्थ के लिए अनुपातहीन रूप से अधिक होती है। लेंसिंग (प्रकाश का झुकना) के गुरुत्वाकर्षण प्रभाव और अंतरिक्ष में तारों की गति पर प्रभाव भी डार्क मैटर की उपस्थिति के अप्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान कर सकते हैं। इसके अलावा, अंतरिक्ष में डार्क मैटर के कणों के एक-दूसरे से टकराने पर उत्पन्न होने वाले विनाश उत्पाद (जैसे गामा-किरणें, न्यूट्रिनो और कॉस्मिक किरणें) भी डार्क मैटर की उपस्थिति का संकेत दे सकते हैं। एक ऐसा स्थान जहाँ डार्क मैटर के कणों के विनाश के उत्पादों के आधार पर डार्क मैटर की भविष्यवाणी की गई थी, वह हमारी गृह आकाशगंगा मिल्की वे का केंद्र है।  

हमारी गृह आकाशगंगा मिल्की वे के केंद्र में डार्क मैटर का पता लगाना  

आकाशगंगा (MW) के केंद्र में एक अतिरिक्त विसरित माइक्रोवेव केंद्रीय चमक के संकेत मिले थे। यह अतिरिक्त चमक WIMP डार्क मैटर विनाश में उत्पन्न सापेक्षिक इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन से उत्पन्न सिंक्रोट्रॉन उत्सर्जन के कारण मानी गई थी, इसलिए कुछ सौ GeV तक की ऊर्जा सीमा में एक विस्तारित विसरित γ-किरण संकेत की भविष्यवाणी की गई थी। इसके बाद, फर्मी-लार्ज एरिया टेलीस्कोप (LAT) ने γ-किरण संकेत का पता लगाया, जिसकी पहचान गैलेक्टिक सेंटर एक्सेस (GCE) के रूप में की गई। जल्द ही, यह पता चला कि गैलेक्टिक सेंटर एक्सेस (GCE) पुराने न्यूट्रॉन तारों (मिलीसेकंड पल्सर) के कारण भी हो सकता है। यह सोचा गया था कि जीसीई की आकारिकी महत्वपूर्ण होगी - एक सममित गोलाकार आकार की जीसीई डार्क मैटर (डीएम) कणों के विनाश से γ-रे उत्सर्जन का संकेत देगी, जबकि जीसीई की चपटी आकारिकी मिलीसेकंड पल्सर (एमएसपी) से γ-रे उत्सर्जन का संकेत देगी।  

फर्मी-लार्ज एरिया टेलीस्कोप (LAT) द्वारा आकाशगंगा के केंद्र के व्यापक अवलोकन से एक चपटी अगोलाकारता का पता चला। आमतौर पर, इस अगोलाकारता को पुराने तारों (MSP) से जोड़ा जाता है, लेकिन 16 अक्टूबर 2025 को प्रकाशित एक हालिया अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला है कि पुराने तारों (MSP) और डार्क मैटर (DM) विनाश मॉडल, दोनों द्वारा अनुमानित GCE आकारिकी में अंतर नहीं किया जा सकता।   

डार्क मैटर के वितरण का अध्ययन करने के लिए, शोधकर्ताओं ने MW (मिल्की वे) जैसी आकाशगंगाओं की आकारिकी का अनुकरण किया। उन्होंने पाया कि आकाशगंगाओं के चारों ओर और साथ ही आकाशगंगाओं के केंद्रीय क्षेत्रों के आसपास डार्क मैटर हेलो शायद ही गोलाकार थे जैसा कि अनिसोट्रोपिक मॉडल में माना जाता है। इसके बजाय, विश्लेषण ने सभी आकाशगंगाओं के लिए एक चपटा डार्क मैटर घनत्व प्रक्षेपण दिखाया। यह गैर-अक्षीय सममित डार्क मैटर (DM) वितरण ब्रह्मांड के इतिहास में पहले तीन अरब वर्षों में मिल्की वे आकाशगंगा के विलय के इतिहास द्वारा भी दिखाया गया था। GCE की देखी गई आकारिकी केंद्रीय क्षेत्र में चपटी है, जिसे आमतौर पर पुराने तारे (MSP) वितरण की विशेषता माना जाता है।   

प्रेक्षित GCE डार्क मैटर (DM) के कारण है या मिलीसेकंड पल्सर (MSP) के कारण, यह तब पता चलेगा जब चेरेनकोव टेलीस्कोप ऐरे ऑब्ज़र्वेटरी (CTAO) और सदर्न वाइड-फील्ड गामा-रे ऑब्ज़र्वेटरी (SWGO) जैसी γ-रे वेधशालाएँ भविष्य में अपने टेरा-गामा किरण अध्ययन पूरे कर लेंगी। आकाशगंगा के केंद्र में डार्क मैटर (DM) के विनाश उत्पाद के रूप में उत्पन्न गामा किरणें अति-उच्च-ऊर्जा फोटॉन होंगी जिनका ऊर्जा स्तर लगभग 0.1 टेरा-इलेक्ट्रॉन-वोल्ट (TeV) होगा। मानक गामा-किरण दूरबीनें इन उच्च-ऊर्जा फोटॉनों का सीधे पता नहीं लगा सकतीं। टेरा-गामा किरणें भविष्य की CTAO और SWGO जैसी γ-रे वेधशालाओं के लिए एक महत्वपूर्ण लक्ष्य बनने जा रही हैं।  

यह अध्ययन अंतरिक्ष में डार्क मैटर के विनाश उत्पादों के माध्यम से उसके पता लगाने की दिशा में एक कदम आगे है, हालाँकि आकाशगंगा के केंद्र में डार्क मैटर की उपस्थिति की पुष्टि के लिए भविष्य में CTAO या SWGO जैसी अति-उच्च ऊर्जा γ-किरण वेधशालाओं द्वारा पुष्टि की आवश्यकता होगी। डार्क मैटर के विज्ञान में कहीं अधिक महत्वपूर्ण प्रगति किसी भी DM कण का प्रत्यक्ष पता लगाना होगी।  

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सन्दर्भ:  

1. होचबर्ग, वाई., काह्न, वाई.एफ., लीन, आर.के. एट अल. डार्क मैटर का पता लगाने के नए तरीके। नेट रेव फिजिक्स 4, 637–641 (2022)। https://doi.org/10.1038/s42254-022-00509-4 

2. मिसियाज़ेका एम. और रोसिब एन. 2024. डार्क मैटर का प्रत्यक्ष पता लगाना: एक आलोचनात्मक समीक्षा। सिमेट्री 2024, 16(2), 201; DOI: https://doi.org/10.3390/sym16020201  

3. कॉर्पसकुलर भौतिकी संस्थान। डार्क मैटर की खोज में: अदृश्य का पता लगाने का एक नया तरीका। 22 अगस्त 2025। उपलब्ध https://webific.ific.uv.es/web/en/content/search-dark-matter-new-approach-detecting-invisible 

4. मुरु एम.एम., एट अल. 2025. मिल्की वे गैलेक्सी के सिमुलेशन में फर्मी-लैट गैलेक्टिक सेंटर एक्सेस मॉर्फोलॉजी ऑफ़ डार्क मैटर। फ़िज़िकल रिव्यू लेटर्स। 135, 161005. 16 अक्टूबर 2025 को प्रकाशित। DOI: https://doi.org/10.1103/g9qz-h8wd . प्रीप्रिंट संस्करण arXiv पर उपलब्ध है। 8 अगस्त 2025 को प्रस्तुत किया गया। DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.06314  

5. जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय। समाचार - आकाशगंगा में रहस्यमयी चमक डार्क मैटर का प्रमाण हो सकती है। 16 अक्टूबर 2025 को प्रकाशित। उपलब्ध https://hub.jhu.edu/2025/10/16/mysterious-glow-in-milky-way-dark-matter/  

6. लाइबनिज़ खगोलभौतिकी संस्थान। समाचार - डार्क मैटर के विनाश के कारण आकाशगंगा में गामा किरणों की अधिकता दिखाई दे रही है। 17 अक्टूबर 2025 को प्रकाशित। उपलब्ध https://www.aip.de/en/news/milkyway-gammaray-darkmatter-annihilation/  

7. फर्मी गामा-रे अंतरिक्ष दूरबीन। उपलब्ध https://science.nasa.gov/mission/fermi/  

8. चेरेनकोव टेलीस्कोप ऐरे ऑब्ज़र्वेटरी (CTAO)। उपलब्ध है https://www.ctao.org/emission-to-discovery/science/  

9. दक्षिणी वाइड-फील्ड गामा-रे वेधशाला (SWGO)। उपलब्ध है https://www.swgo.org/SWGOWiki/doku.php?id=swgo_rel_pub  

10. टार्टू वेधशाला। ब्रह्मांड का अंधकारमय पक्ष। उपलब्ध https://kosmos.ut.ee/en/dark-side-of-the-universe 

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