ब्रह्मांडीय तार

Not to be confused with string in string theory.

ब्रह्मांडीय तार्स काल्पनिक 1-आयामी टोपोलॉजिकल दोष हैं जो प्रारंभिक ब्रह्मांड में समरूपता-विच्छेद चरण संक्रमण के समय गठित हो सकते हैं जब इस समरूपता को तोड़ने से जुड़ेनिर्वात अवस्था मैनिफोल्ड की टोपोलॉजी बस जुड़ी नहीं थी। उनके अस्तित्व पर प्रथम बार 1970 के दशक में सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी टॉम किबल ने विचार किया था।

ब्रह्मांडीय तारों का निर्माण कुछ हद तक उन खामियों के अनुरूप है जो ठोस तरल पदार्थ में क्रिस्टल अनाज के मध्य बनते हैं, या पानी के बर्फ में जमने पर बनने वाली दरारें। ब्रह्मांडीय तारों के उत्पादन के लिए अग्रणी चरण संक्रमण ब्रह्मांड के विकास के प्रारंभिक क्षणों के समय ब्रह्मांड संबंधी मुद्रास्फीति के पश्चात होने की संभावना है, और प्रारंभिक ब्रह्मांड के क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत और स्ट्रिंग सिद्धांत मॉडल दोनों में सामान्य से अधिक भविष्यवाणी है।

लौकिक तार युक्त सिद्धांत

स्ट्रिंग सिद्धांत में, ब्रह्मांडीय तारों की भूमिका स्वयंमूलभूत स्ट्रिंग्स (या एफ-स्ट्रिंग्स) द्वारा निभाई जा सकती है जो डी-स्ट्रिंग्स द्वारा सिद्धांत गड़बड़ी को परिभाषित करती है, जो निर्बल-सबल या तथाकथित एस द्वारा एफ-स्ट्रिंग्स से संबंधित हैं। द्वैत, या उच्च-आयामी डी-, एनएस- अथवा एम-ब्रेन्स जो अतिरिक्त स्पेसटाइम आयामों से जुड़े कॉम्पैक्ट चक्रों पर आंशिक रूप से लपेटे जाते हैं जिससे केवल एक गैर-कॉम्पैक्ट आयाम बना रहे।

एबेलियन हिग्स मॉडल ब्रह्मांडीय तारों के साथ क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत का प्रोटोटाइपिकल उदाहरण है। क्वांटम फील्ड सिद्धांत और स्ट्रिंग सिद्धांत ब्रह्मांडीय तारों में कई गुण समान होने की अपेक्षा है, किन्तु त्रुटिहीन विशिष्ट विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए अधिक शोध की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए एफ-स्ट्रिंग्स संपूर्ण रूप से क्वांटम-मैकेनिकल हैं और इसकी शास्त्रीय परिभाषा नहीं है, यद्यपि फील्ड सिद्धांत ब्रह्मांडीय तारों को प्राय: विशेष रूप से शास्त्रीय रूप से व्यवहार किया जाता है।

आयाम

ब्रह्मांडीय तार, यदि वे उपस्थित हैं, तो एक प्रोटॉन के समान परिमाण के समान क्रम के व्यास के साथ अत्यंत पतले होंगे, अर्थात ~ 1 fm, या छोटा। यह देखते हुए कि यह पैमाना किसी भी ब्रह्माण्ड संबंधी पैमाने से बहुत छोटा है, इन तारों का अधिकांशतः शून्य-चौड़ाई या नंबू-गोटो सन्निकटन में अध्ययन किया जाता है। इस धारणा के अंतर्गत तार एक आयामी वस्तुओं के रूप में व्यवहार करते हैं और नम्बू-गोटो क्रिया का पालन करते हैं, जो शास्त्रीय रूप से पॉलीकोव क्रिया के समतुल्य है जो सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत के बोसोनिक क्षेत्र को परिभाषित करता है।

फील्ड सिद्धांत में, स्ट्रिंग की चौड़ाई सममिति ब्रेकिंग चरण ट्रांजिशन के पैमाने द्वारा निर्धारित की जाती है। स्ट्रिंग सिद्धांत में, स्ट्रिंग चौड़ाई (सरलतम स्थितियों में)मूलभूत स्ट्रिंग स्केल, ताना कारकों (आंतरिक छह-आयामी स्पेसटाइम मैनिफोल्ड के स्पेसटाइम वक्रता से जुड़े) और आंतरिक कॉम्पैक्ट आयामों के आकार द्वारा निर्धारित की जाती है। (स्ट्रिंग सिद्धांत में, ब्रह्मांड या तो 10- या 11-आयामी है, जो अंतःक्रियाओं की शक्ति और स्पेसटाइम की वक्रता पर निर्भर करता है।)

गुरुत्वाकर्षण

एक स्ट्रिंग स्पेसटाइम में यूक्लिडियन ज्यामिति से एक ज्यामितीय विचलन है जो एक कोणीय घाटे की विशेषता है एक स्ट्रिंग के बाहर चारों ओर एक चक्र में 360 डिग्री से कम कुल कोण सम्मिलित होगा। सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत से ऐसा ज्यामितीय दोष तनाव में होना चाहिए, और द्रव्यमान द्वारा प्रकट होगा। यद्यपि ब्रह्मांडीय तारों को अत्यंत पतला माना जाता है, किन्तु उनमें अत्यधिक घनत्व होगा, और इसलिए वे महत्वपूर्ण गुरुत्वाकर्षण तरंग स्रोतों का प्रतिनिधित्व करेंगे। प्रायः एक किलोमीटर लंबा एक ब्रह्मांडीय तार पृथ्वी से अधिक विशाल हो सकता है।

चूँकि सामान्य सापेक्षता भविष्यवाणी करती है कि एक सीधी स्ट्रिंग की गुरुत्वाकर्षण क्षमता लुप्त हो जाती है: स्थिर आसपास के पदार्थ पर कोई गुरुत्वाकर्षण बल नहीं होता है। सीधे ब्रह्मांडीय तार का एकमात्र गुरुत्वाकर्षण प्रभाव पदार्थ (या प्रकाश) का एक सापेक्ष विक्षेपण है जो स्ट्रिंग को विपरीत दिशा में (विशुद्ध रूप से टोपोलॉजिकल प्रभाव) से निकलता है। एक बंद ब्रह्मांडीय तार अधिक पारंपरिक प्रकार से गुरुत्वाकर्षण करता है।

ब्रह्मांड के विस्तार के समय, ब्रह्मांडीय तार लूप का एक नेटवर्क बनते थे, और अतीत में यह विचार गया था कि उनका गुरुत्वाकर्षण गांगेय सुपरक्लस्टर में पदार्थ के मूल क्लंपिंग के लिए उत्तरदायीय हो सकता है। अब यह गणना की जाती है कि ब्रह्मांड में संरचना निर्माण में उनका योगदान 10% से अल्प है।

नकारात्मक द्रव्यमान लौकिक स्ट्रिंग

एक ब्रह्मांडीय तार का मानक मॉडल कोण की कमी के साथ एक ज्यामितीय संरचना है, जो इस प्रकार तनाव में है और इसलिए सकारात्मक द्रव्यमान है। 1995 में, मैट विस्सर एट अल ने प्रस्तावित किया कि ब्रह्मांडीय तार सैद्धांतिक रूप से कोण की अधिकता के साथ भी सम्मिलित हो सकते हैं, और इस प्रकार नकारात्मक तनाव और इसलिए नकारात्मक द्रव्यमान। ऐसे विदेशी पदार्थ तारों की स्थिरता समस्याग्रस्त है; चूँकि, उन्होंने सुझाव दिया कि यदि प्रारंभिक ब्रह्मांड में वर्महोल के चारों ओर एक नकारात्मक द्रव्यमान तार लपेटी जाए, तो इस प्रकार के वर्महोल को वर्तमान समय में सम्मिलित रहने के लिए पर्याप्त रूप से स्थिर किया जा सकता है।

सुपर-क्रिटिकल ब्रह्मांडीय तार

एक (सीधी) ब्रह्मांडीय तार की बाहरी ज्यामिति को एक एम्बेडिंग आरेख में निम्नानुसार देखा जा सकता है: स्ट्रिंग के लंबवत द्वि-आयामी सतह पर ध्यान केंद्रित करना, इसकी ज्यामिति एक शंकु की है जो कोण δ के एक पच्चर को काटकर और किनारों को एक साथ जोड़कर प्राप्त किया जाता है| कोणीय घाटा δ रैखिक रूप से स्ट्रिंग तनाव (= द्रव्यमान प्रति इकाई लंबाई) से संबंधित है, यानी तनाव जितना बड़ा होगा, शंकु उतना ही तेज होगा। इसलिए, तनाव के एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य के लिए δ 2π तक पहुंचता है, और शंकु एक सिलेंडर में पतित हो जाता है। (इस सेटअप को देखने के लिए एक सीमित मोटाई के साथ एक स्ट्रिंग के बारे में सोचना पड़ता है।) और भी बड़े, अति-महत्वपूर्ण मूल्यों के लिए, δ 2π से अधिक है और (द्वि-आयामी) बाहरी ज्यामिति बंद हो जाती है (यह कॉम्पैक्ट हो जाती है), एक शंक्वाकार विलक्षणता में समाप्त होती है।।

चूँकि, यह स्थैतिक ज्यामिति सुपर-क्रिटिकल केस (सब-क्रिटिकल टेंशन के विपरीत) में अस्थिर है: छोटे क्षोभ एक गतिशील स्पेसटाइम की ओर ले जाते हैं जो एक स्थिर दर पर अक्षीय दिशा में फैलता है। 2डी बाहरी अभी भी कॉम्पैक्ट है, किन्तु शंक्वाकार विलक्षणता से बचा जा सकता है, और एम्बेडिंग चित्र एक बढ़ते सिगार की है। और भी बड़े तनावों के लिए (लगभग 1.6 के कारक द्वारा महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक), स्ट्रिंग को अब रेडियल दिशा में स्थिर नहीं किया जा सकता है।

यथार्थवादी लौकिक तारों से महत्वपूर्ण मूल्य के नीचे परिमाण के 6 आदेशों के आसपास तनाव होने की अपेक्षा है, और इस प्रकार सदैव उप-महत्वपूर्ण होते हैं। चूँकि, ब्रैन कॉस्मोलॉजी के संदर्भ में इन्फ्लेटिंग ब्रह्मांडीय तार सॉल्यूशंस प्रासंगिक हो सकते हैं, जहां स्ट्रिंग को छह-आयामी बल्क में 3-ब्रेन (हमारे ब्रह्मांड के अनुरूप) में प्रचारित किया जाता है।

अवलोकन संबंधी साक्ष्य

एक समय यह विचार किया गया था कि ब्रह्मांडीय तारों का गुरुत्वाकर्षण प्रभाव ब्रह्मांड में बड़े पैमाने पर पदार्थ के ढेर में योगदान दे सकता है, किन्तु आज यह सब ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि (सीएमबी) के आकाशगंगा सर्वेक्षण और त्रुटिहीन माप के माध्यम से यादृच्छिक, गाऊसी उतार-चढ़ाव से अलग एक विकास को फिट करता है। इसलिए ये त्रुटिहीन अवलोकन ब्रह्मांडीय तारों के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका को बहिष्कृत करते हैं और वर्तमान में यह ज्ञात है कि सीएमबी में ब्रह्मांडीय तारों का योगदान 10% से अधिक नहीं हो सकता है।

ब्रह्मांडीय तारों के हिंसक दोलन सामान्य रूप से कस्प (विलक्षणता) और किंक्स के गठन की ओर ले जाते हैं। ये बदले में तार के कुछ भागों को भिन्न- भिन्न लूप में पिंच करने का कारण बनते हैं। गुरुत्वाकर्षण विकिरण के माध्यम से इन छोरों का सीमित जीवनकाल और क्षय (मुख्य रूप से) होता है। यह विकिरण जो ब्रह्मांडीय तारों से सबसे ठोस संकेत की ओर जाता है, गुरुत्वाकर्षण-तरंग वेधशाला में पता लगाने योग्य हो सकता है। एक महत्वपूर्ण स्पष्ट प्रश्न यह है कि किस सीमा तक पिंच ऑफ लूप पीछे की ओर प्रतिक्रिया करते हैं या उत्सर्जक ब्रह्मांडीय तार की प्रारंभिक स्थिति को बदलते हैं - इस प्रकार के बैकरिएक्शन प्रभावों को संगणना में प्राय: सदैव उपेक्षित किया जाता है और परिमाण अनुमानों के क्रम के लिए भी महत्वपूर्ण माना जाता है।

एक ब्रह्मांडीय तार के एक सीधे खंड द्वारा एक आकाशगंगा के गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग से आकाशगंगा की दो समान, अविकृत छवियां उत्पन्न होंगी। 2003 में मिखाइल साज़हिन के नेतृत्व में एक समूह ने आकाश में एक साथ बहुत पास से दो प्रतीत होने वाली समान आकाशगंगाओं की आकस्मिक खोज की सूचना दी, जिससे अनुमान लगाया गया कि एक ब्रह्मांडीय तार पाया गया था। चूँकि, जनवरी 2005 में हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी द्वारा अवलोकन ने उन्हें समान आकाशगंगाओं की एक जोड़ी के रूप में दिखाया, न कि एक ही आकाशगंगा की दो छवियों के रूप में । एक ब्रह्मांडीय तार ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि में उतार-चढ़ाव की एक समान डुप्लिकेट छवि उत्पन्न करेगा, जिसके बारे में विचार गया था कि प्लैंक सर्वेयर मिशन द्वारा इसका पता लगाया जा सकता है। चूँकि, प्लैंक मिशन के डेटा का 2013 का विश्लेषण ब्रह्मांडीय तारों का कोई प्रमाण ढूँढने में विफल रहा।

ब्रह्मांडीय तार सिद्धांत का समर्थन करने वाले साक्ष्य का एक टुकड़ा Q0957+561A,B नामक डबल क्वासर की टिप्पणियों में देखी गया एक घटना है| मूल रूप से 1979 में डेनिस वॉल्श, बॉब कार्सवेल और रे वेमैन द्वारा ढूँढा गया, इस क्वासर की दोहरी छवि इसके और पृथ्वी के मध्य स्थित एक आकाशगंगा के कारण होती है। इस मध्यवर्ती आकाशगंगा का गुरुत्वीय लेंस प्रभाव क्वासर के प्रकाश को मोड़ देता है जिससे यह पृथ्वी की ओर भिन्न-भिन्न लंबाई के दो रास्तों का अनुसरण करता है। इसका परिणाम यह होता है कि हमें एक ही क्वासर की दो छवियां दिखाई देती हैं, जिनमें से एक, थोड़े समय के पश्चात दूसरी (प्राय: 417.1 दिन पश्चात) आती है। चूँकि, रूडोल्फ शिल्ड के नेतृत्व में हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स में खगोलविदों की एक टीम ने क्वासर का अध्ययन किया और पाया कि सितंबर 1994 और जुलाई 1995 के मध्य की अवधि में दो छवियों में कोई समय देरी नहीं हुई; दो छवियों की चमक में परिवर्तन चार भिन्न-भिन्न अवसरों पर एक साथ हुआ। शिल्ड और उनकी टीम का मानना ​​है कि इस अवलोकन के लिए एकमात्र स्पष्टीकरण यह है कि उस समय अवधि में पृथ्वी और क्वासर के मध्य एक ब्रह्मांडीय तार बहुत तेज गति से यात्रा कर रहा था और प्राय: 100 दिनों की अवधि के साथ दोलन कर रहा था।

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