गुरुत्वाकर्षण तरंगों ने ब्रह्मांड के शुरुआती क्षणों में डार्क मैटर बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई हो सकती है, यह एक नए अध्ययन के अनुसार है जो जोहान्स गुटेनबर्ग यूनिवर्सिटी मेन्ज़ (JGU) और PRISMA++ क्लस्टर ऑफ एक्सीलेंस के प्रोफेसर जोआचिम कोप्प ने स्वानसी यूनिवर्सिटी की डॉ. अज़ादेह मालेकनेजाद के साथ मिलकर किया। फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित यह शोध नई गणनाएँ प्रस्तुत करता है जो एक पहले से अनदेखी प्रक्रिया की ओर इशारा करता है जिसमें तथाकथित स्टोकेस्टिक गुरुत्वाकर्षण तरंगें डार्क मैटर को जन्म दे सकती हैं।
यह कार्य कण भौतिकी में सबसे बड़े अनुत्तरित प्रश्नों में से एक को संबोधित करता है। हम जो कुछ भी देख सकते हैं, जिसमें ग्रह, तारे और पृथ्वी पर जीवन शामिल है, वह दृश्य पदार्थ से बना है, फिर भी यह ब्रह्मांड का केवल लगभग चार प्रतिशत हिस्सा है। अधिकांश ब्रह्मांड अदृश्य रहता है, जो डार्क मैटर और डार्क एनर्जी से बना है। अकेले डार्क मैटर ब्रह्मांड का लगभग 23 प्रतिशत हिस्सा है।
अवलोकनों से पता चलता है कि डार्क मैटर पूरे अंतरिक्ष में फैला हुआ है, आकाशगंगाओं और सबसे बड़ी ब्रह्मांडीय संरचनाओं को आकार देता है। इसके विशाल प्रभाव के बावजूद, वैज्ञानिक अभी भी नहीं जानते कि डार्क मैटर किससे बना है। इसके वास्तविक स्वरूप को उजागर करने के लिए कई सिद्धांत और प्रयोग चल रहे हैं।
गुरुत्वाकर्षण तरंगें अंतरिक्ष-समय में तरंगें हैं जो ब्रह्मांड की कुछ सबसे ऊर्जावान घटनाओं, जैसे ब्लैक होल या न्यूट्रॉन तारों के बीच टकराव से उत्पन्न होती हैं। हालांकि, सभी गुरुत्वाकर्षण तरंगें ऐसी नाटकीय घटनाओं से नहीं आती हैं। एक अलग प्रकार, जिसे स्टोकेस्टिक गुरुत्वाकर्षण तरंगें कहा जाता है, विभिन्न प्रक्रियाओं से उत्पन्न होता है जिनमें विशाल वस्तुएं शामिल नहीं होती हैं।
ये तरंगें बहुत कमजोर होती हैं और पृष्ठभूमि संकेत का हिस्सा बनती हैं जो ब्रह्मांड को भरता है। उनमें से कई अत्यंत प्राचीन हैं, जो बिग बैंग के बाद के शुरुआती चरणों से संबंधित हैं। वे ब्रह्मांडीय इतिहास के प्रमुख क्षणों के दौरान उत्पन्न हुए हो सकते हैं, जिसमें ब्रह्मांड के ठंडा होने पर चरण संक्रमण या आदिम चुंबकीय क्षेत्र शामिल हैं।
"इस लेख में, हम गुरुत्वाकर्षण तरंगों की संभावना की जांच करते हैं - जो प्रारंभिक ब्रह्मांड में सर्वव्यापी मानी जाती हैं - के आंशिक रूप से डार्क मैटर कणों में परिवर्तित होने की," कोप्प ने समझाया। "यह डार्क मैटर उत्पादन का एक नया तंत्र प्रस्तुत करता है जिस पर पहले शोध नहीं किया गया था।"
अध्ययन से पता चलता है कि ये प्रारंभिक गुरुत्वाकर्षण तरंगें फर्मियन उत्पन्न कर सकती थीं जिनका शुरू में बहुत कम या कोई द्रव्यमान नहीं था। फर्मियन कणों का एक व्यापक वर्ग है जिसमें इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन जैसे परिचित उदाहरण शामिल हैं। शोधकर्ताओं के अनुसार, ये प्रारंभिक फर्मियन बाद में द्रव्यमान प्राप्त कर सकते थे और आज मौजूद डार्क मैटर कणों में विकसित हो सकते थे।
"इस शोध की दिशा में अगला कदम हमारे विश्लेषणात्मक अनुमानों से आगे बढ़ना और अपनी भविष्यवाणियों की सटीकता में सुधार करने के लिए संख्यात्मक गणना करना है। भविष्य के शोध के लिए एक और मार्ग प्रारंभिक ब्रह्मांड में गुरुत्वाकर्षण तरंगों के आगे के संभावित प्रभावों की जांच है। इसका एक उदाहरण एक ऐसा तंत्र होगा जो कणों और प्रतिकणों में उत्पादित प्रसिद्ध अंतर के लिए जिम्मेदार हो सकता है," कोप्प ने कहा।