MPSC 2025 पूर्व परीक्षा पेपर-१ · प्रश्न 54 / 100

बरोबर उत्तर पर्याय (1) — दूरवरच्या आकाशगंगांमधून येणाऱ्या प्रकाशात आढळणारे लाल रंगाकडील विस्थापन (रेडशिफ्ट). जेव्हा प्रकाश उत्सर्जित करणारा स्रोत निरीक्षकापासून दूर जात असतो, तेव्हा त्याच्या प्रकाशाची तरंगलांबी निरीक्षकापर्यंत पोहोचण्यापूर्वी अधिक लांब, लाल रंगाकडे झुकणाऱ्या मूल्यांकडे ताणली जाते — प्रकाशाला लावलेला हा डॉप्लर परिणाम असून त्यामुळे होणाऱ्या विस्थापनाला 'रेडशिफ्ट' म्हणतात. 1920 च्या दशकाच्या उत्तरार्धात एडविन हबल यांनी दूरवरच्या आकाशगंगांच्या मोठ्या संचाचे वर्णपटीय निरीक्षण करून असे आढळले की जवळजवळ सर्वच आकाशगंगा रेडशिफ्ट दर्शवतात, आणि — निर्णायकपणे — ही रेडशिफ्ट त्या आकाशगंगेच्या आपल्यापासूनच्या अंतराच्या साधारण समप्रमाणात वाढत जाते (हेच नाते आता हबलचा नियम म्हणून ओळखले जाते). जवळजवळ प्रत्येक दूरवरची आकाशगंगा आपल्यापासून दूर जात आहे, आणि जितकी दूर तितकी अधिक वेगाने, हे केवळ अवकाश स्वतःच सर्वत्र एकसमानपणे विस्तारत असेल आणि आकाशगंगांना एकमेकांपासून दूर वाहून नेत असेल तरच शक्य आहे — आपली आकाशगंगा एखाद्या विशेष केंद्रावर बसली आहे व बाकी सर्व काही तिच्यापासून पळून जात आहे असे नव्हे. हेच निरीक्षण विस्तारणाऱ्या विश्वाच्या प्रारूपाचा व, काळात मागे नेल्यास, महास्फोट (बिग बँग) सिद्धांताचा थेट प्रायोगिक आधार आहे. याउलट, खरोखर स्थिर विश्वात दूरवरच्या आकाशगंगांच्या प्रकाशात अंतराशी संलग्न असा कोणताही पद्धतशीर तरंगलांबी-बदल दिसला नसता.

• (2)दूरवरच्या आकाशगंगामधून येणाऱ्या प्रकाशात आढळणारे निळ्या रंगाकडील विस्थापन — निळ्या रंगाकडील विस्थापन (ब्लूशिफ्ट) निरीक्षकाकडे येणाऱ्या स्रोताचे लक्षण असते, ज्यामुळे प्रकाश आकुंचित होऊन लहान तरंगलांबीकडे झुकतो — हे केवळ मोजक्याच जवळच्या आकाशगंगांत दिसते (उदाहरणार्थ अँड्रोमेडा आकाशगंगा, जी गुरुत्वाकर्षणाने आकाशगंगेकडे — मिल्की वेकडे — येत आहे, आणि लोकल ग्रुपमधील अन्य काही सदस्य), दूरवरच्या आकाशगंगांच्या सर्वसाधारण संचात नव्हे. बहुसंख्य दूरवरच्या आकाशगंगा निळ्याऐवजी लाल रंगाकडील विस्थापन दाखवतात आणि हा परिणाम अंतरासोबत वाढत जातो, त्यामुळे विश्वाच्या सार्वत्रिक विस्ताराची पुष्टी देणारे निरीक्षण निळे विस्थापन नाही.
• (3)कृष्ण विवराच्या जवळून जाताना होणारे प्रकाशाचे वक्रीभवन — गुरुत्वीय भिंगीकरण — कृष्ण विवर किंवा आकाशगंगा-गुच्छासारख्या मोठ्या वस्तूजवळून जाताना प्रकाशाचे वक्रीभवन — हे सामान्य सापेक्षतावादाची, वस्तुमान अवकाश-काळ कसे वक्र करते याविषयीची, सिद्ध झालेली भाकीत आहे, पण त्यातून विश्व एकूणच विस्तारत आहे, आकुंचन पावत आहे की स्थिर आहे याबद्दल काहीही कळत नाही. हा प्रकाश-मार्गाच्या गुरुत्वीय वक्रतेचा पुरावा आहे, विस्तार उघड करणाऱ्या रेडशिफ्ट-अंतर नात्यापासून पूर्णतः वेगळी घटना.
• (4)प्रकाशाच्या वेगाची स्थिरता — निर्वातातील प्रकाशाचा वेग स्रोत वा निरीक्षकाच्या गतीशी निरपेक्षपणे स्थिर राहतो, हे विशेष सापेक्षतावादाचे एक पायाभूत गृहीतक आहे, मायकेल्सन-मॉर्ली प्रयोगासारख्या प्रयोगांनी सिद्ध केलेले. हे प्रकाशाच्या प्रसाराच्या एका स्थिर गुणधर्माचे वर्णन करते, आकाशगंगा एकमेकांपासून दूर जात असल्याच्या मापनाचे नव्हे, त्यामुळे विश्व विस्तारत आहे की नाही याच्याशी त्याचा काहीही संबंध नाही.

विश्वशास्त्रीय रेडशिफ्ट निर्माण होते कारण दूरवरच्या आकाशगंगेतील प्रकाश आपल्यापर्यंत पोहोचेपर्यंत विस्तारत्या अवकाशातून प्रवास करतो, आणि तो ज्या अवकाशातून प्रवास करतो तेच अवकाश स्वतः ताणले जात असल्याने त्यासोबतच प्रकाशाची तरंगलांबीही ताणली जाते — स्थिर अवकाशातून जाणाऱ्या स्रोताच्या हालचालीमुळे होणाऱ्या साध्या डॉप्लर विस्थापनापेक्षा हे किंचित वेगळे तंत्र आहे, तरी परिणाम मात्र तुलनात्मक ताणण्यासारखाच दिसतो. एडविन हबल यांचे 1929 चे निरीक्षण — की आकाशगंगेची रेडशिफ्ट तिच्या अंतराच्या साधारण रेषीय समप्रमाणात वाढते (v = H0 × d, जिथे H0 म्हणजे हबल स्थिरांक) — हाच विस्तारणाऱ्या विश्वाचा पायाभूत प्रायोगिक पुरावा आहे, आणि हाच विस्तार, काळात मागे नेल्यास, विश्वाच्या इतिहासाच्या महास्फोट प्रारूपाचा आधार बनतो.

एमपीएससीचा विज्ञान विभाग प्रमुख भौतिकशास्त्रीय व खगोलशास्त्रीय सिद्धांतांमागील विशिष्ट निरीक्षणात्मक पुरावा ओळखण्याची क्षमता तपासतो, केवळ सिद्धांतांचे निष्कर्ष माहीत असणे पुरेसे मानत नाही — 'विश्व विस्तारत आहे' इतके माहीत असणे कमी उपयोगी आहे, त्यापेक्षा त्यासाठीचा नेमका, नामांकित पुरावा (आकाशगंगेतील रेडशिफ्ट, व हबलच्या नियमाद्वारे अंतराशी तिचा संबंध) माहीत असणे अधिक मोलाचे आहे, कारण नेमकी हीच अचूक श्रेयनिश्चिती अशा प्रश्नांची चाचणी घेते.

• विश्वशास्त्रीय रेडशिफ्ट म्हणजे दूरवरच्या आकाशगंगेतून निरीक्षकापर्यंत पोहोचताना विस्तारत्या अवकाशातून प्रवास करत असताना प्रकाशाच्या तरंगलांबीचे अधिक लांब मूल्यांकडे ताणले जाणे.
• एडविन हबल यांच्या 1929 च्या निरीक्षणांनुसार दूरवरच्या आकाशगंगांची रेडशिफ्ट त्यांच्या अंतराच्या साधारण समप्रमाणात वाढते, हेच नाते आता हबलचा नियम म्हणून ओळखले जाते.
• मोजक्याच जवळच्या आकाशगंगा, अँड्रोमेडासह, निळे विस्थापन दाखवतात कारण त्यांच्यामधील स्थानिक गुरुत्वाकर्षण आकर्षण सध्या मिल्की वेच्या दरम्यानच्या मोठ्या-प्रमाणावरील अवकाश-विस्ताराहून अधिक प्रभावी आहे.
• काळात मागे नेलेला विश्वाचा निरीक्षित विस्तार हाच विश्व-उत्पत्तीच्या महास्फोट (बिग बँग) सिद्धांताचा आधार आहे.

• कृष्ण विवराजवळील प्रकाशाचे गुरुत्वीय वक्रीभवन आणि विश्वशास्त्रीय रेडशिफ्ट यांत गल्लत करणे — दोन्हींत प्रकाश व गुरुत्वाकर्षण वा गती गुंतलेली असली तरी विश्वाच्या विस्ताराशी फक्त रेडशिफ्टचा संबंध आहे
• प्रत्येक आकाशगंगा अपवादविरहित रेडशिफ्टच दाखवते असे गृहीत धरणे, जेव्हा अँड्रोमेडासारख्या मोजक्याच जवळच्या, गुरुत्वाकर्षणाने बांधलेल्या आकाशगंगा त्याऐवजी निळे विस्थापन दाखवतात
• प्रकाशाच्या वेगाची स्थिरता (विशेष सापेक्षतावादाचे एक गृहीतक) हा विश्वशास्त्रीय पुरावा मानणे, जेव्हा त्याचा विस्ताराच्या प्रश्नाशी काहीही संबंध नाही

एमपीएससीचा विज्ञान विभाग वारंवार एखाद्या मोठ्या वैज्ञानिक निष्कर्षाची पुष्टी देणारे नेमके निरीक्षण वा प्रयोग कोणता असे विचारतो, आणि यातून त्या निष्कर्षाशी सर्वसाधारण परिचय नव्हे तर नामांकित पुराव्याची (रेडशिफ्ट व हबलचा नियम, विश्वाच्या विस्तारासाठी) नेमकी आठवण तपासली जाते.

या प्रश्नाशी थेट संबंधित मागील PYQ आढळला नाही.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष विचारलेला प्रश्न नाही

  हबलचा नियम दूरवरच्या आकाशगंगांसाठी कोणत्या दोन राशींमधील संबंध वर्णन करतो ?

  • (a)वस्तुमान व दीप्ती
  • (b)अपसरण-वेग (रेडशिफ्ट) व अंतर
  • (c)परिभ्रमण-वेग व व्यास
  • (d)तापमान व रंग

  उत्तर(b) अपसरण-वेग (रेडशिफ्ट) व अंतर — हबलचा नियम सांगतो की आकाशगंगेच्या रेडशिफ्टवरून काढलेला तिचा अपसरण-वेग तिच्या अंतराच्या साधारण समप्रमाणात वाढतो.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष विचारलेला प्रश्न नाही

  गुरुत्वाकर्षणाने मिल्की वे आकाशगंगेकडे येत असल्याने रेडशिफ्टऐवजी निळे विस्थापन दाखवणारी सुपरिचित जवळची आकाशगंगा कोणती ?

  • (a)ट्रँग्युलम आकाशगंगा
  • (b)व्हर्लपूल आकाशगंगा
  • (c)अँड्रोमेडा आकाशगंगा
  • (d)सोम्ब्रेरो आकाशगंगा

  उत्तर(c) अँड्रोमेडा आकाशगंगा — ती लोकल ग्रुपचा भाग असून मिल्की वेशी गुरुत्वाकर्षणाने बांधलेली आहे, त्यामुळे ती दूर जाण्याऐवजी जवळ येते व निळे विस्थापन दाखवते.