அகிலத்தின் வயது

பௌதீக அண்டவெளியில் அகிலத்தின் வயது என்பது பெருவெடிப்பு நடைபெற்றதில் இருந்து கணிக்கப்படும் அண்டவெளிக் காலமாகும். அகிலத்தின் தற்போதைய வயதின் அளவீடு 13.787±0.020 பில்லியன் (10⁹) ஆண்டுகள், லம்டாCDM முறைக்கு உட்பட்டதாக இந்தக் கணிப்பு அமையும்.

விபரிப்பு

லம்டா-CDM ஒப்புரவு மாதிரியானது சீரான, சூடான, அடர்ந்த ஆதியான நிலையிலிருந்து அகிலம் அதன் தற்போதைய நிலை வரையான 13.8 பில்லியன் ஆண்டுகால கூர்ப்பினை கொண்ட அண்டவியல் காலத்தை விபரிக்கின்றது. இந்த மாதிரி கொள்கை ரீதியில் நன்கு விளங்கிக் கொள்ளப்பட்டதாகவும் தற்காலத்தில் ஏற்றுக் கொள்ளப்படுகின்ற உயர் துல்லியமான வானியல் அவதானிப்பான வில்கின்சன் நுணுக்கலை அசமத்திருப்ப சோதனை (WMAP) முதலியவற்றால் ஆதாரப்படுத்தப்படுகின்றது. இதற்கு முரணாக, அகிலத்தின் ஆதி பற்றிய கொள்கைள் ஊகங்களாகக் காணப்படுவதாகும். ஒரு புறச்செருகலாக, லம்டா-CDM மாதிரியானது ஆரம்பத்தில் விளங்கிக் கொள்ளப்பட்ட நிலையில் இருந்து பின்னோக்கிச் செல்லுமாயின் குறித்த நேரத்தில் அது ஒரு ஒருமையினை அடையும். அகிலம் ஒருமையில் இருந்து வந்த்து என்பதை பௌதீக ரீதியில் விளங்க கடினமாயிருப்பினும் இந்த ஆரம்ப ஒருமை தோன்றிய காலம் கணிப்பிட முடியாத ஒன்றாக உள்ள போதிலும் 'பெருவெடிப்புக் காலம்' என கொள்ளப்படுகின்றது.

கொள்கையளவில் அகிலத்திற்கு நீண்ட வரலாறு காணப்பட்ட போதிலும் பன்னாட்டு வானியல் ஒன்றியம், அகிலத்தின் வயது என்பதை லம்டா-CDM விரிவுக்கான காலாமாக அல்லது பெரு வெடிப்பிலிருந்து தற்போது அவதானிக்கக்கூடிய அகிலத்துக்கு இடைப்பட்ட காலத்துக்குச் சமமானதாகக் கொள்ளுகின்றது.

அவதானிப்பு வரையறைகள்

அகிலத்தின் வயது என்பது இதிலுள்ள மிகப்பழைய பொருளின் வயதாக இருக்க வேண்டும். பல்வேறு அவதானங்கள் அகிலத்தின் வயதை அதன் குறைந்த எல்லையில் வைக்கின்றது. அவையாவன; மிக குளிர்ச்சியான வெண்குறுமீனின் வெப்பநிலை- இது படிப்படியாகக் குளிர்ச்சியடைவதற்கு எடுத்த காலம் மற்றும் நட்சத்திரங்களின் முதன்மைத் தொடரில் மிக மங்கலான திரும்பல் புள்ளி என்பன. குறைந்த அளவு திணிவுடைய நட்சத்திரம் அதன் முதன்மைத்தொடரில் அதிக காலம் இருந்திருப்பதால் அதுவே அகிலத்தின் கூர்ப்பு முறைக்கான குறைந்த பட்ச வயதாகும்.

அண்டவியல் காரணிகள்

அகிலத்தின் வயது இன்றைய மற்றும் அடர்த்திக் காரணிகள்(Ω) கணிக்கப்பட்ட பின்னோக்கிய காலத்திற்குமான கப்பிள் மாறிலியை கணிப்பதன் மூலம் கணிக்கப்படமுடியும்.கருஞ் சக்தி கண்டறியப்பட முன் அகிலம் என்பது சடப்பொரு நிறைந்த பரவெளியாகவே கொள்ளப்பட்டது. (பச்சை வளையி)

வயது திருத்தக் காரணியின் பெறுமதி, F, இரண்டு அண்டவியல் காரணிகளின் கோவையாகத் தரப்பட்டுள்ளது: அவை, தற்கால பின்னக் காரணியின் அடர்த்தி Ω_m அண்டவியல் மாறிலி அடர்த்தி Ω_Λ. லம்டா-CDM மாதிரியின் அளவுகள் கூட்டின் வலது மேல் பக்கமும் காரணிகள் ஆளப்படும் அகிலம் வலது கீழ் புறம் உருக் குறியாலும் தரப்பட்டுள்ளது

அகிலத்தின் வயதைத் தீர்மானிப்பதில் உள்ள பிரச்சினை அது அண்டவியல் காரணிகளின் பெறுமானங்களை தீர்மானிப்பதில் உள்ள பிரச்சினைகளுடன் நெருக்கமாக இணைந்து காணப்படுகின்றமையாகும். இது இன்றைய கால கட்டங்களில் ΛCDM மாதிரி கருத்துருவில் அதிகம் கொள்ளப்படுகின்றது. அகிலத்தின் தற்போதைய சக்தி அடர்த்தியின் பகுதியளவுப் பங்களிப்பு அடத்திக் காரணிகள் Ω_m, Ω_r, and Ω_Λ ஆல் தரப்படும். ஆனால் முழுமையான ΛCDM மாதிரி மற்றைய காரணிகளையும் உள்ளடக்கும். அகிலத்தின் வயதைக் கணிக்கையில் இவை மூன்று காரணிகளுடன் கப்பிளின் காரணியும் $H_{0}$ முக்கியமாகும்.

இந்தக் காரணிகள் தொடர்பான துல்லியமான அளவீடுகள் இருக்குமாயின் பிறைட்மான் சமன்பாட்டை பயன்படுத்தி அகிலத்தின் வயதைக் கணிக்கலாம். இந்தச் சமன்பாடு அகிலத்தின் சடப்பொருள் அளவீட்டுடன் அண்டக் காரணிகள் மாறும் வீதத்துடன் a(t) தொடர்புறும். இந்த தொடர்பின் அடிப்படையில், கால அளவு மாற்றம், அண்ட அளவீட்டுக் காரணி மாற்றம் என்பவற்றை தொடர்புபடுத்தி அகிலத்தின் வயது t₀ பின்வருமாறு குறிக்கப்படும்.

$t_{0}={\frac {1}{H_{0}}}F(\Omega _{r},\Omega _{m},\Omega _{\Lambda },\dots )$

இங்கு $H_{0}$ என்பது கப்பிளின் காரணி மற்றும் சார்பு F அகிலத்தின் சக்திக் கொள்ளளவின் பகுதிப் பங்களிப்பைக் குறிக்கும். இந்த சமன்பாட்டின் மூலமான முதலாவது அவதானிப்பு கப்பிளின் காரணி அகிலத்தின் வயதைக் கட்டுப்படுத்துவதாகவும் அது சடப்பொருள் மற்றும் சக்திக் கொள்ளளவின் படி திருத்தப்படுவதாகவும் அமைவதாகும். ஆகவே அகிலத்தின் தோராயமான வயது மதிப்பீடு கப்பிளின் நேரத்திலிருந்து வருவதாகவும்,கப்பிள் நேரத்திற்கு நேர்மாறாகவும் அமையும். $H_{0}$ இன் அளவு ஏறக்குறைய 68 km/s/Mpc, கப்பிளின் கணிக்கப்பட்ட நேரம் $1/H_{0}$ = 14.4 பில்லியன் வருடங்கள்.