प्रारंभिक ब्रह्मांड में रहस्यमय 'लाल राक्षस' आकाशगंगाएँ

एक अंतरराष्ट्रीय टीम जिसमें बाथ विश्वविद्यालय भी शामिल है, ने प्रारंभिक ब्रह्मांड में अप्रत्याशित गति से बनने वाली तीन अति-विशाल आकाशगंगाओं की खोज की है।

एक अंतरराष्ट्रीय टीम जिसका नेतृत्व जिनेवा विश्वविद्यालय (यूएनआईजीई) ने किया था और जिसमें बाथ विश्वविद्यालय के प्रोफेसर स्टिजन वुइट्स शामिल थे, ने तीन अति-विशाल आकाशगंगाओं की पहचान की है – प्रत्येक लगभग आकाशगंगा जितनी विशाल – जो पहले अरब वर्षों के भीतर पहले ही इकट्ठी हो चुकी थीं। बिग बैंग के बाद.

शोधकर्ताओं के नतीजे बताते हैं कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में तारों का निर्माण पहले की तुलना में कहीं अधिक कुशल था, जो मौजूदा आकाशगंगा निर्माण मॉडल को चुनौती दे रहा था।

आश्चर्यजनक खोज – आज जर्नल में वर्णित है प्रकृति – जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) द्वारा JWST फ्रेस्को कार्यक्रम के भाग के रूप में बनाया गया था।

यह कार्यक्रम ब्रह्मांडीय इतिहास के पहले अरब वर्षों के भीतर उत्सर्जन-रेखा आकाशगंगाओं (ईएलजी) के संपूर्ण नमूने का व्यवस्थित रूप से विश्लेषण करने के लिए निर्धारित किया गया है। ईएलजी अपने स्पेक्ट्रा में मजबूत उत्सर्जन रेखाएं प्रदर्शित करते हैं (एक स्पेक्ट्रम उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य की सीमा है)। ये उत्सर्जन रेखाएँ विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर चमकीली रेखाओं के रूप में दिखाई देती हैं, जो स्पेक्ट्रम की गहरी पृष्ठभूमि के सामने खड़ी होती हैं।

उत्सर्जन लाइनों की उपस्थिति ने टीम को नमूने में आकाशगंगाओं की दूरी को सटीक रूप से निर्धारित करने में सक्षम बनाया। बदले में, दूरियों और उत्सर्जन रेखा की शक्तियों के सटीक ज्ञान ने शोधकर्ताओं को आकाशगंगाओं के भीतर मौजूद तारों की मात्रा को विश्वसनीय रूप से मापने की अनुमति दी। तीन अपनी विशाल तारकीय सामग्री के कारण अलग दिखे।

“नमूने के बीच तीन ऐसे विशाल जानवरों को ढूंढना एक जटिल पहेली बन गया है”, के सह-लेखक प्रोफेसर वुयट्स ने कहा प्रकृति बाथ के भौतिकी विभाग में एक्स्ट्रागैलेक्टिक खगोल विज्ञान में अध्ययन और हिरोको शेरविन चेयर।

“आकाशगंगा के विकास में कई प्रक्रियाओं में दर-सीमित कदम उठाने की प्रवृत्ति होती है कि गैस कितनी कुशलता से तारों में परिवर्तित हो सकती है, फिर भी किसी तरह ये लाल राक्षस इनमें से अधिकांश बाधाओं को तेजी से पार कर गए हैं।”

तेजी से बढ़ते लाल राक्षस

अब तक, यह माना जाता था कि सभी आकाशगंगाएँ धीरे-धीरे काले पदार्थ के बड़े प्रभामंडल के भीतर बनीं। डार्क मैटर हैलोज़ गैस (परमाणुओं और अणुओं) को गुरुत्वाकर्षण से बंधी संरचनाओं में कैद कर लेता है। आमतौर पर, इस गैस का अधिकतम 20%, आकाशगंगाओं में तारों में परिवर्तित हो जाता है। हालाँकि, नए निष्कर्ष इस दृष्टिकोण को चुनौती देते हैं, जिससे पता चलता है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में विशाल आकाशगंगाएँ पहले की तुलना में कहीं अधिक तेज़ी से और कुशलता से विकसित हुई होंगी।

फ्रेस्को अध्ययन में विवरण JWST के नियर इन्फ्रारेड कैमरे के साथ 'स्लिटलेस स्पेक्ट्रोस्कोपी' के माध्यम से कैप्चर किया गया था, एक सर्वेक्षण विधि जो दृश्य क्षेत्र में सभी वस्तुओं के लिए प्रकाश को उसके घटक तरंग दैर्ध्य में कैप्चर करने और उजागर करने की अनुमति देती है। यह इसे आकाशगंगाओं की सटीक दूरी और भौतिक विशेषताओं को मापने के लिए एक उत्कृष्ट विधि बनाता है।

JWST की अद्वितीय क्षमताओं ने खगोलविदों को बहुत दूर और प्रारंभिक ब्रह्मांड में आकाशगंगाओं का व्यवस्थित रूप से अध्ययन करने की अनुमति दी है, जिससे विशाल और धूल से ढकी आकाशगंगाओं के बारे में जानकारी मिलती है। फ्रेस्को सर्वेक्षण में शामिल आकाशगंगाओं का विश्लेषण करके वैज्ञानिकों ने पाया कि अधिकांश आकाशगंगाएँ मौजूदा मॉडल में फिट बैठती हैं। हालाँकि, उन्हें तीन आश्चर्यजनक रूप से विशाल आकाशगंगाएँ भी मिलीं, जिनका तारकीय द्रव्यमान आज की आकाशगंगा के बराबर था।

ये उसी युग की कम द्रव्यमान वाली आकाशगंगाओं या ब्रह्मांडीय इतिहास में बाद के समय की सामान्य आकाशगंगाओं की तुलना में लगभग दोगुनी कुशलता से तारे बना रहे हैं। उनकी उच्च धूल सामग्री के कारण, जो इन तीन विशाल आकाशगंगाओं को JWST छवियों में एक विशिष्ट लाल उपस्थिति देती है, उन्हें तीन लाल राक्षस नाम दिया गया है।

नए अध्ययन के प्रमुख लेखक और जिनेवा विश्वविद्यालय में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता डॉ. मेंगयुआन जिओ ने कहा: “हमारे निष्कर्ष प्रारंभिक ब्रह्मांड में आकाशगंगा निर्माण की हमारी समझ को नया आकार दे रहे हैं।”

सीईए पेरिस-सैकले के अनुसंधान निदेशक और इस परियोजना के सहयोगी डॉ. डेविड एल्बाज़ ने कहा: “इन रेड मॉन्स्टर्स की विशाल संपत्तियों को जेडब्ल्यूएसटी से पहले शायद ही निर्धारित किया गया था, क्योंकि वे धूल क्षीणन के कारण ऑप्टिकली अदृश्य हैं।”

आकाशगंगा अवलोकन में एक मील का पत्थर

जिनेवा विश्वविद्यालय में खगोल विज्ञान विभाग में एसोसिएट प्रोफेसर और अवलोकन कार्यक्रम के प्रमुख अन्वेषक पास्कल ओश ने कहा: “हमारे निष्कर्ष एनआईआरसीएएम/ग्रिज्म स्पेक्ट्रोस्कोपी की उल्लेखनीय शक्ति को उजागर करते हैं। अंतरिक्ष दूरबीन पर लगा उपकरण हमें पहचानने की अनुमति देता है और समय के साथ आकाशगंगाओं की वृद्धि का अध्ययन करें, और ब्रह्मांडीय इतिहास के दौरान तारकीय द्रव्यमान कैसे जमा होता है इसकी स्पष्ट तस्वीर प्राप्त करें।”

हालाँकि ये निष्कर्ष मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल के साथ संघर्ष नहीं करते हैं, लेकिन वे आकाशगंगा निर्माण सिद्धांतों के लिए प्रश्न उठाते हैं, विशेष रूप से प्रारंभिक ब्रह्मांड में 'बहुत अधिक, बहुत विशाल' आकाशगंगाओं का मुद्दा।

वर्तमान मॉडलों को उन अनूठी प्रक्रियाओं पर विचार करने की आवश्यकता हो सकती है जो कुछ प्रारंभिक विशाल आकाशगंगाओं को इस तरह के कुशल सितारा निर्माण को प्राप्त करने की अनुमति देती हैं और इस प्रकार ब्रह्मांड में बहुत जल्दी, बहुत तेजी से बनती हैं। JWST और अटाकामा लार्ज मिलीमीटर एरे (ALMA) टेलीस्कोप के साथ भविष्य के अवलोकन इन अति-विशाल लाल राक्षसों के बारे में और जानकारी प्रदान करेंगे और ऐसे स्रोतों के बड़े नमूने प्रकट करेंगे।

डॉ. ज़ियाओ ने कहा: “इन परिणामों से संकेत मिलता है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में आकाशगंगाएँ अप्रत्याशित दक्षता के साथ तारे बना सकती हैं। जैसे-जैसे हम इन आकाशगंगाओं का अधिक गहराई से अध्ययन करेंगे, वे उन स्थितियों में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करेंगे जिन्होंने ब्रह्मांड के शुरुआती युगों को आकार दिया। लाल राक्षस बस हैं प्रारंभिक ब्रह्मांड की हमारी खोज में एक नए युग की शुरुआत।”

प्रोफ़ेसर वुइट्स ने कहा: “खगोल विज्ञान के बारे में यही बहुत बढ़िया बात है, हम लगातार नई खोजों से आश्चर्यचकित हो रहे हैं। अपने संचालन के पहले कुछ वर्षों में ही, JWST ने हमें कुछ कर्वबॉल दिए हैं। एक से अधिक तरीकों से, इसने हमें दिखाया कि ब्रह्मांडीय इतिहास के पहले अध्याय के दौरान कुछ आकाशगंगाएँ तेजी से परिपक्व हुईं।”