प्रारंभिक ब्रह्मांड में विशाल ब्लैक होल को अधिक खाने के बाद 'झपकी' लेते देखा गया

वैज्ञानिकों ने प्रारंभिक ब्रह्मांड में एक विशाल ब्लैक होल देखा है जो बहुत अधिक भोजन भरने के बाद 'झपकी' ले रहा है।

जैसे एक भालू सर्दियों के लिए शीतनिद्रा में जाने से पहले सैल्मन खा लेता है, या क्रिसमस रात्रिभोज के बाद एक बहुत जरूरी झपकी, यह ब्लैक होल इस हद तक खा गया है कि यह अपनी मेजबान आकाशगंगा में निष्क्रिय पड़ा हुआ है।

कैंब्रिज विश्वविद्यालय के नेतृत्व में खगोलविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने बिग बैंग के ठीक 800 मिलियन वर्ष बाद, प्रारंभिक ब्रह्मांड में इस ब्लैक होल का पता लगाने के लिए नासा/ईएसए/सीएसए जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप का उपयोग किया।

ब्लैक होल बहुत बड़ा है – हमारे सूर्य के द्रव्यमान का 400 मिलियन गुना – जो इसे ब्रह्मांड के विकास के इस बिंदु पर वेब द्वारा खोजे गए सबसे विशाल ब्लैक होल में से एक बनाता है। ब्लैक होल इतना विशाल है कि यह अपनी मेजबान आकाशगंगा के कुल द्रव्यमान का लगभग 40% बनाता है: इसकी तुलना में, स्थानीय ब्रह्मांड में अधिकांश ब्लैक होल उनकी मेजबान आकाशगंगा के द्रव्यमान का लगभग 0.1% है।

हालाँकि, अपने विशाल आकार के बावजूद, यह ब्लैक होल बहुत कम दर पर बढ़ने के लिए आवश्यक गैस को खा रहा है, या जमा कर रहा है – इसकी सैद्धांतिक अधिकतम सीमा से लगभग 100 गुना कम – जिससे यह अनिवार्य रूप से निष्क्रिय हो गया है।

ब्रह्मांड में इतनी जल्दी इतना विशाल ब्लैक होल, लेकिन जो बढ़ नहीं रहा है, ब्लैक होल कैसे विकसित होते हैं, इसके मौजूदा मॉडल को चुनौती देता है। हालाँकि, शोधकर्ताओं का कहना है कि सबसे संभावित परिदृश्य यह है कि ब्लैक होल अल्प अवधि के अति-तेज विकास से गुजरते हैं, जिसके बाद लंबी अवधि की निष्क्रियता आती है। उनके परिणाम जर्नल में रिपोर्ट किए गए हैं प्रकृति.

जब ब्लैक होल 'नैपिंग' कर रहे होते हैं, तो वे बहुत कम चमकदार होते हैं, जिससे उन्हें पहचानना अधिक कठिन हो जाता है, यहां तक ​​कि वेब जैसी अत्यधिक संवेदनशील दूरबीनों से भी। ब्लैक होल को प्रत्यक्ष रूप से नहीं देखा जा सकता है, बल्कि उन्हें एक घूमती हुई अभिवृद्धि डिस्क की स्पष्ट चमक से पहचाना जाता है, जो ब्लैक होल के किनारों के पास बनती है। जब ब्लैक होल सक्रिय रूप से बढ़ रहे होते हैं, तो अभिवृद्धि डिस्क में गैस अत्यधिक गर्म हो जाती है और पराबैंगनी रेंज में चमकने और ऊर्जा विकीर्ण करने लगती है।

“भले ही यह ब्लैक होल निष्क्रिय है, लेकिन इसके विशाल आकार ने हमारे लिए इसका पता लगाना संभव बना दिया है,” कैंब्रिज के कावली इंस्टीट्यूट फॉर कॉस्मोलॉजी के प्रमुख लेखक इग्नास जूडोबालिस ने कहा। “इसकी सुप्त अवस्था ने हमें मेजबान आकाशगंगा के द्रव्यमान के बारे में भी जानने की अनुमति दी। प्रारंभिक ब्रह्मांड अपेक्षाकृत छोटी आकाशगंगाओं में भी कुछ पूर्ण राक्षसों को उत्पन्न करने में कामयाब रहा।”

मानक मॉडल के अनुसार, ब्लैक होल मृत तारों के ढहे हुए अवशेषों और अनुमानित सीमा तक जमा हुए पदार्थ से बनते हैं, जिसे एडिंगटन सीमा के रूप में जाना जाता है, जहां पदार्थ पर विकिरण का दबाव ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव पर काबू पा लेता है। हालाँकि, इस ब्लैक होल के विशाल आकार से पता चलता है कि मानक मॉडल पर्याप्त रूप से यह नहीं बता सकते हैं कि ये राक्षस कैसे बनते और बढ़ते हैं।

“यह संभव है कि ब्लैक होल 'बड़े पैदा होते हैं', जो यह बता सकता है कि वेब ने प्रारंभिक ब्रह्मांड में विशाल ब्लैक होल क्यों देखे हैं,” कावली इंस्टीट्यूट और कैम्ब्रिज के कैवेंडिश प्रयोगशाला के सह-लेखक प्रोफेसर रॉबर्टो मैओलिनो ने कहा। “लेकिन एक और संभावना यह है कि वे अतिसक्रियता के दौर से गुज़रते हैं, जिसके बाद लंबे समय तक निष्क्रियता आती है।”

इटली के सहकर्मियों के साथ काम करते हुए, कैम्ब्रिज शोधकर्ताओं ने यह मॉडल बनाने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन की एक श्रृंखला आयोजित की कि ब्रह्मांड में इतनी जल्दी यह निष्क्रिय ब्लैक होल इतने बड़े आकार में कैसे विकसित हो सकता है। उन्होंने पाया कि सबसे संभावित परिदृश्य यह है कि ब्लैक होल छोटी अवधि के लिए एडिंगटन सीमा को पार कर सकते हैं, जिसके दौरान वे बहुत तेजी से बढ़ते हैं, इसके बाद लंबी अवधि की निष्क्रियता होती है: शोधकर्ताओं का कहना है कि इस तरह के ब्लैक होल पांच से दस तक खा सकते हैं मिलियन वर्ष, और नींद लगभग 100 मिलियन वर्ष।

माईओलिनो ने कहा, “अति सक्रियता की अवधि के साथ एक सुप्त ब्लैक होल की व्याख्या करना उल्टा लगता है, लेकिन ये छोटे विस्फोट इसे अपना अधिकांश समय झपकी लेते हुए तेजी से बढ़ने की अनुमति देते हैं।”

क्योंकि निष्क्रियता की अवधि अल्ट्रा-फास्ट विकास की अवधि की तुलना में बहुत लंबी होती है, इन अवधि में खगोलविदों को ब्लैक होल का पता लगाने की सबसे अधिक संभावना होती है। जूडोबालिस ने कहा, “यह मेरी पीएचडी के हिस्से के रूप में मेरा पहला परिणाम था और मुझे इसकी सराहना करने में थोड़ा समय लगा कि यह कितना उल्लेखनीय था।” “जब तक मैंने खगोल विज्ञान के सैद्धांतिक पक्ष पर अपने सहयोगियों के साथ बात करना शुरू नहीं किया तब तक मैं इस ब्लैक होल के वास्तविक महत्व को देखने में सक्षम नहीं था।”

अपनी कम चमक के कारण, निष्क्रिय ब्लैक होल का पता लगाना खगोलविदों के लिए अधिक चुनौतीपूर्ण होता है, लेकिन शोधकर्ताओं का कहना है कि यह ब्लैक होल लगभग निश्चित रूप से एक बहुत बड़े हिमखंड का सिरा है, यदि प्रारंभिक ब्रह्मांड में ब्लैक होल अपना अधिकांश समय निष्क्रिय अवस्था में बिताते हैं राज्य।

मैओलिनो ने कहा, “संभावना है कि वहां अधिकांश ब्लैक होल सुप्त अवस्था में हैं – मुझे आश्चर्य है कि हमें यह मिल गया, लेकिन मैं यह सोचकर उत्साहित हूं कि और भी बहुत सारे ब्लैक होल हैं जिन्हें हम ढूंढ सकते हैं।”

अवलोकन JWST एडवांस्ड डीप एक्स्ट्रागैलेक्टिक सर्वे (JADES) के हिस्से के रूप में प्राप्त किए गए थे। अनुसंधान को आंशिक रूप से यूरोपीय अनुसंधान परिषद और यूके रिसर्च एंड इनोवेशन (यूकेआरआई) के हिस्से, विज्ञान और प्रौद्योगिकी सुविधा परिषद (एसटीएफसी) द्वारा समर्थित किया गया था।

संदर्भ:
इग्नास जूडोबलिस एट अल। 'प्रारंभिक ब्रह्मांड में एक निष्क्रिय अत्यधिक विशाल ब्लैक होल।' प्रकृति (2024)। डीओआई: 10.1038/एस41586-024-08210-5