প্রারম্ভিক গ্যালাক্সির চারপাশে বিশাল হাইড্রোজেন হ্যালোর দশ হাজারেরও বেশি খোঁজ পেলেন জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা

প্রারম্ভিক মহাবিশ্বের হারিয়ে যাওয়া গ্যাস মেঘগুলো সামনে এল

Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment, বা HETDEX, থেকে পাওয়া ডেটা নিয়ে কাজ করা জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বলছেন, প্রায় ১০ থেকে ১২ বিলিয়ন বছর আগে বিদ্যমান গ্যালাক্সিগুলোর চারপাশে থাকা বিশাল হাইড্রোজেন গ্যাস হ্যালোর দশ হাজারেরও বেশি তারা চিহ্নিত করেছেন। এই ফলাফল cosmology-তে দীর্ঘদিন ধরে থাকা একটি ধারণাকে যথেষ্ট শক্তি জোগায়: প্রারম্ভিক গ্যালাক্সিগুলো বিশাল হাইড্রোজেন ভান্ডারের মধ্যে আবদ্ধ ছিল, যা cosmic dawn নামে পরিচিত যুগে দ্রুত তারাগঠনকে জ্বালানি জুগিয়েছিল।

The Astrophysical Journal-এ প্রকাশিত গবেষণায় বর্ণিত এই আবিষ্কার শুধু রেকর্ডে আরও উদাহরণ যোগ করার কারণে গুরুত্বপূর্ণ নয়, বরং এটি গবেষকদের বিশ্লেষণ করতে পারা স্কেলও বদলে দেয়। আগের প্রমাণে এমন কয়েক হাজার হ্যালোর কথা বলা হয়েছিল। সেই সংখ্যা দশ হাজারেরও বেশি করা মানে, তরুণ মহাবিশ্বে পদার্থ কীভাবে সংগঠিত ছিল তা পরীক্ষা করার জন্য জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের অনেক বড় statistical sample মিলছে।

হাইড্রোজেন হ্যালো কেন গুরুত্বপূর্ণ

প্রচলিত cosmological models এমন একটি তরুণ মহাবিশ্বের কথা বলে যা neutral hydrogen-এর বিশাল মেঘে পূর্ণ ছিল। সেই পদার্থ থেকেই প্রথম প্রজন্মের তারা ও গ্যালাক্সি তৈরি হয়। বহু বছর ধরে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা ধারণা করে আসছেন যে অনেক প্রাথমিক গ্যালাক্সির চারপাশে Lyman-alpha nebulae নামে পরিচিত হাইড্রোজেন গ্যাসের বিশাল হ্যালো থাকা উচিত। এই হ্যালোগুলো দ্রুত গ্যালাক্সি বৃদ্ধির জন্য গুরুত্বপূর্ণ কাঁচামালের উৎস হিসেবে কাজ করত।

সমস্যা হলো, হাইড্রোজেনকে সরাসরি শনাক্ত করা কঠিন, কারণ এটি সহজ, উজ্জ্বল পদ্ধতিতে নিজস্ব আলো ছড়ায় না। উৎস উপাদান অনুযায়ী, উজ্জ্বল ultraviolet-উৎসারিত গ্যালাক্সি ও তারার আলোয় গ্যাসটি জ্বলে উঠতে পারে। অর্থাৎ সংকেত ধরতে হলে সঠিক ভৌত পরিস্থিতি এবং সঠিক যন্ত্রপাতি, দুটোই দরকার।

HETDEX এটা কীভাবে করল

ডার্ক এনার্জির প্রভাব মাপার জন্য ১ মিলিয়নেরও বেশি গ্যালাক্সির অবস্থান মানচিত্রে আনতে HETDEX তৈরি করা হয়েছিল। সেই মিশন এমন এক বড়, পুনরাবৃত্তিযোগ্য spectral dataset তৈরি করেছে, যা মহাবিশ্ব সম্পর্কে আরও বড় কিছু প্রশ্নের উত্তর দিতেও সাহায্য করতে পারে। গবেষক দল stacking নামের একটি statistical technique ব্যবহার করেছে, যা হাজার হাজার দূরবর্তী গ্যালাক্সির spectra একত্র করে এমন দুর্বল spectral features প্রকাশ করে, যেগুলো একক বস্তুর ক্ষেত্রে ধরা খুব কঠিন।

এই দিকটি গুরুত্বপূর্ণ। নতুনভাবে রিপোর্ট করা হ্যালোগুলো কিছু অস্বাভাবিকভাবে উজ্জ্বল ব্যবস্থায় নিজে থেকে ধরা পড়ার অপেক্ষায় ছিল না। বরং, শব্দের মধ্যে লুকিয়ে থাকা সংকেত বের করতে ডেটাকে বড় পরিসরে একত্র করতে হয়েছে। বাস্তব অর্থে, এর মানে এই ফলাফলটি একটি একক পর্যবেক্ষণের চেয়ে survey astronomy এবং data method সম্পর্কেও সমানভাবে।

উৎস পাঠে বলা হয়েছে, Hobby-Eberly Telescope বিশ্বের বৃহত্তম দূরবীনগুলোর একটি এবং HETDEX যন্ত্র প্রতি পর্যবেক্ষণে প্রায় ১,০০,০০০ spectra তৈরি করে। এত উচ্চ throughput-ই দুর্বল population discovery সম্ভব করে। এটি মনে করিয়ে দেয় যে আধুনিক জ্যোতির্বিজ্ঞান ক্রমশ শিল্প-স্কেলের data collection এবং সতর্ক statistical analysis-এর সমন্বয়ে এগোচ্ছে।

এই আবিষ্কার কী বদলায়

রিপোর্ট করা হ্যালোগুলো প্রারম্ভিক মহাবিশ্বের এমন একটি ছবির সঙ্গে মিলে যায়, যেখানে গ্যালাক্সিগুলো বিচ্ছিন্ন দ্বীপ নয়, বরং বড় gaseous পরিবেশের ভেতরের nodes ছিল। যদি ১০ থেকে ১২ বিলিয়ন বছর আগে গ্যালাক্সিগুলো সাধারণত বিস্তৃত হাইড্রোজেন কাঠামোর মধ্যে মোড়ানো থাকত, তবে সেই কাঠামোগুলো সম্ভবত পদার্থের তারাগঠন এবং গ্যালাক্সি গঠনে প্রবাহিত হওয়ার পাইপলাইনের অংশ ছিল।

এটি পর্যবেক্ষণকে তত্ত্বের সঙ্গে যুক্ত করতে সাহায্য করে। প্রশ্নটি শুধু কয়েকটি নাটকীয় হ্যালো ছিল কি না, তা নয়; বরং সেগুলো যথেষ্ট সাধারণ ছিল কি না, যাতে দ্রুত প্রারম্ভিক বৃদ্ধির প্রচলিত গল্পকে সমর্থন করা যায়। দশ হাজারেরও বেশি একটি sample সেই বিস্তৃত ব্যাখ্যাকে খারিজ করা কঠিন করে তোলে।

এটি আরও ইঙ্গিত দেয় যে survey-based astronomy এখনও মহাবিশ্বের গুরুত্বপূর্ণ diffuse structures-এর গণনা কম করে ফেলতে পারে। একেকবারে একেকটি বস্তুর মধ্য থেকে খুব দুর্বলভাবে বেরিয়ে আসা বৈশিষ্ট্যগুলো বড় datasets-কে collective evidence হিসেবে ধরলে দৃশ্যমান হয়ে উঠতে পারে। এটি astrophysics জুড়ে ক্রমশ শক্তিশালী এক pattern।

এখনও কী জানা বাকি

এই আবিষ্কার এই হ্যালোগুলোর ভূমিকা সম্পর্কে সব প্রশ্নের সমাধান করে না। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এখনও তাদের আকার, উজ্জ্বলতার বণ্টন, পরিবেশ, এবং ভিন্ন ভিন্ন গ্যালাক্সি ধরনের সঙ্গে সম্পর্ক বিশদে জানতে চাইবেন। বর্তমান models গ্যাসের চলাচল কতটা সঠিকভাবে বর্ণনা করছে তা পরীক্ষা করতে তারা পর্যবেক্ষণগুলিকে simulations-এর সঙ্গে তুলনাও করতে চাইবেন।

কিন্তু পরবর্তী গবেষণা আসার আগেই, এই ফলাফল একটি অর্থবহ অগ্রগতি হিসেবে দাঁড়িয়ে আছে। এটি একটি কল্পিত cosmic structure-এর observed census-কে এক order of magnitude পর্যন্ত বাড়িয়েছে, তাও এমন এক সময়ে যখন মহাবিশ্বের ইতিহাসে প্রথম প্রধান ব্যবস্থা গড়ে উঠছিল।

জ্যোতির্বিজ্ঞানের data era থেকে বড় শিক্ষা

এখানে একটি বৃহত্তর পদ্ধতিগত গল্পও আছে। HETDEX ডার্ক এনার্জি নিয়ে গবেষণার জন্য তৈরি হয়েছিল, কিন্তু এর ডেটা এখন cosmology-এর আরেকটি বড় সমস্যায় আলো ফেলছে। বড় observatories-এর এটিই একটি শক্তি: একটি survey-ই, যদি dataset যথেষ্ট গভীর হয় এবং analytical tools যথেষ্ট শক্তিশালী হয়, বহু ক্ষেত্রে আবিষ্কারকে সমর্থন করতে পারে।

Developments Today-এর জন্য এটাই সেই science story, যেটির দিকে নজর রাখা উচিত। এটি কোনো অনুমানমূলক দাবি নয় বা একক ছবির কৌতূহলও নয়। এটি population-scale result, যা প্রারম্ভিক মহাবিশ্বের একটি মৌলিক চিত্রকে আরও স্পষ্ট করছে। এখন দেখা যাচ্ছে, cosmic dawn-এ, যখন গ্যালাক্সিগুলো দ্রুত বাড়ছিল, তখন দশ হাজারেরও বেশি বিশাল হাইড্রোজেন হ্যালো সেই cosmic landscape-এর অংশ ছিল। এতে cosmic dawn আসলে কীভাবে unfolded হয়েছিল, তা বোঝার জন্য জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা অনেক শক্তিশালী observational basis পাচ্ছেন।

এই নিবন্ধটি Universe Today-এর প্রতিবেদনের ভিত্তিতে। মূল নিবন্ধ পড়ুন.