শক্তিশালী গ্যাস নির্গমনে প্রাথমিক গ্যালাক্সিগুলোর নীরবতা নেমে এসেছিল বলে মনে করছেন জ্যোতির্বিদরা

শান্ত প্রারম্ভিক গ্যালাক্সিগুলো তাদের নিজেদের বায়ুর মাধ্যমেই থেমে গিয়েছিল হতে পারে

প্রারম্ভিক মহাবিশ্ব নিয়ে কাজ করা জ্যোতির্বিদরা এক অদ্ভুত শ্রেণির বস্তু ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করছেন: এমন বিশাল গ্যালাক্সি, যেগুলো খুব তাড়াতাড়ি তৈরি হয়েছিল, এক পর্যায়ে তীব্র নক্ষত্রসৃষ্টির সময় পার করেছে, তারপর হঠাৎ করেই নিস্তব্ধ হয়ে গেছে। Universe Today তুলে ধরা একটি প্রতিবেদন আরও স্পষ্ট একটি উত্তর দিচ্ছে। CRISTAL-02 নামে একটি দূরবর্তী গ্যালাক্সির পর্যবেক্ষণ ইঙ্গিত করছে যে শক্তিশালী গ্যাস নির্গমন, সম্ভবত গ্যালাক্সি সংঘর্ষের সময় উদ্দীপিত, নতুন নক্ষত্র তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় কাঁচামাল উড়িয়ে নিয়ে যেতে পারে এবং কার্যত একটি গ্যালাক্সিকে বন্ধ করে দিতে পারে।

এই আবিষ্কার জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ যুগের অন্যতম বিস্ময়কর ফলাফলের ব্যাখ্যা দেয়। মহাবিশ্ব যখন মাত্র প্রায় ১ বিলিয়ন থেকে ২ বিলিয়ন বছরের, তখনই ওয়েব বিশাল নিস্তরঙ্গ গ্যালাক্সির সন্ধান দিয়েছে, এমন এক সময়ে যখন গ্যালাক্সি নির্মাণ পুরো দমে চলছিল। এই গ্যালাক্সিগুলো বাস্তবে মৃত নয়, তবে তাদের আশপাশের উজ্জ্বল ও ব্যস্ত সিস্টেমগুলোর তুলনায় চলমান নক্ষত্রগঠন খুবই কম। মূল প্রশ্ন ছিল, এত অল্পবয়সী গ্যালাক্সিগুলো এত দ্রুত নক্ষত্র তৈরি করা কেন বন্ধ করল।

এখানে প্রস্তাবিত উত্তরটি একই সঙ্গে ভৌত এবং নাটকীয়: গ্যালাক্সিগুলো যেন তাদের নিজেদের ভবিষ্যৎকেই বাইরে ছুড়ে ফেলেছে। যখন গ্যালাক্সিগুলো পরস্পরের সঙ্গে মিথস্ক্রিয়া করে এবং মিশে যায়, তখন সেই সংঘর্ষ বিশাল নক্ষত্রগঠনের বিস্ফোরণ ঘটাতে পারে। কিন্তু সেই একই সহিংস পর্যায়ে গ্যাসকে বিশাল বায়ুর স্রোতে বাইরে ঠেলে দেওয়াও সম্ভব। যথেষ্ট ঠান্ডা গ্যাস সরে গেলে, গ্যালাক্সির নক্ষত্র তৈরির জ্বালানি ফুরিয়ে যায়, আর একটি বিশাল কিন্তু তুলনামূলকভাবে শান্ত ব্যবস্থা রয়ে যায়।

CRISTAL-02 সরাসরি একটি সূত্র দিচ্ছে

এই ঘটনাটি কেন্দ্র করে CRISTAL-02-কে ঘিরে আলোচনা। গ্যালাক্সিটিকে জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ এবং আতাকামা লার্জ মিলিমিটার/সাবমিলিমিটার অ্যারে, বা ALMA, উভয় দিয়েই পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে। একসঙ্গে, এই যন্ত্রদুটি কার্যকর সমন্বয় দেয়। ওয়েব ইনফ্রারেড আলোতে দূর মহাবিশ্ব পর্যবেক্ষণ করতে পারে, যেখানে প্রাথমিক গ্যালাক্সিগুলোর প্রসারিত আলো সবচেয়ে সহজে ধরা পড়ে, আর ALMA ঠান্ডা গ্যাস ও নক্ষত্রগঠনের সঙ্গে যুক্ত কাঠামো অনুসরণ করতে পারে।

প্রতিবেদন অনুযায়ী, CRISTAL-02-এ গ্যালাক্সি থেকে দূরে বিস্তৃত এক বিশাল ঠান্ডা গ্যাসের পাল্লা দেখা যাচ্ছে। এই কাঠামোটি প্রায় গ্যালাক্সিটির দৈর্ঘ্যের সমান, যা স্পষ্ট ইঙ্গিত দেয় যে পদার্থটি সেখানেই থেকে পরবর্তী প্রজন্মের নক্ষত্র গঠনের বদলে বাইরে ঠেলে দেওয়া হচ্ছে। প্রাথমিক গ্যালাক্সিগুলোর মধ্যে কিছু কেন নিস্তরঙ্গ হয়ে গেল তা বুঝতে চাওয়া জ্যোতির্বিদদের কাছে এমন সরাসরি প্রমাণ বিশেষভাবে মূল্যবান। এটি এই shutdown-কে শুধু তত্ত্ব বা সিমুলেশনের সঙ্গে নয়, বরং একটি পর্যবেক্ষিত ভৌত প্রক্রিয়ার সঙ্গে যুক্ত করে।

এই ব্যাখ্যাটি প্রারম্ভিক মহাবিশ্বের বৃহত্তর পরিবেশের সঙ্গেও মানানসই। সেই যুগে গ্যালাক্সিগুলো ছিল ছোট, ঘন, এবং পারস্পরিক মিথস্ক্রিয়ার প্রতি বেশি সংবেদনশীল। সংঘর্ষ ও মিশে যাওয়া ছিল মহাজাগতিক বৃদ্ধির সাধারণ অংশ। এসব ঘটনা সময়ের সঙ্গে বড় গ্যালাক্সি গঠনে সহায়তা করেছে, কিন্তু একই সঙ্গে বিশৃঙ্খল অভ্যন্তরীণ পরিস্থিতিও সৃষ্টি করেছে। যদি কোনো মিশ্রণ-প্রণোদিত starburst যথেষ্ট শক্তি ও প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি করে ঠান্ডা গ্যাস বের করে দিতে পারে, তাহলে গ্যালাক্সির বৃদ্ধি এবং তার shutdown একই প্রক্রিয়ার অংশ হয়ে দাঁড়ায়, বিপরীত ফল নয়।

JWST কেন ধাঁধাটিকে আরও তীক্ষ্ণ করেছে

জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ নিস্তরঙ্গ গ্যালাক্সির ধারণা তৈরি করেনি, তবে সমস্যাটিকে উপেক্ষা করা কঠিন করে তুলেছে। সাম্প্রতিক বছরগুলোতে, ওয়েব অপ্রত্যাশিতভাবে প্রাথমিক মহাজাগতিক সময়ে বিশাল, আপাতদৃষ্টিতে শান্ত গ্যালাক্সি উন্মোচিত করেছে। এই সময়ে দ্রুত বৃদ্ধি, সক্রিয় নক্ষত্রগঠন, এবং বারবার মিশে গিয়ে গঠন হওয়ার কথা ছিল বলে যে সাধারণ ধারণা ছিল, তাদের অস্তিত্ব সেই প্রত্যাশার সঙ্গে বেমানান হয়ে উঠেছিল।

এই অমিলের জন্য কিছু জ্যোতির্বিদ আরও অদ্ভুত ব্যাখ্যা খতিয়ে দেখেছেন। প্রতিবেদনে বলা হয়েছে, এমন প্রস্তাবও ছিল যে প্রারম্ভিক ডার্ক এনার্জির কোনো কার্যকলাপ কিছু গ্যালাক্সিকে দ্রুত বেড়ে উঠতে এবং তারপর অল্প বয়সেই “মরতে” সহায়তা করতে পারে। একই সঙ্গে, অন্য কিছু গবেষণায় বলা হয়েছে যে কিছু প্রাথমিক গ্যালাক্সি আসলে যতটা ভারী, তার চেয়ে বেশি ভারী বলে মনে হতে পারে, কারণ ব্ল্যাক হোল তাদের আরও উজ্জ্বল এবং বড় দেখিয়েছিল।

এই প্রেক্ষাপটটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি দেখায় যে ক্ষেত্রটি কতটা অনিশ্চিত ছিল। চ্যালেঞ্জটি শুধু একটি অদ্ভুত পর্যবেক্ষণ ব্যাখ্যা করা নয়, বরং মহাজাগতিক ইতিহাসের প্রথম কয়েক বিলিয়ন বছরে গ্যালাক্সির ভর, উজ্জ্বলতা এবং নক্ষত্রগঠন কার্যকলাপ নিয়ে একাধিক ধরনের প্রমাণকে মিলিয়ে দেখা। CRISTAL-02-এর ফলাফল হয়তো এই সমস্যার সব সংস্করণ সমাধান করে না, তবে এটি অন্তত কিছু নিস্তরঙ্গ গ্যালাক্সির জন্য একটি নির্দিষ্ট, পরীক্ষা-যোগ্য প্রক্রিয়া দিচ্ছে।

সে অর্থে, এই আবিষ্কার বিতর্ককে সংকুচিত করে। প্রাথমিক নিস্তরঙ্গ গ্যালাক্সি আদৌ আছে কি না, আর তাদের ভর অতিরঞ্জিত করা হয়েছিল কি না, এই প্রশ্নের পাশাপাশি জ্যোতির্বিদরা এখন আরও বেশি করে জিজ্ঞাসা করতে পারেন: শক্তিশালী গ্যাস নির্গমন কত ঘন ঘন ঘটে, কী ধরনের মিশ্রণ সেগুলো তৈরি করে, এবং সেই বায়ু নক্ষত্রগঠন-উপযোগী গ্যাসভাণ্ডার কতটা দক্ষতার সঙ্গে সরিয়ে দেয়।

Starburst এবং shutdown একই ঘটনার দুই ধাপ হতে পারে

CRISTAL-02 থেকে যে চিত্র উঠে আসছে, তা ধীরে ধীরে নিঃশেষ হয়ে যাওয়ার নয়। এটি অনেক বেশি আকস্মিক। একটি মিশ্রণ প্রথমে গ্যাস সংকুচিত করে নক্ষত্রগঠনের বিস্ফোরণ ঘটাতে পারে, গ্যালাক্সিটিকে সাময়িকভাবে আরও সক্রিয় করে তুলতে পারে। কিন্তু সেই একই পর্ব গ্যাসকে দূরে ঠেলে দেওয়ার মতো যথেষ্ট প্রতিক্রিয়া শক্তিও জোগাতে পারে। ফলাফল হলো একটি গ্যালাক্সি, যা প্রবলভাবে নক্ষত্র তৈরি করে, তারপর দ্রুত সেই প্রক্রিয়া চালিয়ে যাওয়ার সক্ষমতা হারায়।

এই ধারাটি ব্যাখ্যা করে কেন প্রাথমিক নিস্তরঙ্গ গ্যালাক্সিগুলোতে অতীত নক্ষত্রগঠনের প্রমাণ এখনও দেখা যায়। এগুলো এমন কোনো ব্যবস্থা নয় যা কখনও বাড়তে পারেনি। তারা দ্রুত বেড়েছে। তাদের শান্ত অবস্থা এসেছে আগের, আরও সহিংস এক পর্যায়ের পরে। বাস্তবিক অর্থে, পার্থক্যটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি প্রশ্নকে “এই গ্যালাক্সিগুলো কখনও সক্রিয় হল না কেন?” থেকে বদলে “এত তাড়াতাড়ি তাদের কার্যকলাপ কী থামাল?” এ নিয়ে যায়।

পর্যবেক্ষিত ঠান্ডা গ্যাসের পাল্লা একটি সম্ভাব্য উত্তর দিচ্ছে। নক্ষত্রগঠন নির্ভর করে ঘন, শীতল গ্যাস মেঘের মাধ্যাকর্ষণে ভেঙে পড়ার ওপর। যথেষ্ট গ্যাস সরিয়ে ফেললে, একটি গ্যালাক্সি কাঠামোগতভাবে অক্ষত থাকলেও অনেক কম উৎপাদনশীল হয়ে পড়তে পারে। সময়ের সঙ্গে পরে অন্য মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে তা বিকশিত হতে পারে, কিন্তু নক্ষত্র বৃদ্ধির বিস্ফোরক প্রথম পর্বটি শেষ হয়ে যায়।

এই প্রক্রিয়াটি গ্যালাক্সি বিবর্তনে feedback নিয়ে জ্যোতির্বিদরা যেভাবে আরও বিস্তৃতভাবে ভাবছেন তার সঙ্গেও মেলে। তীব্র নক্ষত্রগঠন, ব্ল্যাক হোলের কার্যকলাপ, বা উভয়ই হোক, feedback প্রক্রিয়াগুলো গ্যালাক্সি কত দ্রুত গ্যাসকে নক্ষত্রে রূপান্তর করে তা নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। প্রারম্ভিক মহাবিশ্বে, যেখানে পরিস্থিতি আরও চরম ছিল, সেই নিয়ন্ত্রণ আরও শক্তিশালী হতে পারে।

আরও গতিশীল প্রারম্ভিক মহাবিশ্ব

বৃহত্তর তাৎপর্য হলো, প্রারম্ভিক মহাবিশ্ব ধারণার চেয়েও বেশি গতিশীল হতে পারে। যে একই সংঘর্ষগুলো গ্যালাক্সি গড়ে তুলেছিল, সেগুলোই তাদের নিস্তেজ করতেও সাহায্য করতে পারে। বৃদ্ধি এবং দমন আলাদা কোনো গল্প নয়, যা আলাদা জায়গায় ঘটছে। এগুলো একই বস্তুর জীবনচক্রের ঘনিষ্ঠভাবে যুক্ত ধাপ হতে পারে।

পর্যবেক্ষকদের জন্য, CRISTAL-02-এর মতো ব্যবস্থা মূল্যবান মানদণ্ড। এগুলো দূরবর্তী গ্যালাক্সির বাস্তব গ্যাস কাঠামোর সঙ্গে তাত্ত্বিক মডেলের তুলনা করার সুযোগ দেয়। ভবিষ্যৎ পর্যবেক্ষণ নির্ধারণ করতে সাহায্য করবে যে বিশাল ঠান্ডা গ্যাসের পাল্লা প্রাথমিক নিস্তরঙ্গ গ্যালাক্সিগুলোর মধ্যে সাধারণ কি না, নাকি CRISTAL-02 একটি আরও বাছাই করা shutdown পথের উদাহরণ।

যেভাবেই হোক, এই ফলাফল জোরালো করছে যে মহাবিশ্বের প্রথম দিকের কিছু নীরব দৈত্য সম্ভবত হিংস্র অভ্যন্তরীণ ও বাহ্যিক শক্তির দ্বারা গঠিত হয়েছিল, কেবল ধীরে ধীরে ম্লান হয়ে নয়। নক্ষত্রের কাঁচামাল শুধু ফুরিয়ে যায়নি। অন্তত কিছু ক্ষেত্রে, মনে হচ্ছে সেটিকে বাইরে ঠেলে দেওয়া হয়েছিল।

এটি ব্যাখ্যার ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ পরিবর্তন। আরও অনেক বস্তুর ওপর এটি নিশ্চিত হলে, মিশ্রণ-প্রণোদিত বায়ুকে প্রথম বিশাল গ্যালাক্সিগুলো কীভাবে তৈরি হয়েছিল, উজ্জ্বল হয়ে উঠেছিল, তারপর মহাবিশ্ব তখনও অল্পবয়সী থাকা অবস্থায় নীরব হয়ে গিয়েছিল, সেই কাহিনির কেন্দ্রীয় অংশে পরিণত করবে।

এই নিবন্ধটি Universe Today-এর প্রতিবেদনকে ভিত্তি করে লেখা। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.