तेज़ रेडियो विस्फोट वैज्ञानिकों को ब्रह्मांड के लापता पदार्थ का पता लगाने में मदद करते हैं

तेज़ रेडियो विस्फोट ब्रह्मांडीय लेखांकन के लिए एक नया उपकरण बन रहे हैं

दशकों से खगोलविदों को ब्रह्मांड के अभिलेख में एक जिद्दी असंगति का सामना करना पड़ा है। प्रारंभिक ब्रह्मांड के गणनाओं से संकेत मिलता है कि सामान्य पदार्थ, यानी वे परमाणु जो तारों, ग्रहों, गैस और मनुष्यों का निर्माण करते हैं, आज दूरबीनों द्वारा आकाशगंगाओं और तारों के भीतर सीधे गिने जा सकने वाले दृश्यमान ब्रह्मांड के हिस्से से कहीं अधिक होना चाहिए। 21 जुलाई को, शोधकर्ताओं ने इस लापता हिस्से का पता लगाने का एक नया तरीका बताया, जिसमें खगोल विज्ञान के सबसे संक्षिप्त और सबसे ऊर्जावान संकेतों में से एक, तेज़ रेडियो विस्फोटों का उपयोग किया गया।

CHIME/FRB Collaboration के हिस्से के रूप में MIT के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में किए गए और Physical Review Letters में प्रकाशित इस कार्य में इस बात का उपयोग किया गया कि जब रेडियो विस्फोट अंतरगैलेक्टिक अंतरिक्ष से होकर गुजरते हैं तो वे किस तरह विकृत हो जाते हैं। परिणाम एक ऐसी तस्वीर की ओर इशारा करता है जिसकी कई ब्रह्मांड विज्ञानी लंबे समय से आशंका जताते रहे हैं, लेकिन प्रत्यक्ष साक्ष्य से साबित करने में संघर्ष करते रहे हैं: ब्रह्मांड का बहुत-सा “लापता” सामान्य पदार्थ आकाशगंगाओं के समूहों के आसपास फैले विरल बादलों में बिखरा हुआ दिखाई देता है, जो अपेक्षा से अधिक दूर तक फैला है।

जो चीज़ गायब थी, वह पदार्थ नहीं, बल्कि उसका भरोसेमंद नक्शा था

समस्या कभी यह नहीं रही कि वैज्ञानिकों ने पदार्थ के गायब होने की कल्पना की हो। इसके बजाय, युवा ब्रह्मांड और बाद की ब्रह्मांडीय संरचना के माप लंबे समय से यह संकेत देते आए हैं कि सामान्य पदार्थ का एक बड़ा हिस्सा उन चमकीली संरचनाओं के बाहर मौजूद होना चाहिए जिन्हें अधिकांश लोग ब्रह्मांड से जोड़ते हैं। तारे और आकाशगंगाएँ अपेक्षित कुल मात्रा का केवल एक हिस्सा समेटे हुए हैं। बाकी पदार्थ के आकाशगंगाओं के बीच और उनके आसपास की गैस में पतले रूप से बिखरे होने का विश्वास किया गया, जिससे उसका सीधे पता लगाना कठिन हो गया।

यहीं तेज़ रेडियो विस्फोट, या FRBs, उपयोगी हो जाते हैं। ये रेडियो तरंगों की अत्यंत तेज़ चमकें होती हैं जो केवल मिलीसेकंड तक रहती हैं और दूर के ब्रह्मांड में शक्तिशाली घटनाओं से उत्पन्न होती हैं। जब कोई FRB अंतरिक्ष से गुजरता है, तो उसका संकेत उस पदार्थ से प्रभावित होता है जिससे वह होकर निकलता है। दिए गए रिपोर्ट में इस संकेत को समय में “smear” होना बताया गया है। रास्ते में जितना अधिक पदार्थ होगा, विस्फोट के पृथ्वी तक पहुँचने तक smear उतना ही अधिक होगा।

यह मूल प्रभाव खगोलविदों को FRBs को उन पदार्थों की जांच के लिए एक साधन के रूप में इस्तेमाल करने का तरीका देता है जिन्हें देखना अन्यथा कठिन है। चुनौती यह अलग करना है कि विकृति का कितना हिस्सा आकाशगंगाओं के भीतर के पदार्थ से आता है और कितना आसपास की विरल गैस से।

नई विधि विस्फोट डेटा को आकाशगंगा स्थितियों के साथ जोड़ती है

MIT-नेतृत्व वाली टीम ने इस समस्या को सांख्यिकीय तरीके से हल किया। दिए गए स्रोत पाठ के अनुसार, शोधकर्ताओं ने पृथ्वी पर पहचाने गए हजारों FRB संकेतों के smear का मापन किया और उन मापों की तुलना ब्रह्मांड भर में आकाशगंगाओं की स्थितियों से की। इससे उन्हें यह अनुमान लगाने में मदद मिली कि प्रत्येक विस्फोट की विकृति का कितना भाग आकाशगंगाओं से जुड़े पदार्थ से संबंधित था और कितना आसपास के अंतरिक्ष में मौजूद अन्य पदार्थ के कारण था।

इस कदम का महत्व केवल इतना नहीं है कि यह लापता पदार्थ की उपस्थिति का संकेत देता है। यह यह भी बताने में मदद करता है कि वह पदार्थ आम तौर पर कहाँ केंद्रित होता है। शोधकर्ताओं की रिपोर्ट है कि सामान्य पदार्थ आकाशगंगाओं के समूहों के चारों ओर फैले अत्यंत विरल बादलों में सघन है और ये बादल वैज्ञानिकों की अपेक्षा से अधिक दूर तक फैले हैं।

व्यावहारिक रूप से, इसका मतलब है कि आकाशगंगाएँ अंतरिक्ष के एक बहुत बड़े क्षेत्र को प्रभावित कर सकती हैं, जितना कि तारों और डिस्क की एक सरल तस्वीर से प्रतीत होता है। पदार्थ केवल प्रकाशीय छवियों में दिखाई देने वाली चमकीली संरचनाओं तक सीमित नहीं है। इसके बजाय, उसका एक पर्याप्त हिस्सा विस्तारित, मंद प्रभामंडलों और परिवेशों में मौजूद प्रतीत होता है जिन्हें सीधे देखना कठिन है।

यह परिणाम एक लेखांकन समस्या से आगे क्यों मायने रखता है

ब्रह्मांडीय लापता-पदार्थ अध्ययन केवल लेखा-जोखा नहीं हैं। सामान्य पदार्थ आखिर कहाँ पहुँचता है, यह इस बात से जुड़ा है कि आकाशगंगाएँ कैसे बनती हैं, बढ़ती हैं और स्वयं को नियंत्रित करती हैं। दिए गए पाठ में संक्षेपित परिणाम इस विचार का समर्थन करता है कि ऊर्जावान प्रक्रियाएँ पदार्थ को आकाशगंगाओं से बाहर धकेल सकती हैं। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि आकाशगंगा विकास पदार्थ के अंदर आने और बाहर जाने के चक्रों पर निर्भर करता है: गैस अंदर गिरती है, तारे बनाती है, और फिर तारकीय गतिविधि तथा अन्य ऊर्जावान घटनाओं द्वारा गरम या निष्कासित की जा सकती है।

यदि बड़ी मात्रा में सामान्य पदार्थ आकाशगंगाओं से दूर विरल बादलों में मौजूद है, तो यह इस बात के मॉडलों को प्रभावित करता है कि आकाशगंगाएँ भविष्य के तारा-निर्माण के लिए ईंधन कैसे बनाए रखती हैं और अपने परिवेश के साथ सामग्री का आदान-प्रदान कैसे करती हैं। यह आज के ब्रह्मांड के अवलोकनों को प्रारंभिक ब्रह्मांड से अनुमानित स्थितियों से जोड़ने के प्रयासों को भी आकार देता है।

अध्ययन की विधि स्वयं परिणाम जितनी ही महत्वपूर्ण सिद्ध हो सकती है। वर्षों से FRBs को आशाजनक खगोलीय उपकरण माना जाता रहा है, लेकिन अब बढ़ती संख्या में पहचाने गए विस्फोट इस वादे को अधिक व्यवस्थित चीज़ में बदल रहे हैं। हजारों घटनाओं का नमूना शोधकर्ताओं को किस्सागोई से आगे बढ़कर इन संकेतों को ब्रह्मांडीय संरचना की बड़े पैमाने की जांच के रूप में इस्तेमाल करने की अनुमति देता है।

यह एक उल्लेखनीय बदलाव है। केवल सबसे चमकीली या सबसे असाधारण घटनाओं पर निर्भर रहने के बजाय, खगोलविद अब ब्रह्मांडीय संरचना में विशाल दूरियों तक पदार्थ के वितरण का अध्ययन करने के लिए FRB आबादियों का उपयोग करना शुरू कर सकते हैं। जैसे-जैसे पहचान सूची बढ़ेगी, उन मानचित्रों की सटीकता में भी सुधार होना चाहिए।

शोधकर्ताओं का कहना है कि उन्होंने क्या पाया

दिए गए पाठ में MIT के स्नातक छात्र Haochen Wang के हवाले से कहा गया है कि, कुल मिलाकर, जहाँ अधिक आकाशगंगाएँ हैं, उनके आसपास लापता पदार्थ भी अधिक होने की प्रवृत्ति है। यह दृष्टिकोण महत्वपूर्ण है क्योंकि यह छिपे हुए पदार्थ को अलग-अलग असामान्यताओं से नहीं, बल्कि ब्रह्मांड की व्यापक संरचना से जोड़ता है। पदार्थ यादृच्छिक रूप से बिखरा नहीं है। यह आकाशगंगाओं और आकाशगंगा समूहों द्वारा निर्मित परिवेशों का अनुसरण करता दिखाई देता है।

अतः अध्ययन उस तस्वीर को मजबूत करता है जिसमें सामान्य पदार्थ का बड़ा हिस्सा दृश्यमान आकाशगंगाओं के भीतर नहीं, बल्कि उनके आसपास की बड़ी, धुंधली संरचनाओं में स्थित है। यह भी संकेत देता है कि उन विरल बादलों की पहुँच के बारे में पहले की धारणाएँ शायद बहुत सतर्क थीं।

एक संक्षिप्त संकेत, दूरगामी प्रभावों के साथ

तेज़ रेडियो विस्फोट आधुनिक खगोल विज्ञान की अधिक रोचक घटनाओं में से एक बने हुए हैं, लेकिन यह कार्य दिखाता है कि उनका मूल्य केवल स्वयं विस्फोटों को समझने तक सीमित नहीं है। वे अब ऐसे उपकरण बन रहे हैं जिनसे ब्रह्मांड को उन तरीकों से मापा जा सकता है जिन्हें पारंपरिक इमेजिंग नहीं कर सकती। प्रत्येक विस्फोट को उस अंतरिक्ष की जांच मानकर जिससे वह गुजरता है, शोधकर्ता ऐसे पदार्थ के बारे में जान सकते हैं जो स्वयं के बल पर उभरने के लिए बहुत मंद और बहुत फैला हुआ है।

इससे नया परिणाम केवल एक संकीर्ण ब्रह्मांड विज्ञान अपडेट से अधिक बन जाता है। यह इस बात का प्रमाण है कि खगोल विज्ञान एक ऐसे चरण में प्रवेश कर रहा है, जहाँ क्षणिक रेडियो चमकें क्षेत्र की सबसे पुरानी बड़े पैमाने की प्रेक्षणीय खाइयों में से एक को भरने में मदद कर सकती हैं। लापता सामान्य पदार्थ शायद वास्तविक अर्थों में कभी गायब था ही नहीं। वह आकाशगंगाओं के चारों ओर फैले विरल, विस्तारित भंडारों में प्रतीक्षा कर रहा था, और तेज़ रेडियो विस्फोट अब उसे दृश्य में लाने में मदद कर रहे हैं।

यह लेख Phys.org की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.