James Webb ने बेहद आदिम प्रारंभिक आकाशगंगा देखी

ब्रह्मांड के प्रारंभिक वर्षों की एक दुर्लभ झलक

James Webb Space Telescope का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने उस वस्तु की पहचान की है जिसे वे प्रारंभिक ब्रह्मांड से अब तक देखी गई सबसे रासायनिक रूप से आदिम आकाशगंगा बताते हैं। LAP1-B नाम की यह वस्तु बिग बैंग के लगभग 800 मिलियन वर्ष बाद अस्तित्व में थी, उस युग में जिसे खगोलविद Reionization का युग कहते हैं। यह वह अवधि है जब ब्रह्मांड के लंबे “अंधकार युग” से निकलकर वह पहली पीढ़ियों के तारों और आकाशगंगाओं की रोशनी से अधिक प्रकाशित होने लगा था।

यह खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि रसायन विज्ञान ब्रह्मांडीय इतिहास का एक अभिलेख है। बिग बैंग के तुरंत बाद, ब्रह्मांड में मुख्यतः हाइड्रोजन और हीलियम थे। कार्बन और ऑक्सीजन जैसे भारी तत्वों को बाद में तारों के भीतर गढ़ना पड़ा और फिर सुपरनोवा विस्फोटों के माध्यम से फैलना पड़ा। इसलिए अत्यंत कम धातु-सामग्री वाली आकाशगंगा शोधकर्ताओं को विकास की उस अवस्था की एक खिड़की देती है जो शुरुआत के अधिक निकट है, इससे पहले कि तारकीय पीढ़ियों के पास अपने परिवेश को समृद्ध करने के लिए अधिक समय होता।

प्रदान की गई स्रोत सामग्री के अनुसार, Kanazawa University के Associate Professor Kimihiko Nakajima के नेतृत्व वाली एक अंतरराष्ट्रीय शोध टीम ने Webb के स्पेक्ट्रोमीटर और गुरुत्वीय लेंसिंग के प्राकृतिक आवर्धन का उपयोग करके LAP1-B का चरित्रांकन किया। उनका अध्ययन 13 मई को Nature में प्रकाशित हुआ। टीम का निष्कर्ष था कि LAP1-B अब तक देखा गया प्रारंभिक ब्रह्मांड का सबसे धातु-गरीब आकाशगंगा है।

“धातु-गरीब” इतना महत्वपूर्ण संकेत क्यों है

खगोल विज्ञान में “धातु” का अर्थ हाइड्रोजन और हीलियम के अलावा लगभग हर तत्व से है। ये तत्व बाद की ब्रह्मांडीय जटिलता के लिए महत्वपूर्ण हैं, जिसमें ग्रहों और जीवन से जुड़ी रसायनिकी भी शामिल है। लेकिन ब्रह्मांड के सबसे प्रारंभिक युगों में ये बहुत कम थे या अनुपस्थित थे। यही कारण है कि धातु-गरीब आकाशगंगाएँ विशेष रूप से मूल्यवान होती हैं: वे उन परिस्थितियों को संरक्षित कर सकती हैं जो पहली तारकीय पीढ़ियों, जिन्हें अक्सर Population III stars कहा जाता है, के निर्माण के परिवेश जैसी थीं।

शोधकर्ता लंबे समय से एक आदिम ब्रह्मांड से उस ब्रह्मांड में संक्रमण को सीधे देखना चाहते थे जो तारकीय नाभिकीय संलयन से आकार ले चुका हो। LAP1-B अपने आप में Population III stars का प्रत्यक्ष पता लगाना सिद्ध नहीं करता। लेकिन यह उस सीमा के पास एक मजबूत प्रेक्षणीय आधार अवश्य देता है। किसी आकाशगंगा में रासायनिक समृद्धि जितनी कम होगी, खगोलविद उतने ही उस तरह की प्रणालियों के करीब हो सकते हैं जिनमें या तो सबसे प्रारंभिक तारों के अवशेष हों या जिनमें उनके संकेत बहुत हल्के रूप में बचे हों।

स्रोत पाठ इस बात पर जोर देता है कि Webb के अवरक्त उपकरण इस काम को संभव बनाते हैं। अत्यंत दूर की आकाशगंगाओं से आने वाला प्रकाश, ब्रह्मांड के विस्तार के साथ, खिंचकर या redshift होकर बदल जाता है। जब तक वह प्रकाश पृथ्वी तक पहुंचता है, तब तक जो तरंगदैर्ध्य पहले दिखाई देने योग्य थे, वे पुराने वेधशालाओं की क्षमता से बाहर जा सकते हैं। Webb इसी समस्या के लिए बनाया गया था, और इसकी स्पेक्ट्रोस्कोपिक क्षमताएँ शोधकर्ताओं को केवल पहचान से आगे बढ़कर भौतिक चरित्रांकन तक ले जाती हैं।

Webb और gravitational lensing ने साथ कैसे काम किया

LAP1-B को एक ultra-faint आकाशगंगा के रूप में वर्णित किया गया है, जिसका अर्थ है कि Webb जैसे सक्षम टेलीस्कोप के साथ भी इसका अध्ययन कठिन होता। इसलिए शोध दल ने gravitational lensing पर भरोसा किया, जिसमें अग्रभूमि की एक आकाशगंगा-समूह का द्रव्यमान अधिक दूर स्थित लक्ष्य से आने वाले प्रकाश को बढ़ाने के लिए उपयोग किया गया। यह तकनीक ब्रह्मांडीय समय में और गहराई तक जाने के लिए सबसे प्रभावी तरीकों में से एक बन गई है।

लेंसिंग और अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी का यह संयोजन Webb को केवल एक अधिक तीक्ष्ण कैमरे से आगे की चीज़ बना रहा है। यह सबसे प्रारंभिक आकाशगंगाओं के रासायनिक और संरचनात्मक विकास का पुनर्निर्माण करने का उपकरण बन रहा है। LAP1-B के मामले में, इसका अर्थ था इतनी जानकारी प्राप्त करना कि “दिलचस्प मंद स्रोत” से आगे बढ़कर संरचना और विकासात्मक अवस्था के बारे में अधिक निर्णायक निष्कर्ष दिया जा सके।

इसका व्यापक अर्थ यह है कि खगोलविद अब एक ऐसे चरण में प्रवेश कर सकते हैं जहाँ प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन को केवल आयु या चमक से नहीं, बल्कि रसायनिकी के आधार पर भी वर्गीकृत किया जा सके। यह एक बड़ा बदलाव है। यह आदिम आकाशगंगाओं की तुलना कुछ अधिक विकसित पड़ोसी आकाशगंगाओं से करने और समय के साथ पहले गैलेक्सीय पारिस्थितिक तंत्र कैसे बदले, इसका अधिक विस्तृत अनुक्रम बनाने की संभावना खोलता है।

प्रारंभिक ब्रह्मांड अनुसंधान के लिए इसका क्या अर्थ है

LAP1-B का महत्व केवल इतना नहीं है कि यह पुरानी है। Webb पहले ही ब्रह्मांडीय इतिहास के पहले एक अरब वर्षों के भीतर की कई आकाशगंगाएँ देख चुका है। यहाँ अधिक विशिष्ट परिणाम यह है कि यह आकाशगंगा उस युग के लिए भी असामान्य रूप से भारी तत्वों में गरीब दिखाई देती है। इससे यह उन सिद्धांतों के लिए एक अलग दर्जे का लक्ष्य बन जाती है जो समझाते हैं कि पहले तारों ने ब्रह्मांड को उन सामग्रियों से कैसे बीजित किया जिनकी बाद की तारों, ग्रहों और अंततः जीवविज्ञान के लिए आवश्यकता थी।

स्रोत पाठ बताता है कि खगोलविद दशकों से पहले तारों को खोजने या कम से कम उस क्षण को देखने की आशा करते रहे हैं जब उन्होंने ब्रह्मांड को समृद्ध करना शुरू किया। LAP1-B जैसी खोजें उस खोज को पूरा नहीं करतीं, लेकिन अंतर को कम करती हैं। हर रासायनिक रूप से आदिम प्रणाली तारागठन, फीडबैक और लगभग आदिम परिस्थितियों में गैलेक्सीय निर्माण के मॉडलों के लिए एक और परीक्षण मामला देती है।

यह भी रेखांकित करता है कि Webb प्रेक्षणीय खगोल विज्ञान की परिभाषा कितनी तेजी से बदल रहा है। इसके प्रक्षेपण से पहले, Reionization के युग को अक्सर मॉडल और आंशिक प्रेक्षणों के सहारे, कुछ दूरी से समझा जाता था। Webb उस अवधि को एक अधिक अनुभवजन्य क्षेत्र में बदल रहा है, जहाँ आकाशगंगा की रसायनिकी, संरचना और परिवेश को बढ़ती सटीकता के साथ मापा जा सकता है।

यदि भविष्य के अवलोकनों में LAP1-B जैसी और प्रणालियाँ मिलती हैं, तो खगोलविद न केवल यह मानचित्रित कर सकेंगे कि प्रारंभिक आकाशगंगाएँ कहाँ थीं, बल्कि यह भी कि उनके विकास पथ कितने अलग हो सकते थे। फिलहाल, LAP1-B एक युवा ब्रह्मांड का असामान्य रूप से स्पष्ट संकेत-चिह्न है, जिसने अभी-अभी उन सभी चीज़ों के कच्चे घटक बनाना शुरू किया था जो बाद में आईं।

खोज क्यों अलग दिखती है

• LAP1-B का अस्तित्व बिग बैंग के लगभग 800 मिलियन वर्ष बाद था।
• इस आकाशगंगा को अब तक देखी गई प्रारंभिक ब्रह्मांड की सबसे धातु-गरीब आकाशगंगा बताया गया है।
• यह परिणाम James Webb स्पेक्ट्रोस्कोपी और gravitational lensing, दोनों पर निर्भर था।
• यह खोज खगोलविदों को तारकीय रासायनिक समृद्धि के उदय के आसपास की परिस्थितियों की अधिक निकट से झलक देती है।

यह लेख Live Science की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.