अजीब प्रारंभिक ब्रह्मांड आकाशगंगाएँ विचित्र, विशाल तारों द्वारा आकार दी गईं

प्रारंभिक ब्रह्मांड इतना अजीब क्यों दिखा

जब खगोलशास्त्री अरबों प्रकाश-वर्षों की दूरी तक देखते हैं, तो वे समय में पीछे देख रहे होते हैं, और जो वे देखते हैं वह उस सुव्यवस्थित सर्पिल और दीर्घवृत्तीय आकाशगंगाओं से मेल नहीं खाता जो हमारे ब्रह्मांडीय पड़ोस में मौजूद हैं। प्रारंभिक ब्रह्मांड की आकाशगंगाएँ, और उनके भीतर जलते तारे, स्पष्ट रूप से अधिक विचित्र दिखाई देते हैं, और शोधकर्ता लंबे समय से जानना चाहते हैं कि ऐसा क्यों है। यूटा विश्वविद्यालय की एक टीम इस प्रश्न पर एक असामान्य दृष्टिकोण से हमला कर रही है: केवल हबल द्वारा पकड़ी जा सकने वाली सबसे धुंधली, सबसे दूर की वस्तुओं पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय, वे पास के उन तारों का अध्ययन कर रहे हैं जो प्राचीन तारों के विकल्प के रूप में कार्य करते हैं।

ब्रह्मांड के सबसे शुरुआती तारे बिग बैंग के लगभग 100 मिलियन वर्ष बाद बनना शुरू हुए। वे तेजी से जिए, कम उम्र में मरे, और अपने द्वारा निर्मित तत्वों को वापस अंतरिक्ष में बिखेर दिया, जहाँ उस सामग्री को तारों की बाद की पीढ़ियों में पुनर्चक्रित किया गया। इस दौरान, उन्होंने उन आकाशगंगाओं को नया आकार दिया जिन्होंने उन्हें समाहित किया था, एक फीडबैक प्रक्रिया जिसे खगोलशास्त्री अभी भी विस्तार से मॉडल करने पर काम कर रहे हैं।

दूर के अतीत के लिए एक पास का शॉर्टकट

यूटा विश्वविद्यालय में भौतिकी की सहायक प्रोफेसर और खगोलशास्त्री ग्रेस टेलफोर्ड के नेतृत्व में, टीम ने TEMPOS (Treasury of Extremely Metal-Poor O Stars) नामक एक सर्वेक्षण किया। 13 अरब वर्ष से अधिक पहले चमके तारों की कमजोर रोशनी को पकड़ने की कोशिश करने के बजाय, सर्वेक्षण ने अपेक्षाकृत निकट की आकाशगंगाओं में उन तारों की जाँच की जो अपने प्राचीन समकक्षों के साथ महत्वपूर्ण भौतिक विशेषताएँ साझा करते हैं।

अवलोकन उन तारों से निकलने वाले पराबैंगनी प्रकाश पर निर्भर थे, जिन्हें हबल स्पेस टेलीस्कोप पर सवार Cosmic Origins Spectrograph से पता लगाया गया। पराबैंगनी विकिरण सबसे गर्म और सबसे विशाल तारों में देखने के लिए एक महत्वपूर्ण खिड़की प्रदान करता है, और इसका अधिकांश हिस्सा पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा अवरुद्ध कर दिया जाता है, यही कारण है कि इस प्रकार के काम के लिए वायुमंडल के ऊपर हबल का स्थान इतना महत्वपूर्ण है।

प्राचीन तारों के फिंगरप्रिंट पढ़ना

खगोल विज्ञान में, किसी तारे को धातु-निर्धन कहने का मतलब यह नहीं है कि उसमें रोजमर्रा के अर्थ में लोहा या निकल की कमी है। इसका मतलब है कि तारे में हीलियम से भारी किसी भी तत्व की केवल अल्प मात्रा होती है। शैशव ब्रह्मांड लगभग पूरी तरह से हाइड्रोजन और हीलियम से बना था, इसलिए पहले तारों के पास काम करने के लिए वस्तुतः कोई भारी तत्व नहीं था। समान रूप से कम धातु सामग्री वाले स्थानीय तारों का पता लगाकर, टेलफोर्ड की टीम एक ऐसा डेटासेट इकट्ठा कर रही है जो उन परिस्थितियों की भौतिकी का बारीकी से अध्ययन करने की अनुमति देता है, जो देखने योग्य ब्रह्मांड के किनारे पर स्थित वस्तुओं के लिए सीधे तौर पर करना असंभव है।

विशाल तारों का असाधारण प्रभाव

TEMPOS द्वारा लक्षित तारे विशाल हैं, और यह विशेषता आकाशगंगाओं के विकास के तरीके के लिए अत्यधिक मायने रखती है। टेलफोर्ड बताती हैं कि इस तरह के तारे अत्यंत गर्म और चमकीले जलते हैं, अपने ईंधन से तेजी से गुजरते हैं और अपने संक्षिप्त जीवन को सुपरनोवा विस्फोटों के रूप में समाप्त करते हैं जो अपने आसपास की गैस में बहुत अधिक ऊर्जा और सामग्री जमा करते हैं। उस प्रक्रिया के माध्यम से, वे आसपास की गैस को गर्म करते हैं और यह नियंत्रित करते हैं कि उसमें से कितनी ठंडी रहकर ढह सकती है और नए तारे बना सकती है, जिससे प्रभावी रूप से अपनी मेजबान आकाशगंगाओं के विकासवादी पथ को नियंत्रित किया जाता है।

यह नियामक भूमिका एक कारण है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड उससे इतना अलग दिखा जिसमें हम निवास करते हैं। जब विशाल तारे सामान्य होते हैं, तो वे क्रमिक लहरों में तारा निर्माण को दबा या ट्रिगर कर सकते हैं, जिससे आकाशगंगाएँ असामान्य आकार, रंग और तारकीय आबादी के साथ रह जाती हैं। इसलिए यह समझना कि तारों की पहली पीढ़ियों ने कैसे व्यवहार किया, सीधे तौर पर यह समझने में तब्दील होता है कि पहली आकाशगंगाएँ कैसे इकट्ठी हुईं।

O-प्रकार के दिग्गजों से वोल्फ-रेयेट पवनों तक

O-प्रकार के तारे ब्रह्मांड में सबसे बड़े और सबसे चमकीले तारों में गिने जाते हैं, और वे तारकीय मानकों के अनुसार छोटा जीवन जीते हैं। उनमें से कुछ, अपने अस्तित्व के अंत के करीब पहुँचते हुए, वोल्फ-रेयेट तारे बन जाते हैं, जो शक्तिशाली तारकीय पवनों के माध्यम से अंतरिक्ष में भारी मात्रा में द्रव्यमान उड़ेल देते हैं। वे पवनें तारों की बाहरी परतों को हटा देती हैं और उनके गर्म आंतरिक क्षेत्रों को उजागर करती हैं। वोल्फ-रेयेट प्रणालियों, जिनमें बाइनरी जोड़े भी शामिल हैं, के अवलोकन खगोलशास्त्रियों को उस तीव्र द्रव्यमान हानि को समझने में मदद करते हैं जो विशाल तारों के अंतिम अध्यायों को आकार देती है और उनके द्वारा छोड़े गए रासायनिक संवर्धन को आकार देती है।

हबल की समय में लंबी पीछे की दृष्टि

ब्रह्मांडीय समय में जितना संभव हो उतना पीछे देखना 1995 में अपने पहले डीप फील्ड सर्वेक्षण के बाद से हबल स्पेस टेलीस्कोप का एक केंद्रीय मिशन रहा है। उन शुरुआती छवियों में भी, छोटी, दूर की आकाशगंगाएँ अजीब दिखती थीं, जो घर के करीब दिखने वाली आकाशगंगाओं से पूरी तरह मेल नहीं खाती थीं। उस बेमेल ने एक मुर्गी-और-अंडा प्रश्न उठाया जो अभी भी शोध को प्रेरित करता है: क्या तारे पहले बने, या आकाशगंगाएँ?

साक्ष्य बताते हैं कि तारे पहले आए। पहले तारे संभवतः राक्षस थे, जो शैशव ब्रह्मांड में उपलब्ध हाइड्रोजन के विशाल भंडार से बने थे, और वे सूर्य से दस गुना से अधिक विशाल थे। उनके विशाल आकार और चमक का मतलब था कि वे उग्रता से जिए और जल्दी मरे, ब्रह्मांड को भारी तत्वों से बीज दिया और उसके बाद आने वाली आकाशगंगाओं के लिए मंच तैयार किया। Population III तारे, जैसा कि इस पहली पीढ़ी को जाना जाता है, बिग बैंग के कुछ सौ मिलियन वर्ष बाद बने और आज प्रभावी रूप से अदृश्य हैं क्योंकि वे इतने समय पहले गायब हो गए।

आकाशगंगा विकास के लिए यह क्यों मायने रखता है

स्थानीय धातु-निर्धन O तारों की पहचान करके और उनके पराबैंगनी स्पेक्ट्रा का अध्ययन करके, TEMPOS टीम एक संदर्भ पुस्तकालय जैसा कुछ इकट्ठा कर रही है, पास की वस्तुओं का एक समूह जिनके मापे गए व्यवहार से सबसे शुरुआती तारकीय पीढ़ी के मॉडलों को जानकारी मिल सकती है। एनालॉग तारों से बने मॉडल खगोलशास्त्रियों को उन तारों के बारे में तर्क करने का एक तरीका देते हैं जिन्हें वे कभी सीधे नहीं देख सकते।

• Population III तारों के बेहतर मॉडल: पास के धातु-निर्धन O तारे द्रव्यमान, तापमान और द्रव्यमान-हानि दरों के लिए मापने योग्य बेंचमार्क प्रदान करते हैं जिन्हें पहली तारकीय पीढ़ी तक बढ़ाया जा सकता है।
• आकाशगंगा संयोजन की स्पष्ट तस्वीर: चूँकि विशाल तारे तारा निर्माण के लिए उपलब्ध गैस को नियंत्रित करते हैं, उनका व्यवहार यह आकार देता है कि आकाशगंगाएँ कब और कहाँ नए तारे बनाती हैं।
• दूर के अवलोकनों की बेहतर व्याख्या: जब हबल और उसके उत्तराधिकारी दूर की आकाशगंगाओं का प्रकाश पकड़ते हैं, तो TEMPOS से सूचित मॉडल यह समझाने में मदद करते हैं कि क्या देखा जा रहा है।
• ब्रह्मांडीय समय में एक पुल: सर्वेक्षण आज बारीकी से अध्ययन किए जा सकने वाले तारों को उन अगम्य तारों से जोड़ता है जिन्होंने ब्रह्मांड की पहली आकाशगंगाओं को आकार दिया।

आगे की राह

TEMPOS डेटासेट का उपयोग गहन खगोलभौतिक अध्ययन के योग्य तारों को चिह्नित करने के लिए किया जा रहा है, और प्रत्येक नया लक्ष्य इस बात की तस्वीर में विस्तार जोड़ता है कि विशाल, धातु-निर्धन तारे कैसे व्यवहार करते हैं। यह काम केवल दूर के अतीत के बारे में जिज्ञासा को संतुष्ट नहीं करता; यह उन सैद्धांतिक उपकरणों को भी तेज करता है जिनका उपयोग खगोलशास्त्री हबल के अभिलेखागार से लेकर भविष्य की वेधशालाओं तक, हर नई डीप-फील्ड छवि की व्याख्या करने के लिए करते हैं।

प्रारंभिक ब्रह्मांड हमारी कल्पनाओं में एक अजीब जगह बना हुआ है, विशाल, अल्पजीवी तारों का एक ब्रह्मांड जिनके विस्फोटों ने युवा आकाशगंगाओं को रोशन किया और उनके आसपास की गैस को समृद्ध किया। टेलफोर्ड और उनके सहयोगी उस विचित्रता को सुपाठ्य बनाने के लिए काम कर रहे हैं, तारे-दर-तारे, निकटतम उपलब्ध एनालॉग का उपयोग करके ब्रह्मांडीय इतिहास के उस अध्याय का पुनर्निर्माण करने के लिए जो मिल्की वे के आकार लेने से बहुत पहले समाप्त हो गया था।

यह लेख Universe Today की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।