जेम्स वेबने एक अत्यंत आदिम प्रारंभिक आकाशगंगा शोधली

विश्वाच्या निर्मितीकाळातील एका आकाशगंगेची दुर्मिळ झलक

जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप वापरणाऱ्या खगोलशास्त्रज्ञांनी प्रारंभिक विश्वातून आतापर्यंत दिसलेली सर्वात रासायनिकदृष्ट्या आदिम आकाशगंगा अशी ते जिचे वर्णन करतात, अशी एक वस्तू ओळखली आहे. LAP1-B या नावाने ओळखली जाणारी ही वस्तू बिग बँगनंतर सुमारे 800 दशलक्ष वर्षांनी अस्तित्वात होती, त्या युगात ज्याला खगोलशास्त्रज्ञ Epoch of Reionization असे म्हणतात. हा कालावधी विश्वाच्या दीर्घ “अंधकारयुगां”पासून पहिल्या पिढीतील तारे आणि आकाशगंगा यांच्या प्रकाशाने अधिकाधिक उजळत जाणाऱ्या विश्वाकडे होणारा संक्रमणकाळ दर्शवतो.

ही शोध महत्त्वाची आहे, कारण रसायनशास्त्र हे ब्रह्मांडीय इतिहासाचे एक नोंदवही आहे. बिग बँगनंतर लगेचच विश्वात प्रामुख्याने हायड्रोजन आणि हेलियम होते. कार्बन आणि ऑक्सिजनसारखी जड मूलद्रव्ये नंतर तार्‍यांच्या आत घडवावी लागली आणि सुपरनोव्हा स्फोटांद्वारे पसरली. त्यामुळे अत्यंत कमी धातू-सामग्री असलेली आकाशगंगा संशोधकांना विकासाच्या त्या टप्प्याकडे पाहण्याची खिडकी देते जी सुरुवातीच्या अधिक जवळची आहे, जेव्हा तारकीय पिढ्यांना आपले परिसर समृद्ध करण्यासाठी फारसा वेळ मिळालेला नव्हता.

पुरविलेल्या स्रोत सामग्रीनुसार, कानाझावा विद्यापीठाचे सहयोगी प्राध्यापक किमिहिको नाकाजिमा यांच्या नेतृत्वाखालील आंतरराष्ट्रीय संशोधन पथकाने LAP1-B चे वैशिष्ट्यीकरण करण्यासाठी Webb चे स्पेक्ट्रोमीटर आणि गुरुत्वीय लेन्सिंगचे नैसर्गिक वर्धन वापरले. त्यांचा अभ्यास 13 मे रोजी Nature मध्ये प्रसिद्ध झाला. LAP1-B ही आतापर्यंत निरीक्षित प्रारंभिक विश्वातील सर्वात धातू-गरीब आकाशगंगा असल्याचा निष्कर्ष पथकाने काढला.

“धातू-गरीब” हा इतका महत्त्वाचा संकेत का आहे

खगोलशास्त्रात, “धातू” म्हणजे हायड्रोजन आणि हेलियमपेक्षा जड जवळपास सर्व मूलद्रव्ये. ही मूलद्रव्ये नंतरच्या ब्रह्मांडीय गुंतागुंतीसाठी, ग्रह आणि जीवनाशी संबंधित रसायनशास्त्रासह, अत्यंत महत्त्वाची आहेत. पण विश्वाच्या सुरुवातीच्या युगांत ती अत्यल्प किंवा अनुपस्थित होती. म्हणूनच धातू-गरीब आकाशगंगा विशेष मौल्यवान ठरतात: त्या पहिल्या तार्‍यांनी, ज्यांना अनेकदा Population III तारे म्हटले जाते, ज्या वातावरणात निर्माण झाली ती परिस्थिती जपून ठेवू शकतात.

मूळतत्त्वीय विश्वातून तारकीय न्यूक्लिओसिंथेसिसने आकार दिलेल्या विश्वाकडे झालेला संक्रमणकाळ थेट पाहण्याची संशोधकांची दीर्घकालीन इच्छा होती. LAP1-B स्वतः Population III तार्‍यांचा थेट शोध सिद्ध करत नाही. पण ते त्या सीमेजवळ एक ठोस निरीक्षणात्मक आधार देतो. एखाद्या आकाशगंगेत रासायनिक समृद्धी जितकी कमी, तितके खगोलशास्त्रज्ञ पहिल्या तार्‍यांचे वंशज असलेल्या किंवा त्यांच्या खुणा फिकटपणे अद्याप बाळगणाऱ्या प्रणाली पकडण्याच्या अधिक जवळ येतात.

स्रोत मजकूरात हे अधोरेखित केले आहे की Webb ची अवरक्त उपकरणे हे काम शक्य करतात. अतिदूर आकाशगंगांमधून येणारा प्रकाश विश्वाच्या विस्तारामुळे लांबतो, म्हणजेच रेडशिफ्ट होतो. तो प्रकाश पृथ्वीवर पोहोचेपर्यंत, एकेकाळी दृश्य असलेली तरंगलांबी जुन्या वेधशाळांच्या क्षमतेबाहेर गेलेली असू शकते. Webb त्या समस्येसाठीच तयार करण्यात आला, आणि त्याच्या स्पेक्ट्रोस्कोपिक क्षमतांमुळे संशोधक केवळ शोधापलीकडे जाऊन भौतिक वैशिष्ट्यांची तपासणी करू शकतात.

Webb आणि गुरुत्वीय लेन्सिंगने एकत्र कसे काम केले

LAP1-B ही अति-कमजोर आकाशगंगा म्हणून वर्णन केली जाते, म्हणजे Webb सारख्या सक्षम दुर्बिणीनेही तिचा अभ्यास करणे कठीण झाले असते. त्यामुळे संशोधन पथकाने गुरुत्वीय लेन्सिंगवर अवलंबून राहिले, ज्यात पुढील एका आकाशगंगा समूहाच्या वस्तुमानाचा वापर अधिक दूरच्या लक्ष्याकडून येणारा प्रकाश वाढवण्यासाठी केला जातो. ही पद्धत ब्रह्मांडीय वेळेत आणखी खोलवर निरीक्षणे नेण्याच्या सर्वात प्रभावी मार्गांपैकी एक बनली आहे.

लेन्सिंग आणि अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी यांच्या या संयोगामुळे Webb हा केवळ अधिक तीक्ष्ण कॅमेरा न राहता काहीतरी अधिक बनत आहे. तो प्रारंभिक आकाशगंगांच्या रासायनिक आणि संरचनात्मक उत्क्रांतीचे पुनर्निर्माण करणारे साधन बनत आहे. LAP1-B च्या बाबतीत, याचा अर्थ “रुचिकर, पण क्षीण स्रोत” यापासून संरचना आणि उत्क्रांतीच्या अवस्थेबद्दल अधिक निश्चित विधान करण्याइतकी माहिती मिळवणे असा होता.

व्यापक अर्थ असा की आता खगोलशास्त्रज्ञ प्रारंभिक विश्व अभ्यासांना केवळ वय किंवा तेजानुसार नाही, तर रसायनशास्त्रानुसारही वर्गीकृत करू शकतील अशा टप्प्यात प्रवेश करत आहेत. हा मोठा बदल आहे. यामुळे आदिम आकाशगंगांची तुलना काहीशी अधिक विकसित शेजाऱ्यांशी करून, पहिल्या आकाशगंगीय परिसंस्थांनी काळानुसार कसे रूप घेतले याची अधिक सविस्तर मालिका तयार करण्याची शक्यता उघडते.

प्रारंभिक विश्व संशोधनासाठी याचा अर्थ काय

LAP1-B चे महत्त्व केवळ ती जुनी आहे इतकेच नाही. Webb ने आधीच विश्वाच्या इतिहासातील पहिल्या अब्ज वर्षांतील अनेक आकाशगंगांचे निरीक्षण केले आहे. इथला अधिक वैशिष्ट्यपूर्ण निष्कर्ष असा की ही आकाशगंगा त्या काळासाठीदेखील असामान्यपणे जड मूलद्रव्यांमध्ये गरीब दिसते. त्यामुळे पुढील पिढ्यांच्या तार्‍यांना, ग्रहांना आणि अखेरीस जीवशास्त्राला आवश्यक असलेल्या सामग्रीने विश्वाला पहिल्या तार्‍यांनी कसे बीजित केले याविषयीच्या सिद्धांतांसाठी ती एक ठळक लक्ष्य ठरते.

मूळ मजकुरात नमूद केले आहे की खगोलशास्त्रज्ञांनी दशकानुदशके पहिल्या तार्‍यांना शोधण्याची किंवा किमान त्यांनी विश्व समृद्ध करणे सुरू केले तो क्षण पाहण्याची आशा ठेवली आहे. LAP1-B सारख्या शोधांमुळे तो शोध पूर्ण होत नाही, पण अंतर कमी होते. रासायनिकदृष्ट्या आदिम अशी प्रत्येक व्यवस्था तारानिर्मिती, फीडबॅक आणि जवळजवळ प्राथमिक परिस्थितींमध्ये आकाशगंगा निर्मितीच्या मॉडेलसाठी आणखी एक चाचणी प्रकरण देते.

हे हेही अधोरेखित करते की Webb निरीक्षणीय खगोलशास्त्राची व्याख्या किती जलद बदलत आहे. त्याच्या प्रक्षेपणापूर्वी Epoch of Reionization बद्दल अनेकदा मॉडेल्स आणि अंशतः निरीक्षणांवरून अंदाज लावलेला, निराशाजनक दूरचा काळ म्हणून चर्चा होत असे. Webb त्या काळाला अधिक अनुभवाधारित क्षेत्रात बदलत आहे, जिथे आकाशगंगांचे रसायनशास्त्र, रचना आणि पर्यावरण वाढत्या अचूकतेने मोजता येते.

भविष्यातील निरीक्षणांमध्ये LAP1-B सारख्या आणखी प्रणाली आढळल्या, तर खगोलशास्त्रज्ञ केवळ प्रारंभिक आकाशगंगा कुठे होत्या इतकेच नव्हे, तर त्यांच्या उत्क्रांतीचे मार्ग किती वेगळे असू शकले असते हेही नकाशावर दाखवू शकतील. सध्या, LAP1-B हा तरुण विश्वाकडून आलेला एक असामान्यपणे स्पष्ट संकेतचिन्ह आहे, ज्याने नंतर आलेल्या प्रत्येक गोष्टीचे कच्चे घटक तयार करायला नुकतीच सुरुवात केली होती.

हा शोध वेगळा का ठरतो

• LAP1-B चे अस्तित्व बिग बँगनंतर सुमारे 800 दशलक्ष वर्षांनी होते.
• ही आकाशगंगा आतापर्यंत निरीक्षित सर्वात धातू-गरीब प्रारंभिक-विश्व आकाशगंगा म्हणून वर्णन केली जाते.
• हा निकाल जेम्स वेब स्पेक्ट्रोस्कोपी आणि गुरुत्वीय लेन्सिंग दोन्हींवर अवलंबून होता.
• हा शोध तारकीय रासायनिक समृद्धीच्या उगमाजवळील स्थितींची अधिक जवळून झलक देतो.

हा लेख Live Science च्या वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.