शक्तिशाली वायू प्रवाहांमुळे सुरुवातीच्या आकाशगंगा शांत झाल्या असाव्यात, असा खगोलशास्त्रज्ञांचा अंदाज

शांत सुरुवातीच्या आकाशगंगा कदाचित त्यांच्या स्वतःच्या वाऱ्यांमुळे बंद झाल्या

सुरुवातीच्या विश्वाचा अभ्यास करणारे खगोलशास्त्रज्ञ एक गुंतागुंतीचा प्रकार समजावण्याचा प्रयत्न करत आहेत: अशा प्रचंड आकाशगंगा ज्या लवकर तयार झाल्या, तीव्र तारानिर्मितीचा काळ पार केला, आणि नंतर अनपेक्षितपणे शांत झाल्या. Universe Today ने अधोरेखित केलेला एक अहवाल अधिक स्पष्ट उत्तराकडे निर्देश करतो. CRISTAL-02 नावाच्या दूरच्या आकाशगंगेच्या निरीक्षणांवरून असे दिसते की आकाशगंगा टक्करींदरम्यान निर्माण होणारे, बहुधा प्रचंड वायू प्रवाह, नवीन ताऱ्यांसाठी आवश्यक कच्चा माल बाहेर फेकू शकतात आणि प्रत्यक्षात आकाशगंगेला थांबवू शकतात.

ही निष्कर्षे James Webb Space Telescope काळातील सर्वात आश्चर्यकारक परिणामांपैकी एका प्रश्नाचे उत्तर देतात. विश्व अवघे सुमारे 1 अब्ज ते 2 अब्ज वर्षांचे असताना Webb ने प्रचंड निश्चल आकाशगंगा उघड केल्या, म्हणजेच आकाशगंगा निर्मिती पूर्ण जोमात चालू असलेला काळ. त्या आकाशगंगा अक्षरशः मृत नाहीत, पण त्यांच्या भोवती असलेल्या उजळ, गजबजलेल्या प्रणालींच्या तुलनेत त्यांच्यात चालू तारानिर्मिती फारच कमी आहे. एवढ्या तरुण आकाशगंगा इतक्या लवकर तारे तयार करणे का थांबवतात, हाच मुख्य प्रश्न होता.

इथे मांडलेले उत्तर भौतिक आणि नाट्यमय दोन्ही आहे: या आकाशगंगांनी कदाचित आपले स्वतःचे भविष्यच बाहेर काढले. जेव्हा आकाशगंगा एकमेकांशी संवाद साधतात आणि विलीन होतात, तेव्हा ती भेट प्रचंड तारानिर्मितीच्या उसळ्या निर्माण करू शकते. पण तोच हिंसक टप्पा वायूला विशाल वाऱ्यांच्या रूपात बाहेर ढकलू शकतो. पुरेसा थंड वायू दूर गेल्यानंतर, आकाशगंगेकडे तारे तयार करत राहण्यासाठी आवश्यक इंधन राहत नाही, आणि परिणामी एक प्रचंड पण तुलनेने शांत व्यवस्था उरते.

CRISTAL-02 थेट एक धागा देते

या प्रकरणाचा केंद्रबिंदू CRISTAL-02 ही आकाशगंगा आहे, जी James Webb Space Telescope आणि Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, म्हणजेच ALMA, या दोन्हींच्या मदतीने निरीक्षित करण्यात आली. एकत्रितपणे, ही साधने उपयुक्त संयोजन देतात. Webb इन्फ्रारेड प्रकाशात दूर विश्वाचा अभ्यास करू शकते, जिथे सुरुवातीच्या आकाशगंगांचा ताणलेला प्रकाश सर्वात सहज आढळतो, तर ALMA थंड वायू आणि तारानिर्मितीशी संबंधित संरचनांचा मागोवा घेऊ शकते.

अहवालानुसार, CRISTAL-02 मधून दूर पसरत जाणारा थंड वायूचा प्रचंड plume दिसतो. ही रचना जवळपास संपूर्ण आकाशगंगेइतकी लांब आहे, त्यामुळे पदार्थ तिथेच राहून पुढच्या पिढीचे तारे तयार करण्याऐवजी बाहेर ढकलला जात असल्याचा ठळक संकेत मिळतो. सुरुवातीच्या काही आकाशगंगा निश्चल का झाल्या हे समजून घेण्याचा प्रयत्न करणाऱ्या खगोलशास्त्रज्ञांसाठी असा थेट पुरावा विशेष मौल्यवान आहे. तो shutdown ला केवळ सिद्धांत किंवा simulation शी नव्हे, तर प्रत्यक्ष पाहिलेल्या भौतिक यंत्रणेशी जोडतो.

ही मांडणी सुरुवातीच्या विश्वाच्या व्यापक वातावरणाशीही जुळते. त्या काळात आकाशगंगा लहान, घनदाट, आणि परस्परसंवादांना अधिक प्रवण होत्या. टक्कर आणि विलिनीकरण हे ब्रह्मांडीय वाढीचे नेहमीचे भाग होते. या घटना कालांतराने मोठ्या आकाशगंगा घडवण्यात मदत करत होत्या, पण त्यातून अंतर्गत गोंधळही निर्माण होत असे. जर विलीन-प्रेरित starburst इतकी ऊर्जा आणि feedback निर्माण करू शकते की थंड वायू बाहेर फेकला जाईल, तर आकाशगंगेची वाढ आणि तिचे shutdown हे विरोधी परिणाम न राहता त्याच प्रक्रियेचे भाग ठरतात.

JWST ने कोडे अधिक तीव्र का केले

James Webb Space Telescope ने निश्चल आकाशगंगांची कल्पना निर्माण केली नाही, पण समस्येकडे दुर्लक्ष करणे कठीण केले. अलीकडच्या वर्षांत, Webb ने अनपेक्षितपणे सुरुवातीच्या cosmological काळात प्रचंड, वरकरणी शांत आकाशगंगा उघड केल्या आहेत. त्या काळात जलद वाढ, सक्रिय तारानिर्मिती, आणि वारंवार विलिनीकरणांद्वारे घडणारी बांधणी वर्चस्व गाजवेल, अशी मान्य अपेक्षा होती.

या विसंगतीसाठी काही खगोलशास्त्रज्ञांनी अधिक अनोखी स्पष्टीकरणे तपासली. अहवालात नमूद केले आहे की, सुरुवातीची dark energy activity काही आकाशगंगांना झपाट्याने वाढून तरुण वयातच ‘मरायला’ मदत करू शकते, असे प्रस्ताव होते. त्याच वेळी, इतर कामांमध्ये असे सूचित झाले आहे की काही सुरुवातीच्या आकाशगंगा प्रत्यक्षापेक्षा अधिक प्रचंड दिसत होत्या, कारण black holes मुळे त्या अधिक उजळ आणि मोठ्या भासत होत्या.

हा संदर्भ महत्त्वाचा आहे, कारण या क्षेत्रात किती अस्थिरता होती हे तो दाखवतो. आव्हान फक्त एक विचित्र निरीक्षण समजावून सांगण्याचे नव्हते, तर विश्वाच्या पहिल्या काही अब्ज वर्षांतील आकाशगंगेचे वस्तुमान, प्रकाशमानता, आणि तारानिर्मिती क्रिया याबाबतच्या अनेक प्रकारच्या पुराव्यांना एकत्र आणण्याचे होते. CRISTAL-02 चे निष्कर्ष या समस्येच्या प्रत्येक आवृत्तीचे उत्तर देत नसले तरी, किमान काही निश्चल आकाशगंगांसाठी ते एक ठोस, तपासता येण्याजोगी यंत्रणा देतात.

त्या अर्थाने, हे निष्कर्ष चर्चेला मर्यादा घालतात. सुरुवातीच्या निश्चल आकाशगंगा अस्तित्वात आहेत का आणि त्यांचे वस्तुमान जास्त मोजले गेले का, या प्रश्नांपुरते न राहता, खगोलशास्त्रज्ञ आता अधिकाधिक विचारू शकतात की शक्तिशाली वायू प्रवाह कितीदा होतात, कोणत्या प्रकारची विलिनीकरणे त्यांना घडवतात, आणि त्या वाऱ्यांनी तारानिर्मितीसाठी उपलब्ध वायू साठा किती प्रभावीपणे काढून टाकला.

Starburst आणि shutdown हे एकाच घटनेचे दोन टप्पे असू शकतात

CRISTAL-02 मधून उलगडणारे चित्र हळूहळू संपणारे नाही. ते अधिक अचानक आहे. विलिनीकरण प्रथम वायू संकुचित करून तारानिर्मितीची उसळी पेटवू शकते, ज्यामुळे आकाशगंगा काही काळ अधिक सक्रिय होते. पण तोच टप्पा वायू दूर ढकलण्यासाठी पुरेसे feedback देखील निर्माण करू शकतो. परिणामी आकाशगंगा तीव्रतेने तारे तयार करते, आणि नंतर ती प्रक्रिया सुरू ठेवण्याची साधने झपाट्याने गमावते.

ही मालिका स्पष्ट करते की सुरुवातीच्या निश्चल आकाशगंगांमध्ये भूतकाळातील तारानिर्मितीचे पुरावे अजूनही का दिसतात. त्या अशा प्रणाली नाहीत ज्या कधीच वाढल्या नाहीत. त्या वेगाने वाढल्या. त्यांची शांत अवस्था पूर्वीच्या, अधिक हिंसक टप्प्यानंतर आली. प्रत्यक्षात हा फरक महत्त्वाचा आहे, कारण तो प्रश्न “या आकाशगंगा कधीच सक्रिय का झाल्या नाहीत?” यापासून बदलून “त्यांची क्रिया इतक्या लवकर कशामुळे थांबली?” असा करतो.

निरीक्षित थंड-वायूचा plume एक संभाव्य उत्तर देतो. तारानिर्मिती घन, थंड वायू ढग गुरुत्वाकर्षणामुळे कोसळण्यावर अवलंबून असते. त्या वायूचा पुरेसा भाग काढून टाकला, तर आकाशगंगा संरचनात्मकदृष्ट्या अबाधित राहूनही खूपच कमी उत्पादनक्षम होऊ शकते. कालांतराने ती पुढील परस्परसंवादांमधून विकसित होत राहू शकते, पण तारांच्या उत्क्रांतीचा स्फोटक पहिला टप्पा संपतो.

ही यंत्रणा आकाशगंगा उत्क्रांतीमधील feedback बद्दल खगोलशास्त्रज्ञ अधिक व्यापकपणे कसे विचार करतात त्यालाही अनुरूप आहे. तीव्र तारानिर्मिती, black hole activity, किंवा दोन्हींपासून, feedback प्रक्रिया आकाशगंगा वायूचे ताऱ्यांत रूपांतर किती वेगाने करतात हे नियंत्रित करू शकतात. सुरुवातीच्या विश्वात, जिथे परिस्थिती अधिक टोकाच्या होत्या, ते नियंत्रण विशेषतः कडक असावे.

अधिक गतिमान सुरुवातीचे विश्व

यातून मोठा निष्कर्ष असा की सुरुवातीचे विश्व अपेक्षेपेक्षा अधिक गतिमान असावे. ज्या टक्करींनी आकाशगंगा घडवल्या, त्याच त्यांना शांतही करू शकत होत्या. वाढ आणि दमन या वेगवेगळ्या ठिकाणी घडणाऱ्या स्वतंत्र कथा नव्हत्या. त्या एकाच वस्तूंच्या जीवनचक्रातील घट्ट जोडलेल्या टप्प्या असू शकतात.

निरीक्षकांसाठी, CRISTAL-02 सारख्या प्रणाली महत्त्वाची मानके आहेत. त्या दूरच्या आकाशगंगांतील प्रत्यक्ष वायू संरचनांशी सैद्धांतिक मॉडेलची तुलना करण्याची संधी देतात. भविष्यातील निरीक्षणांमधून सुरुवातीच्या निश्चल आकाशगंगांमध्ये विशाल थंड-वायूचे plume सामान्य आहेत की CRISTAL-02 एखादा अधिक निवडक shutdown मार्ग दर्शवते, हे ठरवण्यास मदत होईल.

कशाही असो, हा परिणाम हे बळकट करतो की विश्वातील काही सुरुवातीचे शांत महाकाय कदाचित धीम्या विरत जाण्याने नव्हे, तर हिंसक अंतर्गत आणि बाह्य शक्तींनी घडवले गेले. ताऱ्यांसाठीचा कच्चा माल केवळ संपला नाही. किमान काही प्रसंगी तो बाहेर ढकलला गेला, असे दिसते.

हे स्पष्टीकरणातील महत्त्वाचे वळण आहे. अधिक वस्तूंमध्ये याची पुष्टी झाली, तर विलीन-प्रेरित वाऱ्यांना पहिल्या प्रचंड आकाशगंगा कशा तयार झाल्या, प्रखरपणे कशा चमकल्या, आणि नंतर विश्व अजून तरुण असतानाच कशा शांत झाल्या, या कथेमधील मुख्य भाग बनवेल.

हा लेख Universe Today मधील वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.