हबलने प्रारंभिक आकाशगंगा शोधली, जिने ब्रह्मांडीय धुकेचे आवरण दूर करण्यात मदत केली असावी

एक लहान आकाशगंगा, विश्वशास्त्रातील सर्वात जुन्या प्रश्नांपैकी एका प्रश्नाबाबत मोठा संकेत देत आहे

प्रारंभिक विश्वाचा अभ्यास करणारे खगोलशास्त्रज्ञ म्हणतात की त्यांना एक असामान्यरीत्या स्पष्ट उदाहरण सापडले आहे, ज्यात एका आकाशगंगेने विश्वाला अपारदर्शकतेतून पारदर्शकतेकडे रूपांतरित करण्यात मदत केली. MXDFz4.4 नावाची ही वस्तू बिग बँगनंतर सुमारे 1.4 अब्ज वर्षांनी जशी दिसत होती तशी पाहिली जात आहे, तेव्हा विश्वाचा बराच भाग संशोधकांनी वर्णन केलेल्या हायड्रोजन वायूच्या धुक्यातून अजून बाहेर पडत होता. दिलेल्या स्रोतसाहित्यानुसार, हबल स्पेस टेलिस्कोपने या आकाशगंगेतून आयनीकरण करणाऱ्या प्रकाशाचा शोध लावला, आणि हा शोध विश्वाने पुनःआयनीकरणाच्या युगातून कसा प्रवास केला याविषयी शास्त्रज्ञांची समज अधिक तीक्ष्ण करू शकतो.

ते युग ब्रह्मांडीय इतिहासातील सर्वात महत्त्वाच्या संक्रमणांपैकी एक आहे. बिग बँगनंतर पदार्थ पुरेसा थंड झाल्यावर तटस्थ हायड्रोजन तयार झाले, आणि त्या वायूने अंतराळातून जाण्याचा प्रयत्न करणारा बराचसा अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश शोषून घेतला. परिणामी, विश्व अजून त्या प्रकारच्या किरणोत्सर्गासाठी पूर्णपणे पारदर्शक नव्हते, जो गरम तरुण तार्‍यांकडून निर्माण होतो. काळानुसार ते बदलले. प्रारंभिक स्रोतांमधील किरणोत्सर्गाने हायड्रोजन अणूंमधून इलेक्ट्रॉन काढून घेण्यास सुरुवात केली, वायू आयनीकृत झाला आणि प्रकाशाला प्रचंड अंतरांवर अधिक मुक्तपणे प्रवास करता आला.

हा बदल कोणत्या स्रोतांनी घडवला आणि त्यांनी ते किती कार्यक्षमतेने केले, हा अनुत्तरित प्रश्न दीर्घकाळ टिकून आहे. MXDFz4.4 हा संपूर्ण प्रश्न स्वतःहून सोडवत नाही, पण दिलेला अहवाल याला या सुरुवातीच्या युगाच्या इतक्या जवळ पाहिलेली, आणि तरीही आजूबाजूच्या हायड्रोजनला साफ करू शकणारा किरणोत्सर्ग दाखवणारी, अशा प्रकारची पहिली आकाशगंगा म्हणून मांडतो.

ही ओळख महत्त्वाची का आहे

MXDFz4.4 चे मुख्य महत्त्व केवळ ते जुने आहे म्हणून नाही. हबलला त्यातून आयनीकरण करणारा प्रकाश शोधता आला, ही गोष्ट महत्त्वाची आहे. स्रोत मजकुरात वर्णन केलेल्या चौकटीत, तो प्रकाश सुरुवातीच्या विश्वातील हायड्रोजनसमृद्ध वातावरणामुळे मोठ्या प्रमाणात दाबला गेला असता. तरीही खगोलशास्त्रज्ञांनी त्याचे पुरावे पाहिले, यावरून किमान काही आकाशगंगा पुरेसे तीव्र किरणोत्सर्ग निर्माण करत होत्या, आणि आपल्या भोवतालच्या वायूमध्ये पुरेशी छिद्रे उघडत होत्या, ज्यामुळे ती ऊर्जा आंतरगॅलॅक्टिक अवकाशात बाहेर पडू शकली.

अहवाल सांगतो की, याआधी अशा प्रकारचा प्रकाश गळताना दिसलेली सर्वात जुनी आकाशगंगा बिग बँगनंतर 1.6 अब्ज वर्षांच्या ब्रह्मांडीय काळात पाहिली गेली होती. MXDFz4.4 हे निरीक्षणात्मक सीमारेषा आणखी मागे, 1.4 अब्ज वर्षांपर्यंत नेत आहे. विश्वशास्त्राच्या दृष्टीने हा बदल महत्त्वाचा आहे, कारण तो बाहेर पडणाऱ्या आयनीकरण करणाऱ्या किरणोत्सर्गाचा थेट पुरावा त्या युगाजवळ आणतो, जेव्हा पुनःआयनीकरण अजूनही विश्वाला सक्रियपणे बदलत होते.

संशोधकांनाही वाटते की MXDFz4.4 एकमेव नाही. स्रोत म्हणतो की खगोलशास्त्रज्ञांचा अंदाज आहे की ती अजिबात एकटी नाही, म्हणजेच संक्षिप्त, तीव्र तारानिर्मिती करणाऱ्या आकाशगंगा पुनःआयनीकरणात आतापर्यंतच्या थेट शोधांपेक्षा अधिक सामान्य योगदानकर्त्या असू शकतात. तसे असल्यास, हे नवे निरीक्षण केवळ विक्रम-नोंद करणारे नसून पुढे काय शोधावे यासाठी नमुना म्हणूनही उपयुक्त आहे.

आकाराने लहान, उत्पादनात तीव्र

दिलेल्या मजकुरातील एक ठळक मुद्दा म्हणजे MXDFz4.4 चा आकार आणि त्याची क्रिया यातील तफावत. या आकाशगंगेचे वर्णन मिल्की वेपेक्षा सुमारे शंभर पट लहान असे केले आहे, तरी ती नवे तारे सुमारे दहा पट जलद तयार करत आहे. हे संयोजन तरुण, गरम, प्रचंड तार्‍यांनी भरलेल्या वातावरणाकडे निर्देश करते, जे मोठ्या प्रमाणावर अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्ग निर्माण करू शकतात.

ते तारे पुनःआयनीकरण कथेत केंद्रस्थानी आहेत. प्रचंड तारे हायड्रोजन आयनीकृत करण्यासाठी आवश्यक ऊर्जा असलेला प्रकाश उत्सर्जित करतात, पण ते अल्पायुषी असतात आणि हिंसकपणे मरतात. स्रोत मजकुरात असे म्हटले आहे की टीमला वाटते MXDFz4.4 चा आयनीकरण करणारा अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश अर्धा ते संपूर्ण, इतका, अंतराळात निसटू शकतो. तसेच अल्पायुषी प्रचंड तार्‍यांच्या सुपरनोव्हा स्फोटांमुळे आसपासच्या वायूमध्ये भोकं पडू शकतात, ज्यामुळे अधिक किरणोत्सर्ग बाहेर जाण्यासाठी मार्ग उघडू शकतात.

हे चित्र महत्त्वाचे आहे, कारण ते अमूर्त सांख्यिकीय योगदानाऐवजी एक ठोस भौतिक यंत्रणा देते. MXDFz4.4 सारखी आकाशगंगा दोन परिणाम एकाच वेळी एकत्र करून आपला परिसर साफ करत असू शकते: तीव्र अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाशाचे सातत्यपूर्ण उत्पादन, आणि त्या किरणोत्सर्गाला अडवून ठेवणाऱ्या वायूच्या रचनेत वारंवार होणारा बिघाड. त्या अर्थाने, ही आकाशगंगा केवळ उजळ नाही. ती गतिशीलरीत्या स्वतःला अधिक पारदर्शक बनवत आहे.

अनेक वेधशाळांचे योगदान

या शोधात एकापेक्षा जास्त दूरदर्शकांनी भूमिका बजावली. हबलने निर्णायक भूमिका बजावली, कारण आकाशगंगेचा प्रकाश पृथ्वीपर्यंत पोहोचण्यासाठी 12 अब्ज वर्षांहून अधिक काळ प्रवासात होता, आणि विश्वाच्या विस्तारामुळे तो अल्ट्राव्हायोलेटमधून दृश्यमान तरंगलांबींमध्ये ताणला गेला आहे, ज्या हबल शोधू शकते. तरंगलांबीतील हा बदल ब्रह्मांडीय विस्ताराचा नेहमीचा परिणाम आहे, पण इथे तो प्रत्यक्ष निरीक्षणाचा लाभ ठरतो: एकेकाळी अल्ट्राव्हायोलेटमध्ये उत्सर्जित झालेला किरणोत्सर्ग आता अशा रूपात पोहोचतो, ज्याला पृथ्वीच्या कक्षेत असलेले वेधशाळा पकडू शकते.

दिलेल्या लेखानुसार, त्यानंतर जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपचा वापर आकाशगंगेचे वस्तुमान मोजण्यासाठी आणि तिचा इतिहास पुनर्रचित करण्यासाठी करण्यात आला, तर चिलीतील व्हेरी लार्ज टेलिस्कोपने तिचे अचूक स्थान ठरवण्यास मदत केली. हा बहु-वेधशाळा दृष्टिकोन सीमारेषेवरील खगोलशास्त्र आज कसे कार्य करते ते दर्शवतो. एकही उपकरण सर्व आवश्यक उत्तरे देत नाही. त्याऐवजी, संशोधक वेगवेगळ्या दूरदर्शकांच्या शक्ती एकत्र करतात: उपलब्ध तरंगलांबींमध्ये मुख्य शोधासाठी हबल, भौतिक वैशिष्ट्यांसाठी वेब, आणि स्थान निश्चितीसाठी भू-आधारित सुविधा.

त्या सहकार्यातही हबलची भूमिका लक्षवेधी आहे. नव्या वेधशाळा सुरू झाल्यानंतरही अनेक वर्षांनी, ते असे निकाल देण्यास सक्षम आहे, जे प्रारंभिक विश्वात खगोलशास्त्रज्ञ थेट काय पाहू शकतात याची वेळरेषा बदलतात. या प्रकरणात, त्याने अशा आकाशगंगेची ओळख पटवण्यास मदत केली, जी पूर्वीच्या निश्चित उदाहरणांपेक्षा पुनःआयनीकरण युगाच्या अधिक जवळ असू शकते.

हा शोध काय सिद्ध करतो आणि काय सिद्ध करत नाही

दिलेल्या स्रोताने या शोधाला विश्व स्वच्छ होण्याच्या क्षणाचे आतापर्यंतचे सर्वात जवळचे दर्शन म्हणून मांडले आहे, पण याचा अर्थ असा नाही की एका आकाशगंगेनेच पुनःआयनीकरणाचा प्रश्न सोडवला. उलट MXDFz4.4 पुरावा देते की अत्यंत तारानिर्मिती आणि आयनीकरण करणाऱ्या किरणोत्सर्गाच्या जोरदार बाहेर पडण्याची क्षमता असलेल्या आकाशगंगा पुरेशा लवकर अस्तित्वात होत्या, ज्यामुळे त्या प्रक्रियेत भरीव योगदान देऊ शकल्या.

हा फरक महत्त्वाचा आहे. पुनःआयनीकरण हे विस्तारित कालावधीत घडलेले जागतिक रूपांतर होते, एका एकट्या वस्तूमुळे घडलेली एकदाच होणारी घटना नव्हे. MXDFz4.4 चे महत्त्व असे की ते एका प्रमुख स्पष्टीकरणाला बळ देते: अनेक ऊर्जावान, संक्षिप्त आकाशगंगांनी एकत्रितपणे असा अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश पुरवला असावा, जो विशाल प्रमाणात आंतरगॅलॅक्टिक हायड्रोजन आयनीकृत करण्यासाठी आवश्यक होता.

स्रोत मजकूर हेही सूचित करतो की खगोलशास्त्रज्ञ अजूनही निरीक्षणीय टंचाईशी सामना करत आहेत. जर हे पहिलं असं गॅलॅक्सी असेल जे वेळेच्या सुरुवातीच्या इतक्या जवळ पाहिलं गेलं आहे, तर थेट उदाहरणं अजूनही मर्यादित आहेत. त्यामुळे प्रत्येक शोध तुलनेने अधिक उपयुक्त ठरतो, कारण तो अन्यथा बऱ्याच प्रमाणात अनुमानांवर अवलंबून असलेल्या मॉडेल्सवर बंधने घालतो. संशोधक सिम्युलेटेड प्रारंभिक आकाशगंगांची वास्तविक वैशिष्ट्यांशी, जसे की आकार, तारानिर्मितीची तीव्रता, आणि आयनीकरण करणाऱ्या प्रकाशाचा अंदाजित पळून जाण्याचा अंश, तुलना करू शकतात.

विश्वाच्या प्रारंभिक इतिहासाकडे अधिक स्पष्ट वाटचाल

हा शोध आकर्षक ठरतो कारण तो एका नाट्यमय ब्रह्मांडीय प्रश्नाला एका विशिष्ट, मोजता येणाऱ्या वस्तूशी जोडतो. पुनःआयनीकरणाचा उल्लेख सहसा व्यापक सैद्धांतिक भाषेत केला जातो, पण MXDFz4.4 त्या संक्रमणाला प्रत्यक्ष रूप देते: गरम तार्‍यांनी भरलेली एक संक्षिप्त आकाशगंगा, जी आपल्या वायूमध्ये भोकं पाडत आहे आणि ऊर्जावान प्रकाश व्यापक विश्वात झिरपू देत आहे.

याने प्रकरण संपत नाही. मात्र, ते पुराव्याचा पाया उपयुक्त दिशेने पुढे नेतं. बिग बँगनंतर 1.4 अब्ज वर्षांपर्यंत बाहेर पडणाऱ्या आयनीकरण करणाऱ्या किरणोत्सर्गाची ज्ञात मर्यादा मागे ढकलून, खगोलशास्त्रज्ञांना विश्वाच्या दीर्घ हायड्रोजन धुक्याचा निचरा कसा सुरू झाला हे समजण्यासाठी जवळचा निरीक्षणीय आधार मिळतो.

MXDFz4.4 सारख्या आणखी आकाशगंगा सापडल्यास, चित्र लवकरच अधिक स्पष्ट होऊ शकते. ही वस्तू अपवादात्मक आहे की प्रारंभिक प्रणालींच्या व्यापक वर्गाचे प्रतिनिधित्व करते, हे वैज्ञानिक तपासू शकतील. सध्या या निरीक्षणाचा संदेश अधिक केंद्रित आहे: तरुण विश्वातील किमान काही लहान आकाशगंगा इतक्या शक्तिशाली आणि इतक्या छिद्रयुक्त होत्या, की त्यांनी ब्रह्मांडाला पारदर्शक बनवण्यात मदत केली.

हा लेख Universe Today च्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.