एक्स-रे संकेत प्रारंभिक विश्वातील ‘लिटल रेड डॉट्स’ समजावून सांगण्यात मदत करू शकतो

एक विचित्र प्रारंभिक-विश्व वस्तू एका मोठ्या वादाला अधिक स्पष्ट करत आहे

James Webb Space Telescope ने दूरस्थ विश्वाचे खोल इन्फ्रारेड दृश्ये परत पाठवायला सुरुवात केल्यापासून, खगोलशास्त्रज्ञ त्याच्या सर्वात गोंधळात टाकणाऱ्या शोधांपैकी एक स्पष्ट करण्याचा प्रयत्न करत आहेत: आता “लिटल रेड डॉट्स” म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या संकुचित वस्तू. हे स्रोत अत्यंत उच्च redshift वर मोठ्या संख्येने दिसतात, म्हणजेच त्यांना अशा काळातून पाहिले जात आहे जेव्हा विश्व अजून खूप लहान होते. नोंदवलेल्या निरीक्षणांनुसार, त्यापैकी अनेक सुमारे १२ अब्ज प्रकाशवर्षे दूर आहेत आणि कदाचित बिग बँगनंतर सुमारे ६०० दशलक्ष वर्षांनी तयार होऊ लागले असतील.

तो कालावधी महत्त्वाचा आहे. इतक्या लवकर दिसणाऱ्या वस्तू ब्लॅक होल, आकाशगंगा आणि पहिल्या पिढीच्या ताऱ्यांनी किती वेगाने एकत्र येऊ शकले असते यावर तातडीचे परिणाम करतात. अडचण अशी की लिटल रेड डॉट्स कोणत्याही एका स्थापित वर्गात नीट बसत नाहीत. ते optical प्रकाशात लाल आणि ultraviolet मध्ये निळे दिसतात, हे एक असामान्य संयोजन आहे ज्यामुळे अनेक स्पर्धात्मक स्पष्टीकरणे पुढे आली आहेत.

Chandra X-ray Observatory डेटाची आणि JWST च्या खोल सर्व्हेची तुलना करून वर्णन केलेले एक नवीन निरीक्षण या कोड्याला संभाव्य महत्त्वाचा तुकडा जोडते. संशोधकांना एक एक्स-रे उत्सर्जित करणारा लिटल रेड डॉट सापडला, हा आश्चर्यकारक निष्कर्ष कारण या वर्गातील इतर सदस्यांनी सामान्यतः एक्स-रे उत्सर्जन दाखवलेले नाही. 3DHST-AEGIS-12014 नावाची ही वस्तू सुमारे ११.८ अब्ज प्रकाशवर्षे दूर आहे आणि व्यापक लोकसंख्येला परिभाषित करणारी संकुचित, लाल वैशिष्ट्ये ती सामायिक करत असल्याचे दिसते.

तिला वेगळी ठरवणारी गोष्ट म्हणजे तिची एक्स-रे तेजस्विता. एक्स-रे हे एक मजबूत सूचक आहेत, कारण accreting black holes आणि त्यांच्याभोवतीच्या संरचना ते निर्माण करतात हे ज्ञात आहे. यामुळे प्रत्येक लिटल रेड डॉटचे रहस्य लगेच सुटत नाही, पण यामुळे किमान काही वस्तूंचा प्रारंभिक विश्वातील ब्लॅक होल वाढीशी संबंध असू शकतो, हा दावा अधिक मजबूत होतो.

लिटल रेड डॉट्सचे वर्गीकरण इतके कठीण का झाले

लिटल रेड डॉट्सभोवतीची अनिश्चितता या कारणामुळे आहे की अनेक शक्यता अजूनही संभवतात. एक कल्पना अशी की ते घन वायूच्या ढगांआड लपलेल्या supermassive black holes भोवतीच्या भागांद्वारे ऊर्जा घेतात. दुसरी अशी की ते प्रारंभिक आकाशगंगेचे असे रूप आहेत जे खगोलशास्त्रज्ञांना अजून पूर्णपणे समजलेले नाहीत. त्यांना active galactic nucleus चा एक प्रकार म्हणूनही चर्चा झाली आहे, ज्यामुळे पुन्हा ब्लॅक होल क्रियाशीलतेचा अर्थ निघतो. आणखी एक अधिक अपारंपरिक सुचवण अशी की काही वस्तू अल्पायुषी, अतिविशाल, धातू-गरीब तारे असू शकतात, ज्यांचे वर्णन कधी कधी “black hole stars” असे केले जाते.

प्रत्येक स्पष्टीकरण उपलब्ध पुराव्याचा काही भाग पकडते, पण कोणतेही प्रकरण संपवलेले नाही. जर लपलेले ब्लॅक होल्स जबाबदार असतील, तर त्या काळातील वेगाने वाढणाऱ्या supermassive black holes कडून अपेक्षित असलेली तीच चिन्हे अनेक लिटल रेड डॉट्समध्ये का दिसत नाहीत, हे संशोधकांना समजावून सांगावे लागेल. जर त्या आकाशगंगा असतील, तर खगोलशास्त्रज्ञांना त्यांच्या असामान्य उत्सर्जन गुणधर्मांचा हिशोब द्यावा लागेल. जर त्या ब्लॅक होल निर्मितीच्या मधल्या टप्प्याशी संबंधित असतील, तर एका अवस्थेतून दुसऱ्यात जाणारी निरीक्षणे विशेषतः मौल्यवान ठरतात.

तेथे 3DHST-AEGIS-12014 रोचक ठरते. या स्रोताबाबतच्या वृत्तांकनातून असे सूचित होते की तो transition case असू शकतो. जर या वस्तूमध्ये ब्लॅक होल असेल, तर आसपासचा वायू accretion disk मधून खाल्ला जात असावा, ज्यामुळे हळूहळू अधिक स्पष्ट मार्ग उघडतील आणि त्यातून एक्स-रे बाहेर पडू शकतील. त्या चित्रात, ही वस्तू फक्त लिटल-रेड-डॉट लोकसंख्येतील आणखी एक सदस्य ठरणार नाही. ती बदलाचा एक स्नॅपशॉट ठरेल, ज्यातून अतिशय लपलेली प्रणाली अधिक ओळखण्यायोग्य active black hole मध्ये कशी रूपांतरित होऊ शकते हे दिसेल.

स्पर्धात्मक कल्पनांमधील संभाव्य पूल

या नव्या शोधाचा सर्वात आकर्षक भाग फक्त एक एक्स-रे स्रोत अस्तित्वात आहे इतकाच नाही, तर तो अनेकदा स्वतंत्रपणे चर्चिले गेलेल्या दोन कल्पनांना जोडू शकतो: प्रारंभिक संकुचित स्रोत आणि supermassive black holes ची जलद वाढ. तरुण विश्वात इतके प्रचंड ब्लॅक होल्स इतक्या लवकर कसे तयार झाले, हे समजावण्यात खगोलशास्त्रज्ञांना बराच काळ अडचणी आल्या आहेत. त्यामुळे एक मधला टप्पा विश्वसनीयपणे दाखवणारी कोणतीही वस्तू मौल्यवान ठरते.

या प्रकरणात, वस्तूचा लहान आकार, लाल दिसणे आणि प्रारंभिक-विश्वातील स्थान यामुळे ती इतर लिटल रेड डॉट्ससारख्याच व्यापक पट्ट्यात येते. मात्र तिचे एक्स-रे उत्सर्जन, accretion शी संबंधित ऊर्जावान प्रक्रियांकडे निर्देश करते. यावरून प्रत्येक लिटल रेड डॉट हा ब्लॅक-होल-चालित वस्तू आहे, असे सिद्ध होत नाही; पण हा वर्ग एकसारखा नसेल, असे नक्कीच सूचित होते. काही लपलेली ब्लॅक होल प्रणाली असू शकतात, काही transition forms असू शकतात, आणि काहींना अजून वेगळी स्पष्टीकरणे लागू शकतात.

ही शक्यता वैज्ञानिकदृष्ट्या उपयुक्त आहे. खगोलशास्त्रज्ञ अनेकदा प्रतिमा आणि spectrum मध्ये सुसंगत वाटणाऱ्या वर्गापासून सुरुवात करतात, आणि नंतर त्यात अनेक भौतिक घटना दडलेल्या असल्याचे आढळते. JWST ने प्रारंभिक विश्वाचे इतके तपशीलवार दृश्य उघडले आहे की अशी taxonomic समस्या अगदी निर्माण होऊ शकते. पुढील टप्पा म्हणजे दिसणे आणि अंतर्निहित भौतिकशास्त्र यांत फरक करणे.

नोंदवलेल्या शोधातून हेही स्पष्ट होते की एकाच उपकरणावर अवलंबून न राहता वेधशाळांचे संयोजन किती महत्त्वाचे आहे. JWST हे मंद, दूरचे स्रोत इन्फ्रारेड प्रकाशात ओळखू शकते, पण Chandra एक वेगळी चाचणी देते, ती विचारते की तीच वस्तू एक्स-रेमध्येही ऊर्जावान आहेत का. एक वस्तूपासून दुसऱ्यापर्यंत उत्तरे जुळत नसतील, तर तो ताळमेळ नसणेही पुरावा ठरतो.

पुढे काय

तात्काळ प्रश्न असा आहे की 3DHST-AEGIS-12014 हा दुर्मीळ अपवाद आहे की अधिक व्यापक उपगटाचा पहिल्यांदाच स्पष्टपणे ओळखलेला सदस्य आहे. जर आणखी एक्स-रे-तेजस्वी लिटल रेड डॉट्स सापडले, तर खगोलशास्त्रज्ञांकडे असा युक्तिवाद करण्यासाठी अधिक मजबूत आधार असेल की ब्लॅक होल वाढ ही या लोकसंख्येच्या केंद्रस्थानी आहे. जर तसे नसेल, तरीही हा स्रोत एक असामान्य पण माहितीपूर्ण अपवाद म्हणून महत्त्वाचा राहील.

कोणताही निकाल उपयुक्तच ठरेल. एखादी दुर्मीळ वस्तूही असा भौतिक मार्ग उघड करू शकते जो सिद्धांतकारांना समाविष्ट करावाच लागेल. अधिक सामान्य वस्तू सध्याच्या प्रारंभिक ब्लॅक होल आणि आकाशगंगा निर्मितीच्या मॉडेलमध्ये मोठा बदल करण्यास भाग पाडेल. दोन्ही परिस्थितींमध्ये, हा शोध साध्या स्पष्टीकरणांवर दबाव ठेवतो.

मोठे महत्त्व असे की प्रारंभिक विश्व, JWST पूर्वीच्या अनेक अपेक्षांनी परवानगी दिल्यापेक्षा अधिक गर्दीचे आणि अधिक गुंतागुंतीचे निघत आहे. लिटल रेड डॉट्स आधीच एक आव्हान होते, कारण ते संख्येने भरपूर, संकुचित, आणि समजावणे कठीण होते. एक एक्स-रे-तेजस्वी उदाहरण समोर येणे, दावे आणखी वाढवते. यावरून हे सूचित होते की या दूरच्या लाल स्रोतांपैकी काही तरी पहिल्या प्रचंड ब्लॅक होल्स तयार करणाऱ्या यंत्रणांशी संबंधित असू शकतात.

सध्या, रहस्य सुटलेले नाही. पण ते अधिक तीक्ष्ण झाले आहे. लिटल रेड डॉट्स सर्वसाधारणपणे काय आहेत, असे विचारण्याऐवजी, खगोलशास्त्रज्ञ आता कोणते प्रकार अस्तित्वात आहेत, ते कोणत्या अवस्था दर्शवतात, आणि ते ब्लॅक होल वाढीच्या सर्वात प्रारंभिक इतिहासाशी कसे जोडलेले आहेत, हे विचारू शकतात. ही अधिक नेमकी आणि अधिक फलदायी समस्या आहे, आणि खगोलशास्त्रातील खऱ्या प्रगतीचे तेच लक्षण असते.

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