ஆரம்ப கால விண்மீன் திரள்களின் சுற்றில் பெரும் ஹைட்ரஜன் வளையங்களின் பத்தாயிரக்கணக்கை வானியல் அறிஞர்கள் கண்டுபிடித்தனர்

ஆரம்ப பிரபஞ்சத்தின் தவறவிடப்பட்ட வாயு மேகங்கள் வெளிச்சத்துக்கு வருகின்றன

Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment, அல்லது HETDEX, தரவுடன் பணியாற்றும் வானியல் அறிஞர்கள், சுமார் 10 முதல் 12 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் இருந்த விண்மீன் திரள்களின் சுற்றில் அமைந்திருந்த பத்தாயிரக்கணக்கான பெரும் ஹைட்ரஜன் வாயு வளையங்களை அடையாளம் கண்டுள்ளதாக கூறுகின்றனர். இந்த முடிவு பிரபஞ்சவியலில் நீண்ட காலமாக நிலவும் ஒரு கருத்துக்கு கணிசமான ஆதரவைச் சேர்க்கிறது: ஆரம்ப விண்மீன் திரள்கள், cosmic dawn என அழைக்கப்படும் காலத்தில் வேகமான நட்சத்திர உருவாக்கத்தை ஊட்டிய பெரும் ஹைட்ரஜன் களஞ்சியங்களில் பதிந்திருந்தன என்பதே அந்த கருத்து.

The Astrophysical Journal இல் வெளியிடப்பட்ட ஆய்வில் விவரிக்கப்பட்ட இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, பட்டியலில் மேலும் சில உதாரணங்களைச் சேர்ப்பதாலேயே முக்கியமானதல்ல; ஆராய்ச்சியாளர்கள் பகுப்பாய்வு செய்யக்கூடிய அளவையும் அது மாற்றுகிறது. இதற்கு முன் கிடைத்த ஆதாரங்கள் சில ஆயிரம் வளையங்களையே சுட்டிக்காட்டின. அந்த எண்ணிக்கையை பத்தாயிரக்கணக்காக உயர்த்துவது, இளம் பிரபஞ்சத்தில் பொருள் எப்படி ஒழுங்குபடுத்தப்பட்டது என்பதைப் பரிசோதிக்க வானியல் அறிஞர்களுக்கு மிகப் பெரிய புள்ளிவிவர மாதிரியை அளிக்கிறது.

ஹைட்ரஜன் வளையங்கள் ஏன் முக்கியம்

நிலையான பிரபஞ்சவியல் மாதிரிகள், neutral hydrogen எனும் நியூட்ரல் ஹைட்ரஜன் பெரும் மேகங்களால் நிரம்பிய இளைய பிரபஞ்சத்தை விவரிக்கின்றன. அந்தப் பொருளிலிருந்தே முதல் தலைமுறை நட்சத்திரங்களும் விண்மீன் திரள்களும் உருவானது. பல ஆண்டுகளாக வானியல் அறிஞர்கள், Lyman-alpha nebulae என அழைக்கப்படும் ஹைட்ரஜன் வாயுவின் பெரும் வளையங்கள் பல ஆரம்ப விண்மீன் திரள்களின் சுற்றிலும் இருந்திருக்க வேண்டும் என்று கருதி வந்தனர். அந்த வளையங்கள் விரைவான விண்மீன் திரள் வளர்ச்சிக்கான முக்கிய மூலப் பொருள் களஞ்சியமாக இருந்திருக்கும்.

சிக்கல் என்னவென்றால், ஹைட்ரஜனை நேரடியாகக் கண்டறிதல் கடினம்; அது எளிதாகவும் பிரகாசமாகவும் தன் சொந்த ஒளியை வெளியிடாது. மூலப் பொருளின் படி, பிரகாசமான ultraviolet-வெளியிடும் விண்மீன் திரள்களும் நட்சத்திரங்களும் அதனை ஒளிரச் செய்தால் அந்த வாயு ஒளிர முடியும். அதனால், அந்தச் சிக்னலைப் பிடிக்க சரியான இயற்பியல் சூழ்நிலைகளும் சரியான கருவிகளும் இரண்டும் தேவைப்படுகிறது.

HETDEX அதை எப்படி சாதித்தது

டார்க் எனர்ஜியின் தாக்கத்தை அளவிடுவதற்காக 1 மில்லியனுக்கு மேற்பட்ட விண்மீன் திரள்களின் இடங்களை வரைபடமாக்க HETDEX வடிவமைக்கப்பட்டது. அந்தப் பணியில், பிரபஞ்சம் குறித்த பிற பெரிய கேள்விகளுக்கும் பதிலளிக்க உதவும் பெரிய, மீண்டும் மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய spectral dataset உருவானது. ஆராய்ச்சி குழு stacking எனப்படும் புள்ளிவிவர நுட்பத்தை பயன்படுத்தியது; இது ஆயிரக்கணக்கான தொலைவில் உள்ள விண்மீன் திரள்களின் spectra-வை ஒன்றிணைத்து, தனித் தனியான பொருட்களில் கண்டறிய முடியாத அளவுக்கு மங்கிய spectral features-ஐ வெளிப்படுத்துகிறது.

அது முக்கியமானது. புதிதாக அறிவிக்கப்பட்ட வளையங்கள், சில அபூர்வமாக பிரகாசமான அமைப்புகளில் மட்டும் காத்திருந்தவை அல்ல. அதற்குப் பதிலாக, சத்தத்தில் மறைந்திருந்த ஒரு சிக்னலை வெளிக்கொணர, தரவைப் பெரிய அளவில் இணைக்க வேண்டியிருந்தது. நடைமுறையில், இதன் பொருள், இந்த முடிவு ஒரே ஒரு observation பற்றியது மட்டுமல்ல; survey astronomy மற்றும் data method பற்றியதும்கூட.

Hobby-Eberly Telescope உலகின் மிகப் பெரிய தொலைநோக்கிகளில் ஒன்றாகும், மேலும் HETDEX கருவி ஒவ்வொரு observation-இலும் சுமார் 100,000 spectra-களை உருவாக்குகிறது என்று மூல உரை குறிப்பிடுகிறது. இத்தகைய throughput-தான் மங்கிய population discovery-யை சாத்தியமாக்குகிறது. தொழில்துறை அளவிலான தரவு சேகரிப்பும் கவனமான புள்ளிவிவர பகுப்பாய்வும் சேர்ந்து தான் நவீன வானியல் முன்னேறுகிறது என்பதை இது நினைவூட்டுகிறது.

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு என்ன மாற்றுகிறது

அறிவிக்கப்பட்ட வளையங்கள், ஆரம்ப பிரபஞ்சத்தின் ஒரு காட்சியுடன் பொருந்துகின்றன; அதில் விண்மீன் திரள்கள் தனித்த தீவுகளாக அல்ல, பெரிய gaseous environments-களின் உள்ளே இருக்கும் nodes-களாக இருந்தன. 10 முதல் 12 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் இருந்த விண்மீன் திரள்கள் பொதுவாக நீட்டிக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜன் அமைப்புகளால் சூழப்பட்டிருந்தால், அந்த அமைப்புகள் பொருள் நட்சத்திர உருவாக்கத்துக்கும் விண்மீன் திரள் கட்டமைப்புக்கும் ஓடிச் செல்லும் பாதையின் ஒரு பகுதியாக இருந்திருக்கலாம்.

இது observation-ஐ theory-யுடன் இணைக்க உதவுகிறது. கேள்வி சில நாடகத்தன்மை கொண்ட வளையங்கள் இருந்தனவா என்பதல்ல; அவை வேகமான ஆரம்ப வளர்ச்சி பற்றிய நிலவும் கதையை ஆதரிக்கப் போதுமான பொதுவானவையா என்பதே. பத்தாயிரக்கணக்கிலான ஒரு மாதிரி, அந்த பரந்த விளக்கத்தை நிராகரிக்க மிகவும் கடினமாக்குகிறது.

மேலும், survey-based astronomy இன்னும் பிரபஞ்சத்தின் முக்கியமான diffuse structures-ஐ குறைவாக எண்ணிக் கொண்டிருக்கலாம் என்பதையும் இது சொல்கிறது. ஒரு பொருள் ஒன்றாக வெளிவர மிகவும் மங்கிய features-கள், பெரிய datasets-ஐ கூட்டுத் தரவாகக் கருதும்போது புலப்படலாம். இது astrophysics-இல் அதிகரித்து வரும் ஒரு சக்திவாய்ந்த pattern.

மேலும் என்ன தெரிந்து கொள்ள வேண்டும்

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, இந்த வளையங்களின் பங்கு குறித்த அனைத்து கேள்விகளையும் முடிவுக்குக் கொண்டு வரவில்லை. அவற்றின் அளவு, brightness distribution, சூழல், மற்றும் வெவ்வேறு விண்மீன் திரள் வகைகளுடன் உள்ள தொடர்பு ஆகியவற்றை வானியல் அறிஞர்கள் இன்னும் விவரிக்க விரும்புவார்கள். தற்போதைய மாதிரிகள் வாயுவின் இயக்கத்தை எவ்வளவு துல்லியமாக விவரிக்கின்றன என்பதைப் பரிசோதிக்க, இந்தக் கண்காணிப்புகளை simulations-உடன் ஒப்பிடவும் அவர்கள் விரும்புவார்கள்.

ஆனால் தொடர்ச்சியான ஆய்வுகள் வருவதற்கு முன்பே, இந்த முடிவு ஒரு அர்த்தமுள்ள முன்னேற்றமாகத் தெரிகிறது. இது ஒரு கருதப்பட்ட cosmic structure-இன் observed census-ஐ ஒரு order of magnitude அளவுக்கு விரிவாக்குகிறது, அதுவும் பிரபஞ்சத்தின் வரலாற்றில் முதலாவது முக்கியமான அமைப்புகள் உருவாகிக் கொண்டிருந்த காலத்தில்.

வானியல் தரவுக் காலத்திலிருந்து ஒரு பெரிய பாடம்

இதில் ஒரு பரந்த முறையியல் கதையும் உள்ளது. HETDEX டார்க் எனர்ஜியை ஆராய உருவாக்கப்பட்டது, ஆனால் அதன் தரவு இப்போது பிரபஞ்சவியலின் மற்றொரு முக்கிய பிரச்சினையையும் வெளிச்சமிடுகிறது. பெரிய observatories-ன் பலங்களில் இதுவும் ஒன்று: ஒரே survey, dataset போதுமான அளவு ஆழமாகவும் பகுப்பாய்வு கருவிகள் வலுவாகவும் இருந்தால், பல துறைகளில் கண்டுபிடிப்புகளை ஆதரிக்க முடியும்.

Developments Today-க்கு, இதுதான் கவனிக்க வேண்டிய அறிவியல் கதை. இது ஊகமான கூற்றோ, ஒரே படத்தின் ஆர்வமூட்டும் விஷயமோ அல்ல. இது population-scale result; இது ஆரம்ப பிரபஞ்சத்தின் அடிப்படை படத்தை மேலும் தெளிவாக்குகிறது. இப்போது cosmic dawn காலத்தில், விண்மீன் திரள்கள் வேகமாக வளர்ந்தபோது, பத்தாயிரக்கணக்கான பெரும் ஹைட்ரஜன் வளையங்கள் அந்த பிரபஞ்சப் பரப்பின் ஒரு பகுதியாக இருந்தன என்று தெரிகிறது. இதனால் cosmic dawn உண்மையில் எப்படி unfolded ஆனது என்பதைப் புரிந்துகொள்ள வானியல் அறிஞர்களுக்கு மிக உறுதியான observational basis கிடைக்கிறது.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today-யின் செய்திப்பரப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.