விநோதமான ஆரம்பகால பிரபஞ்ச விண்மீன் பேரடைகள் விசித்திரமான, மிகப்பெரிய விண்மீன்களால் வடிவமைக்கப்பட்டன

ஆரம்பகால பிரபஞ்சம் ஏன் இவ்வளவு விசித்திரமாகத் தோன்றியது

வானியலாளர்கள் பல பில்லியன் ஒளி ஆண்டுகள் கடந்து பார்க்கும்போது, அவர்கள் காலத்தில் பின்னோக்கிப் பார்க்கிறார்கள்; அவர்கள் காண்பது நமது அண்டைப் பகுதியில் நிறைந்திருக்கும் ஒழுங்கான சுருள் மற்றும் நீள்வட்ட விண்மீன் பேரடைகளுடன் பொருந்தவில்லை. ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தின் விண்மீன் பேரடைகளும், அவற்றுக்குள் எரியும் விண்மீன்களும் கணிசமாக விசித்திரமாகத் தோன்றுகின்றன; இதற்கான காரணத்தை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நெடுங்காலமாக அறிய விரும்புகிறார்கள். யூட்டா பல்கலைக்கழகத்தின் ஒரு குழு இந்தக் கேள்வியை ஒரு அசாதாரண கோணத்தில் அணுகுகிறது: ஹபிள் கண்டறியக்கூடிய மிக மங்கலான, மிக தொலைவான பொருட்களில் மட்டும் கவனம் செலுத்துவதற்குப் பதிலாக, பழங்கால விண்மீன்களுக்கு மாற்றாகச் செயல்படும் அருகிலுள்ள விண்மீன்களை அவர்கள் ஆய்வு செய்கிறார்கள்.

பிரபஞ்சத்தின் முதல் விண்மீன்கள் பிக் பேங்கிற்குப் பிறகு சுமார் 100 மில்லியன் ஆண்டுகளில் உருவாகத் தொடங்கின. அவை வேகமாக வாழ்ந்து, இளமையாக இறந்து, தாங்கள் உற்பத்தி செய்த தனிமங்களை மீண்டும் விண்வெளியில் சிதறடித்தன; அங்கு அந்தப் பொருள் பிந்தைய தலைமுறை விண்மீன்களாக மறுசுழற்சி செய்யப்பட்டது. அந்த வழியில், அவை தங்களைத் தாங்கிய விண்மீன் பேரடைகளை மறுவடிவமைத்தன; இது வானியலாளர்கள் இன்னும் விரிவாக மாதிரியாக்க முயற்சிக்கும் ஒரு பின்னூட்டச் செயல்முறையாகும்.

தொலைவான கடந்த காலத்திற்கு ஒரு அருகிலுள்ள குறுக்குவழி

யூட்டா பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியல் உதவிப் பேராசிரியரும் வானியலாளருமான கிரேஸ் டெல்ஃபோர்ட் தலைமையில், இந்தக் குழு Treasury of Extremely Metal-Poor O Stars, அல்லது TEMPOS எனப்படும் ஒரு கணக்கெடுப்பை மேற்கொண்டது. 13 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு ஒளிர்ந்த விண்மீன்களின் மங்கலான ஒளியைப் பிடிக்க முயற்சிப்பதற்குப் பதிலாக, இந்தக் கணக்கெடுப்பு பழங்கால விண்மீன்களுடன் முக்கியமான இயற்பியல் பண்புகளைப் பகிர்ந்து கொள்ளும் ஒப்பீட்டளவில் அருகிலுள்ள விண்மீன் பேரடைகளில் உள்ள விண்மீன்களை ஆய்வு செய்தது.

இந்த அவதானிப்புகள் அந்த விண்மீன்களிலிருந்து வெளிப்படும் புறஊதா ஒளியைச் சார்ந்திருந்தன; அவை ஹபிள் விண்வெளி தொலைநோக்கியில் உள்ள Cosmic Origins Spectrograph மூலம் கண்டறியப்பட்டன. புறஊதா கதிர்வீச்சு மிக வெப்பமான, மிகப்பெரிய விண்மீன்களைப் பற்றிய ஒரு முக்கியமான சாளரத்தை வழங்குகிறது; அதில் பெரும்பாலானவை பூமியின் வளிமண்டலத்தால் தடுக்கப்படுகின்றன; அதனால்தான் இந்த வகையான பணிக்கு வளிமண்டலத்திற்கு மேலான ஹபிளின் நிலை மிக முக்கியமானது.

பழங்கால விண்மீன்களின் கைரேகைகளைப் படித்தல்

வானியலில், ஒரு விண்மீனை உலோகம் குறைந்தது என்று அழைப்பது, அதில் அன்றாட அர்த்தத்தில் இரும்பு அல்லது நிக்கல் இல்லை என்று பொருள் அல்ல. ஹீலியத்தை விட கனமான எந்தத் தனிமத்தின் சுவடு அளவுகளும் மட்டுமே அந்த விண்மீனில் உள்ளன என்று பொருள். ஆரம்பகால பிரபஞ்சம் கிட்டத்தட்ட முழுவதுமாக ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியத்தால் ஆனது; எனவே முதல் விண்மீன்களுக்கு வேலை செய்ய கனமான தனிமங்கள் கிட்டத்தட்ட இல்லை. இதேபோன்ற குறைந்த உலோக உள்ளடக்கம் கொண்ட உள்ளூர் விண்மீன்களைக் கண்டறிவதன் மூலம், டெல்ஃபோர்டின் குழு அந்த நிலைமைகளின் இயற்பியலை நெருக்கமாக ஆய்வு செய்ய அனுமதிக்கும் ஒரு தரவுத்தொகுப்பைத் தொகுக்கிறது; காணக்கூடிய பிரபஞ்சத்தின் விளிம்பில் அமைந்துள்ள பொருட்களுக்கு இதை நேரடியாகச் செய்வது சாத்தியமற்றது.

மிகப்பெரிய விண்மீன்களின் அளவுக்கு மீறிய செல்வாக்கு

TEMPOS இலக்கு வைத்த விண்மீன்கள் மிகப்பெரியவை; அந்தப் பண்பு விண்மீன் பேரடைகள் எவ்வாறு பரிணமிக்கின்றன என்பதற்கு மிகப்பெரிய அளவில் முக்கியமானது. இதுபோன்ற விண்மீன்கள் மிக அதிக வெப்பநிலையிலும் பிரகாசத்திலும் எரிந்து, தங்கள் எரிபொருளை விரைவாகக் கடந்து, தங்கள் குறுகிய வாழ்க்கையை சூப்பர்நோவா வெடிப்புகளாக முடித்து, தங்களைச் சுற்றியுள்ள வாயுவில் மிகுந்த ஆற்றலையும் பொருளையும் சேர்த்து வைக்கின்றன என்று டெல்ஃபோர்ட் விளக்குகிறார். அந்தச் செயல்முறையின் மூலம், அவை சுற்றியுள்ள வாயுவை வெப்பப்படுத்தி, அதில் எவ்வளவு குளிர்ந்து சரிந்து புதிய விண்மீன்களை உருவாக்க முடியும் என்பதை ஒழுங்குபடுத்துகின்றன; இதன் மூலம் தங்கள் விண்மீன் பேரடைகளின் பரிணாமப் பாதையை திறம்பட நிர்வகிக்கின்றன.

அந்த ஒழுங்குபடுத்தும் பங்கு, ஆரம்பகால பிரபஞ்சம் நாம் வாழும் பிரபஞ்சத்திலிருந்து ஏன் இவ்வளவு வேறுபட்டதாகத் தோன்றியது என்பதற்கான ஒரு காரணமாகும். மிகப்பெரிய விண்மீன்கள் பொதுவாக இருக்கும்போது, அவை அடுத்தடுத்த அலைகளில் விண்மீன் உருவாக்கத்தை அடக்கவோ தூண்டவோ முடியும்; இதனால் விண்மீன் பேரடைகள் அசாதாரண வடிவங்கள், நிறங்கள் மற்றும் விண்மீன் மக்கள்தொகைகளுடன் மிஞ்சும். எனவே முதல் தலைமுறை விண்மீன்கள் எவ்வாறு நடந்துகொண்டன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது, முதல் விண்மீன் பேரடைகள் எவ்வாறு ஒன்றுசேர்ந்தன என்பதைப் புரிந்துகொள்வதாக நேரடியாக மாறுகிறது.

O-வகை மாபெரும் விண்மீன்களிலிருந்து Wolf-Rayet காற்றுகள் வரை

O-வகை விண்மீன்கள் பிரபஞ்சத்தின் மிகப்பெரிய மற்றும் மிகப் பிரகாசமான விண்மீன்களில் தரவரிசைப்படுத்தப்படுகின்றன; விண்மீன் தரங்களின்படி அவை குறுகிய காலம் வாழ்கின்றன. அவற்றில் சில, தங்கள் இருப்பின் இறுதிக்கு நெருங்கும்போது, Wolf-Rayet விண்மீன்களாக மாறுகின்றன; அவை சக்திவாய்ந்த விண்மீன் காற்றுகள் மூலம் மிகப்பெரிய அளவிலான பொருளை விண்வெளியில் வீசுகின்றன. அந்தக் காற்றுகள் விண்மீன்களின் வெளிப்புற அடுக்குகளை அகற்றி, அவற்றின் வெப்பமான உள் பகுதிகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. Wolf-Rayet அமைப்புகள், இணை ஜோடிகள் உட்பட, பற்றிய அவதானிப்புகள், மிகப்பெரிய விண்மீன்களின் இறுதி அத்தியாயங்களை வடிவமைக்கும் தீவிர நிறை இழப்பையும், அவை விட்டுச் செல்லும் வேதியியல் செறிவூட்டலையும் வானியலாளர்கள் புரிந்துகொள்ள உதவுகின்றன.

ஹபிளின் நீண்ட காலப் பின்னோக்கிப் பார்வை

1995-ல் அதன் முதல் ஆழமான புலக் கணக்கெடுப்புக்குப் பிறகு, முடிந்தவரை அண்ட காலத்தில் பின்னோக்கிப் பார்ப்பது ஹபிள் விண்வெளி தொலைநோக்கிக்கு ஒரு மையப் பணியாக இருந்து வருகிறது. அந்த ஆரம்பகால படங்களில் கூட, சிறிய, தொலைவான விண்மீன் பேரடைகள் வித்தியாசமாகத் தோன்றின; வீட்டிற்கு அருகில் நாம் காணும் விண்மீன் பேரடைகளுடன் அவை சரியாகப் பொருந்தவில்லை. அந்தப் பொருந்தாமை, இன்றும் ஆராய்ச்சியை இயக்கும் ஒரு கோழி-முட்டை கேள்வியை எழுப்பியது: விண்மீன்களா முதலில் உருவாகின, அல்லது விண்மீன் பேரடைகளா?

விண்மீன்களே முதலில் வந்தன என்பதைச் சான்றுகள் சுட்டுகின்றன. முதல் விண்மீன்கள் அரக்கர்களாக இருந்திருக்க வாய்ப்புள்ளது; ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தில் கிடைத்த ஹைட்ரஜனின் பரந்த இருப்புகளிலிருந்து அவை உருவாக்கப்பட்டன; சூரியனை விட பத்து மடங்குக்கும் அதிகமான நிறை கொண்டவையாக இருந்தன. அவற்றின் மிகப்பெரிய அளவும் ஒளிர்வும், அவை உக்கிரமாக வாழ்ந்து விரைவாக இறந்தன என்பதைக் குறித்தன; பிரபஞ்சத்தை கனமான தனிமங்களால் விதைத்து, அதைத் தொடர்ந்த விண்மீன் பேரடைகளுக்கு அடித்தளம் அமைத்தன. இந்த முதல் தலைமுறை Population III விண்மீன்கள் என அறியப்படுகிறது; அவை பிக் பேங்கிற்குப் பிறகு சில நூறு மில்லியன் ஆண்டுகளில் உருவாகின; மிக நீண்ட காலத்திற்கு முன்பே மறைந்துவிட்டதால் இன்று அவை நடைமுறையில் கண்ணுக்குத் தெரியாதவை.

விண்மீன் பேரடை பரிணாமத்திற்கு இது ஏன் முக்கியம்

உள்ளூர் உலோகம் குறைந்த O விண்மீன்களை அடையாளம் கண்டு, அவற்றின் புறஊதா நிறமாலைகளை ஆய்வு செய்வதன் மூலம், TEMPOS குழு ஒரு குறிப்பு நூலகம் போன்ற ஒன்றைத் தொகுக்கிறது; அளவிடப்பட்ட நடத்தை முதல் விண்மீன் தலைமுறையின் மாதிரிகளுக்குத் தகவல் அளிக்கக்கூடிய அருகிலுள்ள பொருட்களின் தொகுப்பாகும். ஒத்த விண்மீன்களிலிருந்து கட்டப்பட்ட மாதிரிகள், வானியலாளர்கள் நேரடியாக ஒருபோதும் அவதானிக்க முடியாத விண்மீன்களைப் பற்றி சிந்திக்க ஒரு வழியை வழங்குகின்றன.

• Population III விண்மீன்களின் சிறந்த மாதிரிகள்: அருகிலுள்ள உலோகம் குறைந்த O விண்மீன்கள், நிறை, வெப்பநிலை மற்றும் நிறை-இழப்பு விகிதங்களுக்கான அளவிடக்கூடிய அளவுகோல்களை வழங்குகின்றன; அவை முதல் விண்மீன் தலைமுறைக்கு அளவீடு செய்யப்படலாம்.
• விண்மீன் பேரடை ஒன்றுசேர்வு பற்றிய தெளிவான படம்: மிகப்பெரிய விண்மீன்கள் விண்மீன் உருவாக்கத்திற்குக் கிடைக்கும் வாயுவை ஒழுங்குபடுத்துவதால், அவற்றின் நடத்தை விண்மீன் பேரடைகள் எப்போது, எங்கு புதிய விண்மீன்களை உருவாக்குகின்றன என்பதை வடிவமைக்கிறது.
• தொலைவான அவதானிப்புகளின் மேம்பட்ட விளக்கம்: ஹபிளும் அதன் வாரிசுகளும் தொலைவான விண்மீன் பேரடைகளின் ஒளியைப் பிடிக்கும்போது, TEMPOS-ஆல் தகவலளிக்கப்பட்ட மாதிரிகள் காணப்படுவதை விளக்க உதவுகின்றன.
• அண்ட காலத்தைக் கடக்கும் ஒரு பாலம்: இந்தக் கணக்கெடுப்பு, இன்று நுட்பமாக ஆய்வு செய்யக்கூடிய விண்மீன்களை, பிரபஞ்சத்தின் முதல் விண்மீன் பேரடைகளை வடிவமைத்த அணுக முடியாத விண்மீன்களுடன் இணைக்கிறது.

முன்னோக்கிய பாதை

TEMPOS தரவுத்தொகுப்பு, ஆழமான வானியற்பியல் ஆய்வுக்குத் தகுதியான விண்மீன்களைத் தனித்துக் காட்டப் பயன்படுகிறது; ஒவ்வொரு புதிய இலக்கும், மிகப்பெரிய, உலோகம் குறைந்த விண்மீன்கள் எவ்வாறு நடந்துகொள்கின்றன என்பதற்கான 점점 நுட்பமான படத்திற்கு விவரங்களைச் சேர்க்கிறது. இந்தப் பணி தொலைவான கடந்த காலத்தைப் பற்றிய ஆர்வத்தை மட்டும் திருப்திப்படுத்துவதில்லை; ஹபிளின் காப்பகங்கள் முதல் எதிர்கால அவதான நிலையங்கள் வரை, ஒவ்வொரு புதிய ஆழமான புலப் படத்தையும் விளக்க வானியலாளர்கள் பயன்படுத்தும் கோட்பாட்டுக் கருவிகளையும் இது கூர்மைப்படுத்துகிறது.

ஆரம்பகால பிரபஞ்சம் நம் கற்பனையில் ஒரு விசித்திரமான இடமாகவே உள்ளது; மிகப்பெரிய, குறுகிய காலம் வாழ்ந்த விண்மீன்களின் வெடிப்புகள் இளம் விண்மீன் பேரடைகளை ஒளிரச் செய்து, அவற்றைச் சுற்றியுள்ள வாயுவை செறிவூட்டிய ஒரு பிரபஞ்சம். டெல்ஃபோர்டும் அவரது சகாக்களும் அந்த விசித்திரத்தை படிக்கக்கூடியதாக மாற்ற முயற்சிக்கிறார்கள்; விண்மீன் விண்மீனாக, கிடைக்கக்கூடிய மிக அருகிலுள்ள ஒப்புமைகளைப் பயன்படுத்தி, பால்வெளி உருவாகும் முன்பே முடிந்துபோன அண்ட வரலாற்றின் ஒரு அத்தியாயத்தை மீண்டும் கட்டமைக்கிறார்கள்.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today-இன் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.