విచిత్రమైన ప్రారంభ విశ్వ గెలాక్సీలు వింతైన, భారీ నక్షత్రాలచే రూపొందించబడ్డాయి

ప్రారంభ విశ్వం ఎందుకు అంత వింతగా కనిపించింది

ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు బిలియన్ల కాంతి సంవత్సరాల అంతరాన్ని చూసినప్పుడు, వారు గతంలోకి వెనుకకు చూస్తున్నారు, మరియు వారు చూసేది మన విశ్వ పరిసరాలను నింపిన చక్కటి సర్పిలాకార మరియు దీర్ఘవృత్తాకార గెలాక్సీలతో సరిపోలడం లేదు. ప్రారంభ విశ్వం యొక్క గెలాక్సీలు, మరియు వాటిలో మండుతున్న నక్షత్రాలు, గమనించదగ్గ విధంగా మరింత వింతగా కనిపిస్తాయి, మరియు పరిశోధకులు దీనికి కారణం ఏమిటో తెలుసుకోవాలని చాలా కాలంగా కోరుకుంటున్నారు. యూనివర్సిటీ ఆఫ్ యూటాలోని ఒక బృందం ఈ ప్రశ్నను అసాధారణ కోణం నుండి ange చుస్తోంది: హబుల్ గుర్తించగల అత్యంత మసక, అత్యంత దూరపు వస్తువులపై మాత్రమే దృష్టి పెట్టడం బదులు, వారు ప్రాచీన నక్షత్రాలకు ప్రతినిధులుగా పనిచేసే సమీప నక్షత్రాలను అధ్యయనం చేస్తున్నారు.

విశ్వంలోని తొలి నక్షత్రాలు బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత సుమారు 100 మిలియన్ సంవత్సరాలకు ఏర్పడటం ప్రారంభమైంది. అవి వేగంగా జీవించాయి, చిన్న వయస్సులోనే మరణించాయి, మరియు తాము తయారు చేసిన మూలకాలను తిరిగి అంతరిక్షంలో చెదరగొట్టాయి, అక్కడ ఆ పదార్థం తరువాతి తరాల నక్షత్రాలలో పునర్వినియోగించబడింది. ఆ మార్గంలో, అవి తమను ఆతిథ్యం ఇచ్చిన గెలాక్సీలను పునర్నిర్మించాయి, ఇది ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటికీ వివరంగా రూపకల్పన చేయడానికి కృషి చేస్తున్న ఒక ఫీడ్‌బ్యాక్ ప్రక్రియ.

దూర గతానికి ఒక సమీప షార్ట్‌కట్

యూనివర్సిటీ ఆఫ్ యూటాలో భౌతిక శాస్త్ర సహాయ ప్రొఫెసర్ మరియు ఖగోళ శాస్త్రవేత్త అయిన గ్రేస్ టెల్ఫోర్డ్ నేతృత్వంలో, బృందం ట్రెజరీ ఆఫ్ ఎక్స్‌ట్రీమ్లీ మెటల్-పూర్ O స్టార్స్, లేదా TEMPOS అనే సర్వేను నిర్వహించింది. 13 బిలియన్ సంవత్సరాలకు పైగా ప్రకాశించిన నక్షత్రాల యొక్క బలహీనమైన కాంతిని పట్టుకోవడానికి ప్రయత్నించడం బదులు, ఈ సర్వే తమ ప్రాచీన ప్రతిరూపాలతో ముఖ్యమైన భౌతిక లక్షణాలను పంచుకునే సాపేక్షంగా సమీప గెలాక్సీలలోని నక్షత్రాలను పరిశీలించింది.

ఈ పరిశీలనలు ఆ నక్షత్రాల నుండి వెలువడే అతినీలలోహిత కాంతిపై ఆధారపడ్డాయి, ఇవి హబుల్ స్పేస్ టెలిస్కోప్‌లోని కాస్మిక్ ఆరిజిన్స్ స్పెక్ట్రోగ్రాఫ్‌తో గుర్తించబడ్డాయి. అతినీలలోహిత వికిరణం అత్యంత వేడిగా మరియు అత్యంత భారీ నక్షత్రాలలోకి ఒక కీలకమైన కిటికీని అందిస్తుంది, మరియు దానిలో ఎక్కువ భాగం భూమి యొక్క వాతావరణం చేత నిరోధించబడుతుంది, అందుకే ఈ రకమైన పనికి వాతావరణం పైన హబుల్ యొక్క ప్రయోజన స్థానం చాలా ముఖ్యం.

ప్రాచీన నక్షత్రాల వేలిముద్రలను చదవడం

ఖగోళ శాస్త్రంలో, ఒక నక్షత్రాన్ని లోహ-లోప అని పిలవడం అంటే రోజువారీ అర్థంలో ఇనుము లేదా నికెల్ లేదని కాదు. హీలియం కంటే బరువైన ఏదైనా మూలకం యొక్క జాడల మొత్తాలను మాత్రమే ఆ నక్షత్రం కలిగి ఉందని అర్థం. శైశవ విశ్వం దాదాపు పూర్తిగా హైడ్రోజన్ మరియు హీలియంతో కూడి ఉంది, కాబట్టి మొదటి నక్షత్రాలకు పని చేయడానికి బరువైన మూలకాలు దాదాపు లేవు. అదేవిధంగా తక్కువ లోహ కంటెంట్ ఉన్న స్థానిక నక్షత్రాలను గుర్తించడం ద్వారా, టెల్ఫోర్డ్ బృందం ఆ పరిస్థితుల భౌతిక శాస్త్రాన్ని నిశితంగా అధ్యయనం చేయడానికి అనుమతించే ఒక డేటాసెట్‌ను సమీకరిస్తోంది, ఇది గమనించదగిన విశ్వం అంచున ఉన్న వస్తువులకు నేరుగా చేయడం అసాధ్యం.

భారీ నక్షత్రాల అతిపెద్ద ప్రభావం

TEMPOS లక్ష్యంగా చేసుకున్న నక్షత్రాలు భారీగా ఉంటాయి, మరియు ఆ లక్షణం గెలాక్సీలు ఎలా పరిణామం చెందుతాయో అనే దానికి విపరీతంగా ముఖ్యం. ఈ వంటి నక్షత్రాలు అత్యంత వేడిగా మరియు ప్రకాశవంతంగా మండుతాయి, తమ ఇంధనం గుండా పరుగెత్తుతాయి మరియు తమ చిన్న జీవితాలను సూపర్నోవా పేలుళ్లుగా ముగిస్తాయి, ఇవి తమ చుట్టూ ఉన్న వాయువులో భారీ మొత్తంలో శక్తి మరియు పదార్థాన్ని జమ చేస్తాయి, అని టెల్ఫోర్డ్ వివరిస్తారు. ఆ ప్రక్రియ ద్వారా, అవి చుట్టుపక్కల వాయువును వేడి చేస్తాయి మరియు అది ఎంతవరకు చల్లగా ఉండి కుప్పకూలి కొత్త నక్షత్రాలను ఏర్పరుస్తుందో నియంత్రిస్తాయి, తద్వారా తమ ఆతిథ్య గెలాక్సీల పరిణామ మార్గాన్ని సమర్థవంతంగా నిర్వహిస్తాయి.

ఆ నియంత్రణ పాత్ర ప్రారంభ విశ్వం మనం నివసించే దాని నుండి ఎందుకు చాలా భిన్నంగా కనిపించిందో ఒక కారణం. భారీ నక్షత్రాలు సాధారణంగా ఉన్నప్పుడు, అవి వరుస తరంగాలలో నక్షత్ర నిర్మాణాన్ని అణచివేయగలవు లేదా ప్రేరేపించగలవు, గెలాక్సీలను అసాధారణ ఆకారాలు, రంగులు మరియు నక్షత్ర జనాభాతో వదిలివేస్తాయి. అందువల్ల మొదటి తరాల నక్షత్రాలు ఎలా ప్రవర్తించాయో అర్థం చేసుకోవడం నేరుగా మొదటి గెలాక్సీలు ఎలా సమావేశమయ్యాయో అర్థం చేసుకోవడంలోకి అనువదిస్తుంది.

O-టైప్ జయంతుల నుండి వోల్ఫ్-రేయెట్ గాలుల వరకు

O-టైప్ నక్షత్రాలు విశ్వంలోని అతిపెద్ద మరియు అత్యంత ప్రకాశవంతమైన వాటిలో ఉన్నాయి, మరియు అవి నక్షత్ర ప్రమాణాల ప్రకారం చిన్న జీవితాలను గడుపుతాయి. వాటిలో కొన్ని, తమ ఉనికి ముగింపుకు చేరుకున్నప్పుడు, వోల్ఫ్-రేయెట్ నక్షత్రాలుగా మారతాయి, ఇవి శక్తివంతమైన నక్షత్ర గాలుల ద్వారా భారీ మొత్తంలో ద్రవ్యరాశిని అంతరిక్షంలోకి విసిరివేస్తాయి. ఆ గాలులు నక్షత్రాల బయటి పొరలను తొలగించి వాటి వేడి లోపలి ప్రాంతాలను బహిర్గతం చేస్తాయి. బైనరీ జంటలతో సహా వోల్ఫ్-రేయెట్ వ్యవస్థల పరిశీలనలు, భారీ నక్షత్రాల చివరి అధ్యాయాలను రూపొందించే తీవ్రమైన ద్రవ్యరాశి నష్టాన్ని మరియు అవి వదిలివేసే రసాయన సమృద్ధిని అర్థం చేసుకోవడంలో ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు సహాయపడతాయి.

హబుల్ యొక్క సుదీర్ఘ కాల వెనుక చూపు

వీలైనంత దూరంగా విశ్వ కాలంలోకి వెనుకకు చూడటం 1995లో దాని మొదటి డీప్ ఫీల్డ్ సర్వే నుండి హబుల్ స్పేస్ టెలిస్కోప్‌కు కేంద్ర మిషన్‌గా ఉంది. ఆ ప్రారంభ చిత్రాలలో కూడా, చిన్న, దూరపు గెలాక్సీలు వింతగా కనిపించాయి, ఇంటికి దగ్గరగా మనం చూసే గెలాక్సీలతో సరిగ్గా సరిపోలలేదు. ఆ అసమానత ఇప్పటికీ పరిశోధనను నడిపిస్తున్న ఒక కోడి-మరియు-గుడ్డు ప్రశ్నను లేవనెత్తింది: నక్షత్రాలు మొదట ఏర్పడ్డాయా, లేదా గెలాక్సీలు?

నక్షత్రాలు మొదట వచ్చాయని సాక్ష్యాలు సూచిస్తున్నాయి. మొదటి నక్షత్రాలు బహుశా రాక్షసులు, శైశవ విశ్వంలో అందుబాటులో ఉన్న హైడ్రోజన్ యొక్క విస్తారమైన నిల్వల నుండి రూపొందించబడ్డాయి, మరియు అవి సూర్యుడి కంటే పది రెట్లు ఎక్కువ భారీగా ఉండేవి. వాటి పరిమాణం మరియు ప్రకాశం అంటే అవి ఉద్రేకంగా జీవించి త్వరగా మరణించాయి, విశ్వాన్ని బరువైన మూలకాలతో విత్తనం చేసాయి మరియు తరువాత వచ్చిన గెలాక్సీలకు వేదికను సిద్ధం చేసాయి. ఈ మొదటి తరం Population III నక్షత్రాలుగా పిలువబడుతుంది, ఇవి బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత కొన్ని వందల మిలియన్ సంవత్సరాలకు ఏర్పడ్డాయి మరియు అవి చాలా కాలం క్రితం అదృశ్యమైనందున నేడు ప్రభావవంతంగా అదృశ్యమవుతాయి.

గెలాక్సీ పరిణామానికి ఇది ఎందుకు ముఖ్యం

స్థానిక లోహ-లోప O నక్షత్రాలను గుర్తించడం మరియు వాటి అతినీలలోహిత స్పెక్ట్రాను అధ్యయనం చేయడం ద్వారా, TEMPOS బృందం ఒక సూచన గ్రంథాలయం వంటిది సమీకరిస్తోంది, సమీప వస్తువుల సమూహం, వాటి కొలిచిన ప్రవర్తన తొలి నక్షత్ర తరం యొక్క నమూనాలకు సమాచారం అందించగలదు. అనలాగ్ నక్షత్రాల నుండి నిర్మించిన నమూనాలు ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు వారు ఎప్పటికీ నేరుగా గమనించలేని నక్షత్రాల గురించి ఆలోచించడానికి ఒక మార్గాన్ని ఇస్తాయి.

• Population III నక్షత్రాల మెరుగైన నమూనాలు: సమీప లోహ-లోప O నక్షత్రాలు ద్రవ్యరాశి, ఉష్ణోగ్రత మరియు ద్రవ్యరాశి-నష్ట రేట్లకు కొలవగల బెంచ్‌మార్క్‌లను అందిస్తాయి, వీటిని మొదటి నక్షత్ర తరానికి స్కేల్ చేయవచ్చు.
• గెలాక్సీ సమావేశం యొక్క స్పష్టమైన చిత్రం: భారీ నక్షత్రాలు నక్షత్ర నిర్మాణానికి అందుబాటులో ఉన్న వాయువును నియంత్రిస్తాయి కాబట్టి, వాటి ప్రవర్తన గెలాక్సీలు ఎప్పుడు మరియు ఎక్కడ కొత్త నక్షత్రాలను నిర్మిస్తాయో రూపొందిస్తుంది.
• దూర పరిశీలనల మెరుగైన వివరణ: హబుల్ మరియు దాని వారసులు దూరపు గెలాక్సీల కాంతిని సంగ్రహించినప్పుడు, TEMPOS ద్వారా సమాచారం పొందిన నమూనాలు ఏమి చూస్తున్నారో వివరించడంలో సహాయపడతాయి.
• విశ్వ కాలం అంతటా ఒక వంతెన: ఈ సర్వే నేడు సూక్ష్మంగా అధ్యయనం చేయగల నక్షత్రాలను విశ్వం యొక్క మొదటి గెలాక్సీలను రూపొందించిన చేరుకోలేని నక్షత్రాలతో అనుసంధానిస్తుంది.

ముందున్న మార్గం

TEMPOS డేటాసెట్ లోతైన ఖగోళ భౌతిక అధ్యయనానికి అర్హమైన నక్షత్రాలను ఎంపిక చేయడానికి ఉపయోగించబడుతోంది, మరియు ప్రతి కొత్త లక్ష్యం భారీ, లోహ-లోప నక్షత్రాలు ఎలా ప్రవర్తిస్తాయో అనే పెరుగుతున్న సూక్ష్మ చిత్రానికి వివరాలను జోడిస్తుంది. ఈ పని దూర గతం గురించిన ఉత్సుకతను మాత్రమే తీర్చదు; ఇది హబుల్ ఆర్కైవ్‌ల నుండి భవిష్యత్ అబ్జర్వేటరీల వరకు ప్రతి కొత్త డీప్-ఫీల్డ్ చిత్రాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు ఉపయోగించే సైద్ధాంతిక సాధనాలను కూడా పదును పెడుతుంది.

ప్రారంభ విశ్వం మన ఊహలలో ఒక వింత ప్రదేశంగా మిగిలిపోయింది, భారీ, స్వల్పకాలిక నక్షత్రాల విశ్వం, వాటి పేలుళ్లు యువ గెలాక్సీలను ప్రకాశింపజేసాయి మరియు వాటి చుట్టూ ఉన్న వాయువును సమృద్ధిగా చేసాయి. టెల్ఫోర్డ్ మరియు ఆమె సహచరులు ఆ వింతతను చదవగలిగేలా చేయడానికి కృషి చేస్తున్నారు, నక్షత్రం నక్షత్రం, మిల్కీ వే రూపుదిద్దుకోవడానికి చాలా కాలం ముందు ముగిసిన విశ్వ చరిత్ర అధ్యాయాన్ని పునర్నిర్మించడానికి అందుబాటులో ఉన్న సమీప అనలాగ్‌లను ఉపయోగించి.

ఈ వ్యాసం యూనివర్స్ టుడే యొక్క రిపోర్టింగ్ ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.