समय की शुरुआत से एक धुंधला संकेत सबसे पहले तारों को प्रकट कर सकता है

बिग बैंग के ठीक 100 मिलियन वर्ष बाद तारों के बीच के स्थान को भरने वाले तटस्थ हाइड्रोजन द्वारा उत्सर्जित ब्रह्मांड संबंधी 21-सेंटीमीटर सिग्नल उन तरीकों से प्रभावित हो सकता है जो उन तारों के गुणों को एनकोड करते हैं। हम अभी तक वहां नहीं पहुंचे हैं – लेकिन रेडियो टेलीस्कोप सुविधाओं की एक नई पीढ़ी के अवलोकन से खगोलविदों को इन पहले तारों के द्रव्यमान को समझने में मदद मिलेगी, जो ब्रह्मांड के विकास को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण सुराग है, विशेष रूप से इसके शुरुआती युग में जिसे देखना मुश्किल है।

कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय और यूके में कॉस्मोलॉजी के कावली संस्थान की खगोलशास्त्री अनास्तासिया फियाल्कोव कहती हैं, “यह जानने का एक अनूठा अवसर है कि ब्रह्मांड का पहला प्रकाश अंधेरे से कैसे उभरा।” “एक ठंडे, अंधेरे ब्रह्मांड से सितारों से भरे ब्रह्मांड में संक्रमण एक ऐसी कहानी है जिसे हम अभी समझना शुरू कर रहे हैं।”शुरुआत में, अंधेरा था। छोटा, लेकिन तेजी से फैलने वाला ब्रह्मांड छोटे परमाणु नाभिक और मुक्त इलेक्ट्रॉनों से बने प्लाज्मा के गर्म, घने कोहरे से भरा हुआ था।

जैसे-जैसे वे ठंडे होते गए, ये कण एक साथ मिलकर तटस्थ हाइड्रोजन और थोड़ा सा हीलियम बनाते गए। लेकिन आस-पास बहुत सारे तारे नहीं थे, इसलिए यह कुछ समय के लिए बहुत अंधेरा रहा। माना जाता है कि इस तटस्थ गैस से ही पहले तारे बने थे, लेकिन, हमारे सर्वोत्तम प्रयासों के बावजूद, हम अभी तक अंधेरे में चमकने वाली रोशनी की उस पहली पीढ़ी के किसी तारे की पहचान नहीं कर पाए हैं। कुछ खगोलविदों का मानना ​​है कि ऐसा इसलिए है क्योंकि पहले तारे बिल्कुल विशाल थे, सूर्य के द्रव्यमान से हज़ारों गुना बड़े, अविश्वसनीय रूप से छोटे जीवन वाले। इतने बड़े तारे ब्रह्मांड की पलक झपकते ही जीवित और मर जाते।

ऐसी विशेषताओं के कारण उन्हें खोजना बेहद चुनौतीपूर्ण होगा, लेकिन हो सकता है कि उन्होंने ब्रह्मांड पर अन्य निशान छोड़े हों। ब्रह्मांड संबंधी 21-सेंटीमीटर सिग्नल एक संभावित मार्कर है: प्रारंभिक ब्रह्मांड में इंटरस्टेलर तटस्थ हाइड्रोजन द्वारा उत्सर्जित बहुत ही मंद रेडियो प्रकाश जब इसके इलेक्ट्रॉन अपने स्पिन को उलट देते हैं। ऑस्ट्रेलिया और दक्षिण अफ्रीका में निर्माणाधीन स्क्वायर किलोमीटर एरे (SKA) और दक्षिण अफ्रीका में कॉस्मिक हाइड्रोजन के विश्लेषण के लिए रेडियो प्रयोग (REACH) जैसे रेडियो टेलीस्कोप इस मंद संकेत को देखने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली होंगे। जब वे ऐसा करेंगे, तो नए शोध ने उन्हें दिखाया है कि पहले तारों के साक्ष्य खोजने के लिए क्या देखना है। कैम्ब्रिज के खगोलशास्त्री थॉमस गेसी-जोन्स और कॉस्मोलॉजी के लिए कावली संस्थान के नेतृत्व में एक शोध प्रयास में, वैज्ञानिकों ने 21-सेंटीमीटर सिग्नल का मॉडल तैयार किया और पाया कि पहले तारों का इस पर एक पता लगाने योग्य और मापने योग्य प्रभाव रहा होगा।

इतना ही नहीं, शोध ने दिखाया कि वह प्रभाव कैसा दिखेगा – ताकि, जब अवलोकन आए, तो वैज्ञानिकों को पता चले कि उन्होंने क्या पाया है। फियालकोव कहते हैं, “हम पहले सितारों के द्रव्यमान के 21-सेंटीमीटर सिग्नल की निर्भरता को लगातार मॉडल करने वाले पहले समूह हैं, जिसमें पहले सितारों के मरने पर उत्पादित एक्स-रे बाइनरी से पराबैंगनी स्टारलाइट और एक्स-रे उत्सर्जन का प्रभाव शामिल है।” “ये अंतर्दृष्टि उन सिमुलेशन से प्राप्त हुई हैं जो ब्रह्मांड की आदिम स्थितियों को एकीकृत करती हैं, जैसे कि बिग बैंग द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन-हीलियम संरचना।” जब विशाल तारे मरते हैं, तो उनके कोर गुरुत्वाकर्षण के तहत ढह जाते हैं और ब्रह्मांड में सबसे सघन वस्तुओं में विकसित होते हैं: न्यूट्रॉन तारे और ब्लैक होल। ये चरम वस्तुएँ शक्तिशाली एक्स-रेडिएशन उत्पन्न करती हैं जो इसके आस-पास की सामग्री पर गहरा प्रभाव डाल सकती हैं।

शोधकर्ताओं का कहना है कि 21-सेंटीमीटर सिग्नल पर पहले तारों के प्रभाव को मॉडलिंग करने वाले पिछले काम में इस एक्स-रेडिएशन को शामिल नहीं किया गया था। मॉडल किए गए परिणाम देखे गए सिग्नल के बिल्कुल समान नहीं हो सकते हैं – लेकिन यह काम खगोलविदों को इसे खोजने के करीब लाता है। कैम्ब्रिज के खगोलशास्त्री एलॉय डी लेरा एसेडो कहते हैं, “हम जो भविष्यवाणियाँ बता रहे हैं, उनका ब्रह्मांड के सबसे पहले तारों की प्रकृति के बारे में हमारी समझ पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है।” “हम सबूत दिखाते हैं कि हमारे रेडियो टेलीस्कोप हमें उन पहले तारों के द्रव्यमान के बारे में विवरण बता सकते हैं और कैसे ये शुरुआती रोशनी आज के तारों से बहुत अलग हो सकती हैं।”

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