वेब को उसकी सीमा तक धकेलने से संभवतः सबसे प्रारंभिक आकाशगंगाओं का पता चला होगा

SCIENCE NEWS /विज्ञानं : जब से जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) ने विज्ञान संचालन शुरू किया है, खगोलविदों ने 13 अरब साल से भी पहले अस्तित्व में आई आकाशगंगाओं का अवलोकन किया है। यह इस अवधि के दौरान था, जिसे “कॉस्मिक डार्क एज” के रूप में जाना जाता है, जब बिग बैंग के 200 मिलियन और 1 बिलियन साल बाद पहले सितारे और आकाशगंगाएँ बनीं। पिछली वेधशालाएँ, जैसे कि प्रतिष्ठित हबल और स्पिट्जर स्पेस टेलीस्कोप, अपनी सीमित अवरक्त (IR) संवेदनशीलता के कारण इस अवधि के दौरान आकाशगंगाओं का निरीक्षण करने में असमर्थ थीं। लेकिन वेब के उन्नत आईआर उपकरणों, कोरोनोग्राफ और हीट शील्ड की बदौलत, आखिरकार डार्क एज पर से पर्दा उठ गया है। हाल ही में किए गए एक अध्ययन में, वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने बिग बैंग के कुछ सौ मिलियन साल बाद मौजूद आकाशगंगाओं से वेब के अभिलेखीय डेटा की खोज की, जिससे वेब की कल्पना क्षमता की सीमाएँ पार हो गईं।

इस अध्ययन का नेतृत्व नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ एस्ट्रोफिजिक्स के ऑब्सर्वेटोरियो एस्ट्रोनॉमिको डी रोमा (INAF-OAR) के शोधकर्ता मार्को कैस्टेलानो ने किया था। उनके साथ INAF, नेशनल ऑप्टिकल-इन्फ्रारेड एस्ट्रोनॉमी रिसर्च लेबोरेटरी (NOIRLab), इंस्टीट्यूटो डी एस्ट्रोफिसिका डी एंडालुसिया (IAA-CSIC), हार्वर्ड एंड स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स (CfA), स्पेस टेलीस्कोप साइंस इंस्टीट्यूट (STScI), NASA गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर और कई विश्वविद्यालयों और संस्थानों के सहकर्मी शामिल हुए। जब से वेब ने पहली बार काम करना शुरू किया है, तब से यह 13 अरब साल से भी पहले अस्तित्व में आई आकाशगंगाओं का अवलोकन कर रहा है। इनमें से कुछ शुरुआती आकाशगंगाओं की छवियों को वेब अर्ली रिलीज़ ऑब्जर्वेशन (ERO) में शामिल किया गया था, जिसमें “लिटिल रेड डॉट्स” थे जो शुरुआती सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक (उर्फ क्वासर) निकले। वेब से पहले, खगोलविद हबल और स्पिट्जर का उपयोग करके ~10 (बिग बैंग के बाद ~500 मिलियन वर्ष) की रेडशिफ्ट तक मौजूद आकाशगंगाओं को हल करने में सक्षम थे, हालांकि बहुत कम संवेदनशीलता के साथ।

लेकिन जैसा कि कैस्टेलानो ने ईमेल के माध्यम से यूनिवर्स टुडे को बताया, वेब की अधिक संवेदनशीलता ने आकाशगंगा निर्माण और विकास के पहले चरणों पर एक नई खिड़की खोल दी है: इस अवधि के दौरान पाई गई आकाशगंगाओं की संख्या और उनकी स्पष्ट चमक ने खगोलविदों को आश्चर्यचकित कर दिया क्योंकि वे स्थापित ब्रह्मांडीय मॉडलों के साथ “तनाव” में थे। यही बात इस अवधि के दौरान देखे गए सुपरमैसिव ब्लैक होल (SMBH) के मामले में भी सच है, जो ब्रह्मांडीय मॉडल द्वारा की गई भविष्यवाणी से बड़े थे। दोनों ही मामलों में, ये मॉडल बताते हैं कि बिग बैंग के बाद से इतनी सारी चमकदार आकाशगंगाओं के बनने या SMBH के इतने बड़े होने के लिए पर्याप्त समय नहीं था। कास्टेलानो ने कहा कि पहली खोज उनके शोध का केंद्र बिंदु है: उनके अध्ययन के अनुसार, टीम ने ASTRODEEP-JWST कैटलॉग से JWST और HST फोटोमेट्रिक मापों से परामर्श किया और इसमें शामिल सात सर्वेक्षणों का विश्लेषण किया।

इसमें कॉस्मिक इवोल्यूशन अर्ली रिलीज़ साइंस सर्वे (CEERS), ग्रेट ऑब्जर्वेटरीज़ ऑरिजिंस डीप सर्वे-नॉर्थ (GOODS-N) और GOODS-साउथ सर्वे द्वारा देखे गए क्षेत्र, फर्स्ट रीऑनाइज़ेशन एपोच स्पेक्ट्रोस्कोपिकली कम्प्लीट ऑब्जर्वेशन (FRESCO), नेक्स्ट जेनरेशन डीप एक्स्ट्रागैलेक्टिक एक्सप्लोरेटरी पब्लिक (NGDEEP) अभियान, CANDELS, GLASS-JWST और बहुत कुछ शामिल हैं। जैसा कि उल्लेख किया गया है, टीम ने z = 15-30 के रेडशिफ्ट मान वाली आकाशगंगाओं के लिए इन फोटोमेट्रिक डेटा स्रोतों की खोज की। उन्होंने जिन उम्मीदवारों का चयन किया, उन्हें उनके वर्णक्रमीय-ऊर्जा वितरण और लाइमैन ब्रेक के आकार के आधार पर चुना गया था। इस बाद की तकनीक में निकट-अवरक्त और पराबैंगनी (UV) फ़िल्टर के माध्यम से उच्च-रेडशिफ्ट आकाशगंगाओं का अवलोकन करना शामिल है क्योंकि इन आकाशगंगाओं से विकिरण उनके आसपास की तटस्थ गैस द्वारा लगभग पूरी तरह से अवशोषित हो जाता है।

जैसा कि कैस्टेलानो ने समझाया, इसने कई चुनौतियाँ पेश कीं: “एक ओर, वस्तुएँ फीकी हो जाती हैं और कम संख्या में फोटोमेट्रिक बैंड में पाई जाती हैं, जिससे उनके स्पेक्ट्रम के आकार पर बाधाएँ कम महत्वपूर्ण हो जाती हैं। दूसरी ओर, यह स्पष्ट हो रहा है कि कम रेडशिफ्ट वाली आकाशगंगाओं से संदूषण का जोखिम अधिक है। फोटोमेट्रिक जानकारी का उपयोग करके दुर्लभ दूरस्थ आकाशगंगाओं की तलाश करते समय नमूना संदूषण हमेशा एक मुद्दा होता है, लेकिन z>15 नमूनों के लिए यह समस्या खराब रूप से वर्णित कम/मध्यवर्ती-रेडशिफ्ट वस्तुओं के नए वर्गों द्वारा चयन मानदंड में प्रवेश करने से और भी खराब हो जाती है।”ये आम तौर पर ऐसी वस्तुएँ होती हैं जिनका वर्णक्रमीय-ऊर्जा वितरण z>15 आकाशगंगाओं के समान होता है क्योंकि वे बहुत ‘लाल’ होती हैं, यानी 2 माइक्रोन से अधिक तरंगदैर्घ्य पर उनका उत्सर्जन बहुत तेज़ी से बढ़ता है क्योंकि उनका तारकीय प्रकाश धूल से अत्यधिक क्षीण होता है, या क्योंकि वे पुरानी तारकीय आबादी से प्रभावित होते हैं। कुछ ज्ञात मामलों में उनके फोटोमेट्रिक बिंदु z>15 आकाशगंगाओं के समान होते हैं क्योंकि कुछ देखे गए फ़िल्टर में प्रवाह को बढ़ाने वाली अत्यधिक मजबूत उत्सर्जन रेखाओं के साथ लाल सातत्य उत्सर्जन का संयोजन होता है।”

वर्तमान में, खगोलविद z = 15 या उससे अधिक के रेडशिफ्ट मानों पर केवल कुछ संभावित आकाशगंगाओं की पहचान कर पाए हैं। यह इस तथ्य के बावजूद है कि इन आकाशगंगाओं का UV रेस्ट फ़्रेम उत्सर्जन वेब के निकट-अवरक्त कैमरा (NIRCam) के वर्णक्रमीय कवरेज के भीतर है। फिर भी, z = 15 की बाधा को तोड़ना प्रारंभिक ब्रह्मांड के दौरान आकाशगंगा विकास के बारे में जानने के लिए आवश्यक है जब पहले तारे और आकाशगंगाएँ बनीं। यह जानकारी सैद्धांतिक मॉडल और अवलोकनों के बीच मौजूदा तनाव को हल करने में मदद करेगी। कुल मिलाकर, टीम ने ASTRODEEP-JWST कैटलॉग से 10 ऑब्जेक्ट चुने जिनके रंग z = 15 से 20 के रेडशिफ्ट के साथ संगत थे। हालाँकि, जैसा कि कैस्टेलानो ने समझाया, इन स्रोतों के विश्लेषण ने एक बार फिर साबित कर दिया कि इन रेडशिफ्ट पर ऑब्जेक्ट्स का अध्ययन करना बेहद चुनौतीपूर्ण है।

“[यह] सच है कि वे विश्वसनीय उच्च-रेडशिफ्ट उम्मीदवार हैं, लेकिन वे कम रेडशिफ्ट पर दुर्लभ आकाशगंगा आबादी के अपेक्षित रंगों के साथ भी संगत हैं,” उन्होंने कहा। “विशेष रूप से, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, वे मजबूत उत्सर्जन रेखाओं वाली धूल भरी आकाशगंगाएँ या पुरानी, ​​निष्क्रिय रूप से विकसित होने वाली आकाशगंगाएँ हो सकती हैं।” उदाहरण के लिए, इनमें से एक उम्मीदवार को पहले ही वेब के नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर (NIRSpec) के साथ CANDELS-एरिया प्रिज्म एपोच ऑफ़ रीआयनाइजेशन सर्वे (CAPERS) के हिस्से के रूप में देखा जा चुका है। इस आकाशगंगा में तारा निर्माण की उच्च दर है और इसका रेडशिफ्ट z = 6.56 (~13.2 बिलियन वर्ष) है, लेकिन यह धूल से अत्यधिक क्षीण हो जाती है, जिससे यह अधिक लाल दिखाई देती है।

हालाँकि, उनके अध्ययन में शेष उम्मीदवार संभावित z~15-20 उम्मीदवार बने हुए हैं जो आगे के अध्ययन के योग्य हैं: इसके अलावा, टीम के अध्ययन का उन धूल भरी आकाशगंगाओं के अध्ययन पर प्रभाव पड़ सकता है जो 13 बिलियन वर्ष पहले अस्तित्व में थीं। अत्यधिक उच्च-रेडशिफ्ट आकाशगंगाओं की तरह, z = 4 से 7 (12.5 से 13.3 बिलियन वर्ष) वाली आकाशगंगाएँ कम समझी जाती हैं। इनमें कम द्रव्यमान वाली धूल भरी तारा-निर्माण और कम द्रव्यमान वाली निष्क्रिय आकाशगंगाएँ शामिल हैं, जो इस युग की चमकदार यूवी और कम धूल क्षीणन वाली आकाशगंगाओं की तुलना में दुर्लभ हैं। इन उम्मीदवारों के आगे के अध्ययन ब्रह्मांडीय इतिहास में इस प्रारंभिक अवधि के बारे में बहुत कुछ बता सकते हैं। इस बीच, कैस्टेलानो और उनकी टीम ने उन आकाशगंगाओं के अनुवर्ती अध्ययनों की आवश्यकता पर जोर दिया है, जिनका रेडशिफ्ट मान z = 15 या उससे अधिक हो सकता है:

YouTube channel Search – www.youtube.com/@mindfresh112 , www.youtube.com/@Mindfreshshort1

नए खबरों के लिए बने रहे सटीकता न्यूज के साथ।