बिग बैंग के बाद इतना गर्म क्लस्टर! ब्रह्मांड के नियमों को चुनौती देती नई खोज

बिग बैंग की हल्की, बची हुई चमक पर पड़ी एक ‘छाया’ ने शुरुआती ब्रह्मांड में एक विशाल चीज़ का खुलासा किया है जो ब्रह्मांड के विकास के बारे में हमारी भविष्यवाणियों को चुनौती देती है। यह एक गैलेक्सी क्लस्टर है जिसका नाम SPT2349-56 है। बिग बैंग के सिर्फ़ 1.4 अरब साल बाद देखा गया, इसके अंदर की गैस जितनी होनी चाहिए, उससे कहीं ज़्यादा गर्म है। एक गैलेक्सी क्लस्टर का ग्रेविटेशनल हीटिंग एक धीमी प्रक्रिया होनी चाहिए जिसमें SPT2349-56 के तापमान तक पहुँचने में अरबों साल लगते हैं। कनाडा में ब्रिटिश कोलंबिया यूनिवर्सिटी के एस्ट्रोफिजिक्स डॉक्टोरल स्टूडेंट दाज़ी झोउ कहते हैं, “हमें ब्रह्मांड के इतिहास में इतनी जल्दी इतना गर्म क्लस्टर एटमॉस्फियर देखने की उम्मीद नहीं थी।”

“असल में, पहले तो मुझे सिग्नल पर शक हुआ क्योंकि यह इतना मज़बूत था कि सच नहीं लग रहा था। लेकिन महीनों की जाँच के बाद, हमने पुष्टि की है कि यह गैस अनुमान से कम से कम पाँच गुना ज़्यादा गर्म है, और आज के कई क्लस्टर्स में मिलने वाली गैस से भी ज़्यादा गर्म और ज़्यादा एनर्जेटिक है।” SPT2349-56 को पहली बार 2010 में अंटार्कटिका में साउथ पोल टेलीस्कोप से किए गए ऑब्ज़र्वेशन में देखा गया था, और शुरुआती संकेतों से पता चला था कि यह असामान्य था। 2018 में प्रकाशित फॉलो-अप ऑब्ज़र्वेशन ने पुष्टि की कि यह चीज़ 30 से ज़्यादा गैलेक्सी का एक क्लस्टर था, जो मिल्की वे की तुलना में 1,000 गुना तेज़ी से तारे बना रहा था, और एक-दूसरे की ओर टक्कर के रास्ते पर दौड़ रहा था। चूंकि यह ज़बरदस्त ड्रामा शुरुआती ब्रह्मांड में, लगभग 12.4 अरब साल पहले हो रहा था, इसलिए खगोलविदों ने सोचा कि यह ब्रह्मांड के इतिहास में एक महत्वपूर्ण समय पर गैलेक्सी के विकास के बारे में कुछ सुराग दे सकता है।

झोउ के नेतृत्व में, एक अंतर्राष्ट्रीय टीम ने कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) की जाँच करने के लिए अल्ट्रा-सेंसिटिव अटाकामा लार्ज मिलीमीटर/सबमिलीमीटर एरे (ALMA) का इस्तेमाल किया – यह वह हल्की, एक समान चमक है जो अभी भी ब्रह्मांड में तब से फैली हुई है जब ब्रह्मांड ठंडा होकर उस तापमान पर पहुँचा जहाँ प्रकाश आज़ादी से बह सकता था। वे एक ऐसे डिस्टॉर्शन को खोजना चाहते थे जिसे सुन्याएव-ज़ेल्डोविच सिग्नल के नाम से जाना जाता है, जो एक क्लस्टर में गैलेक्सी के बीच गर्म गैस में मौजूद इलेक्ट्रॉनों के CMB के फोटॉन के साथ इंटरैक्ट करने से होता है। क्योंकि CMB बहुत स्मूथ है, इसलिए ये ‘परछाइयाँ’ एक ऐसा कंट्रास्ट बनाती हैं जिसे डिटेक्ट और मापा जा सकता है। गैलेक्सी क्लस्टर अंतरिक्ष का एक ऐसा हिस्सा होता है जहाँ ग्रेविटी तेज़ हो जाती है क्योंकि गैलेक्सी एक-दूसरे को करीब खींचती हैं। यह ग्रेविटी गैलेक्सी के अंदर की गैस – इंट्राक्लस्टर मीडियम – पर काम करती है, उसे निचोड़ती और तेज़ करती है, जिससे उसकी एनर्जी बढ़ जाती है।

SPT2349-56 शुरुआती ब्रह्मांड में एक गैलेक्सी क्लस्टर का एक बहुत बड़ा उदाहरण है, आकार और तारे बनने दोनों के मामले में, और पिछली मापों से उनके बीच बड़ी मात्रा में मॉलिक्यूलर गैस का पता चला था। झोउ और उनके साथियों ने इस गैस को और करीब से देखा ताकि यह पता लगाया जा सके कि यह क्लस्टर के अंदर की डायनामिक्स के बारे में हमें क्या बता सकती है। कनाडा की नेशनल रिसर्च काउंसिल के पूर्व और डलहौज़ी यूनिवर्सिटी के एस्ट्रोफिजिसिस्ट स्कॉट चैपमैन कहते हैं, “गैलेक्सी क्लस्टर को समझना ब्रह्मांड की सबसे बड़ी गैलेक्सी को समझने की कुंजी है।” “ये बड़ी गैलेक्सी ज़्यादातर क्लस्टर में रहती हैं, और उनका विकास क्लस्टर के बहुत मज़बूत माहौल से बहुत ज़्यादा प्रभावित होता है, जिसमें इंट्राक्लस्टर मीडियम भी शामिल है।” ALMA सुन्याएव-ज़ेल्डोविच सिग्नल न सिर्फ़ साफ़ था, बल्कि यह बहुत शक्तिशाली भी था। एनालिसिस से गर्म इलेक्ट्रॉनों से एक साफ़ थर्मल सिग्नेचर का पता चला, जिसका तापमान 10 मिलियन केल्विन से ज़्यादा था। हालाँकि रिसर्चर को एक गर्म इंट्राक्लस्टर मीडियम के शुरुआती डिटेक्शन की उम्मीद थी, लेकिन यह उम्मीद से कहीं ज़्यादा था।

मौजूदा मॉडल के आधार पर, सिर्फ़ ग्रेविटी से इतना तापमान पैदा नहीं हो सकता। रिसर्चर को शक है कि SPT2349-56 में कम से कम तीन सुपरमैसिव ब्लैक होल से निकलने वाले शक्तिशाली जेट अतिरिक्त एनर्जी डाल रहे होंगे। चैपमैन बताते हैं, “यह हमें बताता है कि शुरुआती ब्रह्मांड में कुछ ऐसा था, शायद क्लस्टर में हाल ही में खोजे गए तीन सुपरमैसिव ब्लैक होल, जो पहले से ही आसपास के माहौल में बहुत ज़्यादा एनर्जी डाल रहे थे और युवा क्लस्टर को आकार दे रहे थे, जितना हमने सोचा था उससे कहीं पहले और ज़्यादा मज़बूती से।” बदले में, यह बताता है कि गैलेक्सी क्लस्टर के विकास के बारे में हमारी थ्योरेटिकल समझ अभी पूरी नहीं है – कि पूरे क्लस्टर इकोसिस्टम को ध्यान में रखने की ज़रूरत है, यहाँ तक कि शुरुआती ब्रह्मांड में भी, जब हम कुछ खास डायनामिक्स के काम करने की उम्मीद नहीं कर सकते। झोउ कहते हैं, “हम यह पता लगाना चाहते हैं कि तारे बनने की तेज़ प्रक्रिया, एक्टिव ब्लैक होल और यह बहुत ज़्यादा गर्म माहौल कैसे इंटरैक्ट करते हैं, और यह हमें इस बारे में क्या बताता है कि आज के गैलेक्सी क्लस्टर कैसे बने।” यह रिसर्च नेचर में पब्लिश हुई है।

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