ब्रह्मांडीय भोर की ओर पीछे मुड़कर देखें - खगोलविदों ने की अब तक देखी गई सबसे धुंधली आकाशगंगा की पुष्टि

गुइडो रॉबर्ट्स-बोर्सानी, खगोल भौतिकी में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स

जिस ब्रह्मांड में हम रहते हैं वह पारदर्शी है, जहां तारों और आकाशगंगाओं से निकलने वाला प्रकाश एक स्पष्ट, अंधेरी पृष्ठभूमि में चमकता है.लेकिन यह हमेशा ऐसा नहीं था - अपने प्रारंभिक वर्षों में, ब्रह्मांड हाइड्रोजन परमाणुओं के कोहरे से भरा हुआ था जो शुरुआती सितारों और आकाशगंगाओं से आने वाले प्रकाश को धुंधला कर देता था. ऐसा माना जाता है कि तारों और आकाशगंगाओं की पहली पीढ़ी की तीव्र पराबैंगनी रोशनी हाइड्रोजन कोहरे के माध्यम से जल गई, जिससे ब्रह्मांड उस रूप में बदल गया जिसे हम आज देखते हैं.जबकि दूरबीनों की पिछली पीढ़ियों में उन प्रारंभिक ब्रह्मांडीय वस्तुओं का अध्ययन करने की क्षमता का अभाव था, खगोलविद अब बिग बैंग के तत्काल बाद बने सितारों और आकाशगंगाओं का अध्ययन करने के लिए जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप की बेहतर तकनीक का उपयोग कर रहे हैं.

मैं एक खगोलशास्त्री हूं जो दुनिया की सबसे महत्वपूर्ण जमीन और अंतरिक्ष-आधारित दूरबीनों का उपयोग करके ब्रह्मांड में सबसे दूर की आकाशगंगाओं का अध्ययन करता है. वेब टेलीस्कोप से मिले नए अवलोकनों और गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के नाम से जानी जाने वाली एक प्रणाली का उपयोग करते हुए, मेरी टीम ने प्रारंभिक ब्रह्मांड में वर्तमान में ज्ञात सबसे धुंधली आकाशगंगा के अस्तित्व की पुष्टि की. जेडी1 नामक आकाशगंगा वैसी ही दिखती है, जैसी वह तब थी जब ब्रह्मांड केवल 48 करोड़ वर्ष पुराना था, या इसकी वर्तमान आयु का 4 प्रतिशत.

प्रारंभिक ब्रह्मांड का एक संक्षिप्त इतिहास

ब्रह्मांड के जीवन के पहले अरब वर्ष इसके विकास में एक महत्वपूर्ण अवधि थे. बिग बैंग के बाद पहले क्षणों में, पदार्थ और प्रकाश मौलिक कणों के गर्म, घने ‘‘सूप’’ से एक दूसरे से जुड़े थे. हालाँकि, बिग बैंग के एक सेकंड के एक अंश के भीतर, ब्रह्मांड का विस्तार बेहद तेज़ी से हुआ. इस विस्तार ने अंततः ब्रह्मांड को प्रकाश और पदार्थ को उनके सूप से अलग करने के लिए पर्याप्त ठंडा करने में मदद दी और - लगभग 380,000 साल बाद - हाइड्रोजन परमाणुओं का निर्माण किया. हाइड्रोजन परमाणु एक अंतरिक्ष कोहरे के रूप में दिखाई दिए, और तारों और आकाशगंगाओं से कोई प्रकाश नहीं होने के कारण, ब्रह्मांड में अंधेरा था. इस काल को ब्रह्मांडीय अंधकार युग के रूप में जाना जाता है.

बिग बैंग के कई करोड़ वर्ष बाद तारों और आकाशगंगाओं की पहली पीढ़ी के आगमन ने ब्रह्मांड को अत्यधिक गर्म यूवी प्रकाश से नहला दिया, जिसने हाइड्रोजन कोहरे को जला दिया - या आयनित कर दिया. इस प्रक्रिया से पारदर्शी, जटिल और सुंदर ब्रह्मांड प्राप्त हुआ जिसे हम आज देखते हैं. मेरे जैसे खगोलशास्त्री ब्रह्मांड के पहले अरब वर्षों को - जब यह हाइड्रोजन कोहरा जल रहा था - पुनर्आयनीकरण का युग कहते हैं. इस समयावधि को पूरी तरह से समझने के लिए, हम अध्ययन करते हैं कि पहले तारे और आकाशगंगाएँ कब बनीं, उनके मुख्य गुण क्या थे और क्या वे सभी हाइड्रोजन को जलाने के लिए पर्याप्त यूवी प्रकाश उत्पन्न करने में सक्षम थे.

प्रारंभिक ब्रह्मांड में धुंधली आकाशगंगाओं की खोज पुनर्आयनीकरण के युग को समझने की दिशा में पहला कदम आकाशगंगाओं की दूरियों को ढूंढना और पुष्टि करना है जो खगोलविदों के अनुसार इस प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार हो सकती हैं. चूँकि प्रकाश एक सीमित गति से यात्रा करता है, इसलिए इसे हमारी दूरबीनों तक पहुँचने में समय लगता है, लिहाजा खगोलशास्त्री वस्तुओं को वैसे ही देखते हैं जैसे वे अतीत में थे. उदाहरण के लिए, हमारी आकाशगंगा, आकाशगंगा के केंद्र से प्रकाश को पृथ्वी तक पहुँचने में लगभग 27,000 वर्ष लगते हैं, इसलिए हम इसे ऐसे देखते हैं जैसे यह 27,000 वर्ष पहले था.

इसका मतलब यह है कि अगर हम बिग बैंग (ब्रह्मांड 13.8 अरब वर्ष पुराना है) के बाद के पहले क्षणों को देखना चाहते हैं, तो हमें अत्यधिक दूरी पर स्थित वस्तुओं को देखना होगा. चूंकि इस समयावधि में रहने वाली आकाशगंगाएँ बहुत दूर हैं, वे हमारी दूरबीनों को बेहद फीकी और छोटी दिखाई देती हैं और अपना अधिकांश प्रकाश अवरक्त में उत्सर्जित करती हैं. इसका मतलब है कि खगोलविदों को उन्हें खोजने के लिए वेब जैसी शक्तिशाली इन्फ्रारेड दूरबीनों की आवश्यकता है. वेब से पहले, खगोलविदों द्वारा खोजी गई लगभग सभी दूर की आकाशगंगाएँ असाधारण रूप से चमकीली और बड़ी थीं, केवल इसलिए क्योंकि हमारी दूरबीनें धुंधली, छोटी आकाशगंगाओं को देखने के लिए पर्याप्त संवेदनशील नहीं थीं.

तो, ये धुंधली आकाशगंगाएँ हैं जिनका खगोलविदों को अधिक विस्तार से अध्ययन करने की आवश्यकता है. हमें धुंधली आकाशगंगाओं को देखने में मदद करके वेब प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन के लिए एक नई खिड़की खोल रहा है. एक विशिष्ट प्रारंभिक आकाशगंगा जेडी1 ऐसी ही एक विशिष्ट धुंधली आकाशगंगा है. इसे 2014 में हबल स्पेस टेलीस्कोप के साथ एक संदिग्ध दूर की आकाशगंगा के रूप में खोजा गया था. लेकिन हबल के पास इसकी दूरी की पुष्टि करने की क्षमता या संवेदनशीलता नहीं थी - वह केवल अनुमान ही लगा सकता था. वेब टेलीस्कोप में आखिरकार इनकी पुष्टि करने की क्षमता है, और जेडी1 हबल द्वारा खोजे गए अत्यंत दूर के आकाशगंगा उम्मीदवार की वेब द्वारा की गई पहली प्रमुख पुष्टिओं में से एक थी. यह पुष्टि इसे प्रारंभिक ब्रह्मांड में अब तक देखी गई सबसे धुंधली आकाशगंगा का दर्जा देती है.

जेडी1 की पुष्टि करने के लिए, खगोलविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम और मैंने आकाशगंगा का एक अवरक्त स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए वेब के निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोग्राफ, एनआईआरएसपेक का उपयोग किया. स्पेक्ट्रम ने हमें पृथ्वी से दूरी को इंगित करने और इसकी आयु, इसके द्वारा निर्मित युवा सितारों की संख्या और इसके द्वारा उत्पादित धूल और भारी तत्वों की मात्रा निर्धारित करने में मदद की. गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग, प्रकृति का आवर्धक लेंस यहां तक ​​कि वेब के लिए भी, जेडी1 को प्रकृति की मदद के बिना देखना असंभव होगा. जेडी1 पास की आकाशगंगाओं के एक बड़े समूह के पीछे स्थित है, जिसे एबेल 2744 कहा जाता है, जिसकी संयुक्त गुरुत्वाकर्षण शक्ति जेडी1 से प्रकाश को मोड़ती और बढ़ाती है.

यह प्रभाव, जिसे गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के रूप में जाना जाता है, जेडी1 को सामान्य से 13 गुना बड़ा और अधिक चमकीला बनाता है. गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के बिना, खगोलविदों ने जेडी1 को नहीं देखा होगा, यहां तक ​​कि वेब के साथ भी नहीं. जेडी1 के गुरुत्वाकर्षण आवर्धन और वेब के निकट-अवरक्त उपकरणों में से एक, एनआईआरएसपेक से नई छवियों के संयोजन ने हमारी टीम के लिए अभूतपूर्व विस्तार और रिज़ॉल्यूशन में आकाशगंगा की संरचना का अध्ययन करना संभव बना दिया. न केवल इसका मतलब यह है कि हम खगोलशास्त्री प्रारंभिक आकाशगंगाओं के आंतरिक क्षेत्रों का अध्ययन कर सकते हैं. इन आकाशगंगाओं का अध्ययन करके, हम उन निर्माण खंडों का पता लगा रहे हैं जिन्होंने ब्रह्मांड को आकार दिया और हमारे ब्रह्मांडीय घर को जन्म दिया.