जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) ने केलेला एक महत्त्वाचा शोध खगोलशास्त्रज्ञांच्या विश्वाच्या सुरुवातीची समज पुन्हा परिभाषित करत आहे. टेक्सास ए अँड एम युनिव्हर्सिटीच्या संशोधकांच्या टीमने विलीन होण्याच्या प्रक्रियेत कमीतकमी पाच आकाशगंगांची एक संक्षिप्त प्रणाली ओळखली आहे, ही घटना बिग बँगच्या 800 दशलक्ष वर्षांनंतर घडली होती. हे निरीक्षण आजपर्यंतचे सर्वात भक्कम पुरावे प्रदान करते की जटिल गॅलेक्टिक परस्परसंवाद आणि जड घटकांसह जागेचे संवर्धन हे विश्वशास्त्रीय मॉडेलच्या अंदाजापेक्षा खूप आधी घडत होते.
क्लस्टर, ज्याला “JWST Quintet” असे नाव दिले जाते, ते 6.7 च्या रेडशिफ्टवर स्थित आहे, हे मोजमाप त्याचे अत्यंत अंतर आणि परिणामी, त्याचे दूरस्थ वय दर्शवते. डेटाच्या विश्लेषणातून केवळ आकाशगंगांची नजीकची टक्करच नाही तर संपूर्ण प्रणालीभोवती ऑक्सिजन-समृद्ध वायूचा विशाल प्रभामंडल देखील दिसून आला. “धातू” ची उपस्थिती – हायड्रोजन आणि हेलियम पेक्षा जड घटकांसाठी खगोलशास्त्रीय संज्ञा – वैयक्तिक आकाशगंगांच्या बाहेरील वैश्विक उत्क्रांती या हिंसक गुरुत्वाकर्षण परस्परसंवादाद्वारे चालविलेल्या प्रवेगक प्रक्रियेकडे निर्देश करतात.
प्रगत डीप एक्स्ट्रागॅलेक्टिक सर्व्हे (जेएडीईएस) प्रोग्रामचा एक भाग म्हणून शोध घेण्यात आला, जे जेम्स वेबच्या अभूतपूर्व इन्फ्रारेड संवेदनशीलतेचा वापर करून ब्रह्मांडाच्या सर्वात दुर्गम युगांमध्ये डोकावते. या निरीक्षणापूर्वी, वैज्ञानिक एकमत असे होते की विश्वाच्या इतिहासात कोट्यवधी वर्षांनंतर अनेक आकाशगंगा प्रणालींचा समावेश असलेले विलीनीकरण ही सामान्य घटना असेल. त्यामुळे हा शोध मोठ्या वैश्विक संरचनांच्या निर्मितीच्या टाइमलाइनचे मूलभूत पुनरावलोकन करण्यास भाग पाडतो.
🚨सावधान: जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपने आतापर्यंत पाहिलेल्या दोन सर्वात दूरच्या आकाशगंगा सापडल्या, जेव्हा विश्व सुमारे 330 दशलक्ष वर्षे जुने होते आणि जेम्स वेबपर्यंत पोहोचण्यासाठी सुमारे 13.4 अब्ज प्रकाशवर्षे प्रवास केला होता. शास्त्रज्ञांचे म्हणणे आहे की या आकाशगंगा सध्या अधिक…pic.twitter.com/FBicttpmdc
— KTX (@KTX_Official)14 नोव्हेंबर 2023
उन्मत्त क्रियाकलापांमध्ये एक वैश्विक क्लस्टर
निरीक्षण प्रणाली ही वैश्विक क्रियाकलापांची खरी कढई आहे. JWST प्रतिमांच्या तपशीलवार विश्लेषणाने 17 पेक्षा जास्त भिन्न आकाशगंगा-आकाराचे क्लस्टर्स स्पेसच्या अत्यंत कॉम्पॅक्ट प्रदेशात ओळखले आहेत, ज्यात मुख्य घटकांमधील फक्त हजारो प्रकाश-वर्षांचे पृथक्करण आहे. प्रणालीचे एकूण तारकीय वस्तुमान आधीच आपल्या सूर्याच्या वस्तुमानाच्या 10 अब्ज पट असल्याचा अंदाज आहे, हे अशा तरुण संरचनेसाठी आश्चर्यकारक मूल्य आहे.
शास्त्रज्ञांना सर्वात जास्त प्रभावित करणारी गोष्ट म्हणजे तारा निर्मितीचा दर. पंचक आकाशगंगा दरवर्षी अंदाजे 250 सौर वस्तुमानाच्या एकत्रित दराने नवीन तारे निर्माण करत आहेत. दृष्टीकोनातून सांगायचे तर, आपली आकाशगंगा, आकाशगंगा, दरवर्षी सरासरी फक्त एक किंवा दोन सौर वस्तुमान तयार करते. ही तीव्र क्रिया यावेळेस आकाशगंगांच्या मुख्य ताऱ्यांच्या निर्मितीच्या क्रमापेक्षा अधिक वर प्रणालीला ठेवते, हे दर्शविते की विलीनीकरणामुळे मध्यवर्ती प्रदेशांमध्ये प्रचंड प्रमाणात वायू प्रवाहित होत आहे, ज्यामुळे ताऱ्यांच्या जन्माला चालना मिळते.
सुरुवातीच्या धातूच्या संवर्धनाचे रहस्य
अभ्यासातील सर्वात लक्षणीय पैलूंपैकी एक म्हणजे ऑक्सिजनने समृद्ध असलेल्या आयनीकृत वायूच्या विस्तृत प्रभामंडलाचा शोध, जो संपूर्ण प्रणालीमध्ये पसरतो, आदळणाऱ्या आकाशगंगांना जोडतो. ऑक्सिजनसारखे जड घटक प्रचंड ताऱ्यांच्या कोरमध्ये तयार होतात आणि सुपरनोव्हा स्फोटांद्वारे अवकाशात सोडले जातात. वैश्विक इतिहासात इतक्या मोठ्या प्रमाणावर आणि इतक्या लवकर वितरित केलेल्या या धातूंचा शोध घेणे अनपेक्षित होते.
प्रचलित सिद्धांत असे सुचवितो की आंतरगॅलेक्टिक माध्यमाचे संवर्धन ही एक संथ प्रक्रिया आहे, जी मुख्यत्वे आकाशगंगेतून सामग्री बाहेर काढणाऱ्या आकाशगंगेच्या वाऱ्यांद्वारे चालविली जाते. तथापि, JWST क्विंटेटमध्ये, पुरावे एका वेगळ्या, अधिक कार्यक्षम यंत्रणेकडे निर्देश करतात: विलीनीकरणादरम्यान गुरुत्वाकर्षणाच्या परस्परसंवादामुळे अक्षरशः आकाशगंगेतून वायू आणि तारे बाहेर पडतात, त्यांच्या धातूची सामग्री आसपासच्या जागेत विखुरली जाते. सुरुवातीच्या विश्वाच्या रासायनिक “प्रदूषण” साठी टक्कर हा मूलभूत चालक आहे याचा हा थेट निरीक्षणीय पुरावा आहे.
कॉसमॉसच्या उत्क्रांतीच्या मॉडेल्सचे पुनरावलोकन करणे
जेडब्लूएसटी क्विंटेटचे अस्तित्व सर्वात मोठ्या आकाशगंगांच्या एकत्रित दराविषयीच्या वैश्विक अनुकरणांच्या अंदाजांना थेट आव्हान देते. सध्याच्या मॉडेल्सनी सूचित केले आहे की अशा जटिल आणि दाट लोकसंख्येच्या रचना तयार होण्यासाठी कोट्यवधी वर्षे जास्त लागतील. शोध असे सुचवितो की श्रेणीबद्ध वाढीची प्रक्रिया, जिथे लहान रचना विलीन होऊन मोठ्या बनतात, सुरुवातीच्या विश्वाच्या काही प्रदेशांमध्ये अधिक जलद आणि स्फोटकपणे घडू शकतात.
हे निरीक्षण आणखी एक खगोलशास्त्रीय कोडे सोडवण्यास मदत करते: मोठ्या, “मृत” (शांत) आकाशगंगांचे अस्तित्व, ज्यांनी त्यांचे तारे तयार करणे आधीच थांबवले होते, नंतरच्या काळात, बिग बँग नंतर सुमारे 1 ते 2 अब्ज वर्षांनी निरीक्षण केले गेले. JWST Quintet सारख्या प्रणाली या आकाशगंगांचे थेट पूर्ववर्ती असू शकतात. प्रखर संलयन ताऱ्यांच्या निर्मितीसाठी उपलब्ध असलेल्या वायूचा संपूर्ण साठा पटकन वापरतो, ज्यामुळे इंधन संपते आणि परिणामी आकाशगंगेची निष्क्रियता होते. त्यामुळे पंचक सर्वात मोठ्या आकाशगंगांच्या जीवनातील एका महत्त्वपूर्ण संक्रमणकालीन टप्प्याचा स्नॅपशॉट दर्शवते.
टेक्सास A&M चे Weida Hu आणि Casey Papovich यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधकांनी, आकाशगंगेच्या उत्क्रांतीसाठी एक वेगवान यंत्रणा म्हणून एकाधिक विलीनीकरणाची भूमिका अंतर्भूत करण्यासाठी सैद्धांतिक मॉडेल्स अद्ययावत करण्याच्या गरजेवर भर दिला. नेचर ॲस्ट्रॉनॉमी या प्रतिष्ठित जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या या संशोधनामुळे वैश्विक संरचनांच्या निर्मितीच्या अभ्यासाचा नवा अध्याय सुरू झाला आहे. कार्यामध्ये आंतरराष्ट्रीय संघाचे सहकार्य आणि GOODS-दक्षिण फील्डमधील डेटाचा समावेश आहे, खगोलशास्त्रामध्ये सर्वात जास्त अभ्यास केलेल्या आकाशातील एक क्षेत्र.
जेम्स वेब टेलिस्कोपची अद्वितीय क्षमता
जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपच्या तांत्रिक क्षमतेमुळेच हा शोध शक्य झाला. पृथ्वीपासून 1.5 दशलक्ष किलोमीटर अंतरावर कार्यरत, त्याचा 6.5-मीटरचा आरसा इन्फ्रारेड प्रकाश कॅप्चर करण्यासाठी अनुकूल आहे. मानवी डोळ्यांना न दिसणारा हा किरणोत्सर्ग, वैश्विक धूलिकणाच्या दाट ढगांमध्ये प्रवेश करू शकतो ज्यामुळे हबलसारख्या पूर्वीच्या दुर्बिणींची दृष्टी अस्पष्ट होती, जे प्रामुख्याने दृश्यमान आणि अतिनील प्रकाशात कार्य करतात. इन्फ्रारेडमध्ये पाहण्याची क्षमता JWST ला विश्वातील सर्वात दूरच्या वस्तूंचे निरीक्षण करण्यास अनुमती देते, ज्यांचा प्रकाश वैश्विक विस्तारामुळे लांब तरंगलांबीपर्यंत पसरला आहे. या इन्फ्रारेड व्हिजनशिवाय, पंचकची रचना आणि रासायनिक रचना लपलेली राहील, आणि सुरुवातीच्या विश्वाची उत्क्रांती किती लवकर झाली हे समजून घेणे अपूर्ण राहील.
तपासात पुढील टप्पे
संशोधन कार्यसंघ आधीच जेडब्ल्यूएसटी क्विंटेटच्या नवीन निरीक्षणांची योजना करत आहे. दुर्बिणीच्या स्पेक्ट्रोग्राफचा वापर करून सिस्टीममधील वायू आणि ताऱ्यांच्या हालचालींचा तपशीलवार नकाशा तयार करणे हा उद्देश आहे. हे वेग, किंवा किनेमॅटिक, मोजमाप शास्त्रज्ञांना विलीनीकरणाचे त्रि-आयामी डायनॅमिक मॉडेल तयार करण्यास अनुमती देईल, ज्यामुळे तारेची निर्मिती आणि धातूचे वितरण चालविणाऱ्या अचूक यंत्रणेवर प्रकाश टाकला जाईल. संगणक सिम्युलेशन परिष्कृत करण्यासाठी आणि विश्वाच्या पहिल्या मोठ्या आकाशगंगा इतक्या लवकर कशा तयार झाल्या आणि विकसित झाल्या हे समजून घेण्यासाठी हा डेटा महत्त्वपूर्ण असेल.
निरीक्षणाचे तांत्रिक तपशील
रिसर्च टीमने जारी केलेल्या प्रतिमा सिस्टीमच्या विविध घटकांना हायलाइट करण्यासाठी स्यूडो-रंग वापरतात. ELG1 ते ELG5 म्हणून ओळखल्या गेलेल्या पाच मुख्य आकाशगंगा, त्यांच्या सभोवतालच्या वायू प्रभामंडलाच्या पसरलेल्या नेब्युलोसिटीसह स्पष्टपणे दृश्यमान आहेत. प्रणालीची अत्यंत कॉम्पॅक्टनेस हा एक महत्त्वाचा घटक आहे, कारण आकाशगंगांमधील समीपता गुरुत्वाकर्षणाच्या ज्वारीय शक्तींना तीव्र करते, संलयन प्रक्रियेला गती देते आणि त्यांच्यातील सामग्रीची देवाणघेवाण, संरचनेच्या जलद विकासासाठी एक मूलभूत घटना आहे.
निष्क्रिय आकाशगंगांचा थेट संबंध
अशा तीव्र आणि जलद विलीनीकरणाच्या टप्प्यातून जात असलेल्या प्रणाली, जसे की क्विंटेट, नंतरच्या युगात आढळणाऱ्या विशाल, शांत आकाशगंगा बनण्यासाठी प्रमुख उमेदवार आहेत. तारा निर्मितीच्या एकाच, प्रचंड स्फोटात त्याचा सर्व वायू वापरून, परिणामी आकाशगंगा नवीन तारे निर्माण करणे सुरू ठेवण्यासाठी इंधन संपते. ती नंतर “लाल आणि मृत” रचना बनते, जी प्रामुख्याने जुन्या ताऱ्यांनी बनलेली असते. हा शोध गॅलेक्टिक उत्क्रांतीच्या सक्रिय आणि निष्क्रिय टप्प्यांमधील एक महत्त्वपूर्ण निरीक्षणात्मक दुवा प्रदान करतो, सैद्धांतिक अंदाज आणि तरुण विश्वातील निष्क्रिय आकाशगंगांच्या अलीकडील निरीक्षणांमधील स्पष्ट विसंगतीचे निराकरण करतो.
