खगोलविद परिपक्व सितारों के साथ युवा आकाशगंगा का अध्ययन करने के लिए दुर्लभ आइंस्टीन क्रॉस का उपयोग करते हैं

खगोलविदों ने आइंस्टीन क्रॉस के आकार के एक दुर्लभ गुरुत्वाकर्षण लेंस की पहचान की है। इस घटना ने J1453g नामक एक युवा अण्डाकार आकाशगंगा का सटीक विश्लेषण करना संभव बना दिया। आकाशगंगा वैसी ही दिखाई देती है जैसी लगभग 8 अरब वर्ष पहले दिखती थी, जब ब्रह्मांड 6 अरब वर्ष से कम पुराना था। विकास के प्रारंभिक चरण के बावजूद, इसके केंद्र में तारकीय संरचना वर्तमान आकाशगंगा से मिलती जुलती है।

J1453g अधिक दूर के क्वासर के लिए लेंस के रूप में कार्य करता है। एक सक्रिय सुपरमैसिव ब्लैक होल के प्रभुत्व वाले क्वासर का प्रकाश बड़ा हो जाता है और क्रॉस बनाने वाली चार छवियों में बदल जाता है। इस दुर्लभ विन्यास ने शोधकर्ताओं को सुदूर युग में अण्डाकार आकाशगंगा के मूल में तारों का अध्ययन करने का एक अनूठा अवसर प्रदान किया।

गुरुत्वाकर्षण लेंस आकाश में क्रॉस बनाता है

यह प्रभाव इसलिए होता है क्योंकि आकाशगंगा J1453g का गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष-समय को मोड़ देता है, जैसा कि अल्बर्ट आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई थी। पृष्ठभूमि क्वासर से प्रकाश विरूपण से गुजरते समय विभिन्न पथों का अनुसरण करता है। परिणामस्वरूप, पृथ्वी से देखी गई एक ही छवि में एक ही दूर की वस्तु कई बार दिखाई देती है।

यह महान ब्रह्मांडीय दूरी पर पहला गुरुत्वाकर्षण लेंस है जिसे खगोलविद सटीक रूप से तौलने में सक्षम हैं। आइंस्टीन की त्रिज्या के भीतर द्रव्यमान लगभग 2 x 10^10 सौर द्रव्यमान होने का अनुमान लगाया गया था। आकाशगंगा J1453g में रेडशिफ्ट 1,055 है, जो बिग बैंग के लगभग 5.5 अरब वर्ष बाद के अनुरूप है।

अवलोकन ने स्पेक्ट्रोस्कोपी डेटा और इमेजिंग को वेरी लार्ज टेलीस्कोप पर ईआरआईएस उपकरण से अनुकूली प्रकाशिकी के साथ जोड़ा। सिस्टम क्वासर छवियों के बीच पृथक्करण के छोटे कोण के लिए भी जाना जाता है, जो कि चौगुनी लेंस में अब तक दर्ज किया गया सबसे छोटा कोण है।

• आकाशगंगा J1453g रेडशिफ्ट 2.82 पर क्वासर के लिए एक लेंस के रूप में कार्य करता है
• इस प्रणाली में चतुर्भुज क्वासरों के बीच ज्ञात सबसे छोटी आइंस्टीन त्रिज्या है
• लेंस का द्रव्यमान सुदूर अण्डाकार आकाशगंगाओं में मापा गया अब तक का सबसे छोटा द्रव्यमान है
• विश्लेषण आकाशगंगा के तारकीय कोर पर केंद्रित है, जो सितारों का प्रभुत्व वाला क्षेत्र है

तारकीय रचना शोधकर्ताओं को आश्चर्यचकित करती है

गैलेक्सी J1453g अभी भी गठन के प्रारंभिक चरण में था। हालाँकि, केंद्र के तारों की विशेषताएं परिपक्व आकाशगंगा के समान हैं। इस समानता में तारकीय द्रव्यमान का वितरण शामिल है, जो हमारी आकाशगंगा के प्रारंभिक द्रव्यमान फ़ंक्शन के समान पैटर्न का अनुसरण करता है।

इटली में नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ एस्ट्रोफिजिक्स के टीम लीडर क्विरिनो डी’अमाटो ने खोज पर प्रकाश डाला। इस खोज ने एक ऐसे युग में अण्डाकार आकाशगंगा के केंद्र में तारों की प्रकृति का अध्ययन करना संभव बना दिया जब यह अभी भी युवा थी। देखी गई संरचना उन मॉडलों के विपरीत है, जिन्होंने प्राइमर्डियल चरणों में गैलेक्टिक उभारों के तेजी से और अलग-अलग गठन की भविष्यवाणी की थी।

आंकड़ों से पता चलता है कि आकाशगंगा का विकास धीरे-धीरे हो सकता है या इसमें प्रारंभिक विघटनकारी घटनाएं शामिल हो सकती हैं। यह शास्त्रीय विचारों को चुनौती देता है कि नाभिक तेजी से विकसित होते हैं और बाद में स्थिर रहते हैं।

आकाशगंगा निर्माण मॉडल के लिए निहितार्थ

माप सटीकता असाधारण सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन से आई। J1453g आकाशगंगा कोर में तारों के प्रारंभिक द्रव्यमान फ़ंक्शन तक सीधी पहुंच की अनुमति देती है, जो इतनी दूर की वस्तुओं में दुर्लभ है। शोधकर्ताओं ने कई कम द्रव्यमान वाले सितारों के साथ प्रारंभिक सामूहिक कार्यों को बाहर रखा।

यह विश्लेषण गैलेक्टिक विकास के बारे में सैद्धांतिक मॉडल को परिष्कृत करने का मार्ग प्रशस्त करता है। युवा ब्रह्माण्ड में तारा निर्माण और द्रव्यमान संचय की प्रक्रियाएँ पहले की कल्पना से कहीं अधिक जटिल प्रतीत होती हैं। जेम्स वेब जैसे दूरबीनों के साथ भविष्य के अवलोकन प्राप्त आंकड़ों को पूरक कर सकते हैं।

गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग न केवल क्वासर की रोशनी को बढ़ाती है बल्कि दूर की आकाशगंगाओं के आंतरिक क्षेत्रों की जांच के लिए एक उपकरण के रूप में भी काम करती है। इसी तरह की घटनाओं ने पहले से ही प्राचीन आकाशगंगाओं का अध्ययन करने में मदद की है, लेकिन कम लेंसिंग द्रव्यमान और उच्च रेडशिफ्ट का संयोजन इस मामले को अद्वितीय बनाता है।

अवलोकन का तकनीकी विवरण

बैकग्राउंड क्वासर में रेडशिफ्ट 2.82 है, जो इसे और भी पहले के समय में रखता है। बदले में, लेंस आकाशगंगा उन गुणों को मापना संभव बनाती है जो आवर्धन प्रभाव के बिना अप्राप्य होंगे। खगोलविदों ने तारकीय विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए मानक स्केलिंग संबंधों के आधार पर बायेसियन विश्लेषण का उपयोग किया।

प्राप्त छवि आकाशगंगा J1453g के केंद्र के चारों ओर क्वासर की चार छवियां दिखाती है। यह ज्यामिति आइंस्टीन क्रॉस बनाने के लिए आवश्यक सटीक संरेखण की पुष्टि करती है। यह घटना तब घटित होती है जब पृष्ठभूमि वस्तु लेंस के स्पर्शरेखीय कास्टिक वक्र के भीतर स्थित होती है।

इटली में INAF पर जोर देने के साथ, कई संस्थानों के शोधकर्ताओं ने काम में भाग लिया। अध्ययन से पता चलता है कि कम द्रव्यमान वाली अण्डाकार आकाशगंगाएँ ब्रह्माण्ड संबंधी तराजू पर कैसे व्यवहार करती हैं।

यह खोज एक्स्ट्रागैलेक्टिक खगोल विज्ञान के उपकरण के रूप में गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के महत्व को पुष्ट करती है। वे हमें उन विवरणों का निरीक्षण करने की अनुमति देते हैं जिन तक दूरी और वस्तुओं की सीमित चमक के कारण अकेले दूरबीनें नहीं पहुंच पाएंगी।

आइंस्टीन क्रॉस क्या है

इस घटना की भविष्यवाणी सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा की गई थी। एक विशाल वस्तु, जैसे कि आकाशगंगा, अंतरिक्ष-समय को मोड़ती है और अधिक दूर के स्रोतों से प्रकाश के पथ को मोड़ती है। जब संरेखण सही होता है, तो प्रकाश एक ही वस्तु की कई छवियां बना सकता है।

क्रॉस के मामले में, चार छवियां लेंस के चारों ओर सममित स्थिति में दिखाई देती हैं। आइंस्टीन के छल्ले एक और संभावित विन्यास हैं, लेकिन पृथक आकाशगंगाओं में कम आम हैं। इसका प्रभाव अन्य प्रणालियों में पहले ही देखा जा चुका है, लेकिन J1453g अपने गुणों के संयोजन के कारण सबसे अलग है।

यह कॉन्फ़िगरेशन न केवल एक आकर्षक दृश्य छवि बनाता है बल्कि लेंस आकाशगंगा में पदार्थ के द्रव्यमान और वितरण पर मात्रात्मक डेटा भी प्रदान करता है। इसमें दृश्यमान पदार्थ और डार्क मैटर दोनों शामिल हैं, हालाँकि यहाँ ध्यान तारकीय घटक पर दिया गया है।

यह कार्य हाल ही में प्रकाशित हुआ था और पहले से ही आकाशगंगाओं के विकास के बारे में वैज्ञानिक समुदाय में चर्चा उत्पन्न कर रहा है। भविष्य के मॉडलों को युवा आकाशगंगाओं में भी परिपक्व संरचना वाले नाभिक की संभावना को शामिल करने की आवश्यकता होगी।