चमकीली आकाशगंगाएँ काले पदार्थ का परीक्षण करती हैं
स्टीफ़न क्विंट का एक संयोजन, पाँच आकाशगंगाओं का एक दृश्य समूह, जो जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप से लगभग 1,000 अलग-अलग छवि फ़ाइलों से निर्मित है। यूसीएलए के खगोलभौतिकीविदों का मानना है कि यदि ठंडे काले पदार्थ के सिद्धांत सही हैं, तो वेब टेलीस्कोप को प्रारंभिक ब्रह्मांड की छोटी, चमकीली आकाशगंगाओं का पता लगाना चाहिए। श्रेय: नासा
पिछले डेढ़ साल से, जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने बिग बैंग के तुरंत बाद बनी दूर की आकाशगंगाओं की आश्चर्यजनक छवियां दी हैं, जिससे वैज्ञानिकों को शिशु ब्रह्मांड की पहली झलक मिली है। अब, खगोल भौतिकीविदों के एक समूह ने आगे बढ़ा दिया है: समय की शुरुआत के आसपास ही सबसे छोटी, सबसे चमकीली आकाशगंगाओं को खोजें, अन्यथा वैज्ञानिकों को डार्क मैटर के बारे में अपने सिद्धांतों पर पूरी तरह से पुनर्विचार करना होगा।
यूसीएलए के खगोल भौतिकीविदों के नेतृत्व में टीम ने ऐसे सिमुलेशन चलाए जो बिग बैंग के बाद छोटी आकाशगंगाओं के निर्माण को ट्रैक करते हैं और पहली बार, गैस और डार्क मैटर के बीच पहले से उपेक्षित बातचीत को शामिल करते हैं। उन्होंने पाया कि बनाई गई आकाशगंगाएँ बहुत छोटी, बहुत चमकीली हैं, और सामान्य सिमुलेशन की तुलना में अधिक तेजी से बनती हैं जो इन इंटरैक्शन को ध्यान में नहीं रखती हैं, बल्कि बहुत धुंधली आकाशगंगाओं को प्रकट करती हैं।
छोटी आकाशगंगाएँ, जिन्हें बौनी आकाशगंगाएँ भी कहा जाता है , पूरे ब्रह्मांड में मौजूद हैं, और अक्सर माना जाता है कि वे सबसे प्रारंभिक प्रकार की आकाशगंगा का प्रतिनिधित्व करती हैं। इस प्रकार छोटी आकाशगंगाएँ ब्रह्मांड की उत्पत्ति का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों के लिए विशेष रूप से दिलचस्प हैं। लेकिन जो छोटी आकाशगंगाएँ वे पाते हैं वे हमेशा उस चीज़ से मेल नहीं खातीं जो वे सोचते हैं कि उन्हें मिलनी चाहिए। जो आकाशगंगा के सबसे करीब हैं वे तेजी से घूमते हैं या सिमुलेशन में उतने घने नहीं हैं, जो दर्शाता है कि मॉडल ने कुछ छोड़ दिया होगा, जैसे कि ये गैस-डार्क मैटर इंटरैक्शन।
द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित नया शोध , गैस के साथ डार्क मैटर इंटरैक्शन को जोड़कर सिमुलेशन में सुधार करता है और पाता है कि ये धुंधली आकाशगंगाएं ब्रह्मांड के इतिहास की शुरुआत में अपेक्षा से कहीं अधिक चमकीली रही होंगी, जब वे बनना शुरू ही कर रही थीं। लेखकों का सुझाव है कि वैज्ञानिकों को वेब टेलीस्कोप जैसी दूरबीनों का उपयोग करके छोटी आकाशगंगाओं को खोजने का प्रयास करना चाहिए जो अपेक्षा से कहीं अधिक चमकीली हों। यदि उन्हें केवल धुंधले पदार्थ मिलते हैं, तो डार्क मैटर के बारे में उनके कुछ विचार गलत हो सकते हैं।
डार्क मैटर एक प्रकार का काल्पनिक पदार्थ है जो विद्युत चुंबकत्व या प्रकाश के साथ संपर्क नहीं करता है। इस प्रकार, प्रकाशिकी, बिजली या चुंबकत्व का उपयोग करके निरीक्षण करना असंभव है। लेकिन डार्क मैटर गुरुत्वाकर्षण के साथ परस्पर क्रिया करता है, और इसकी उपस्थिति का अनुमान सामान्य पदार्थ पर पड़ने वाले गुरुत्वाकर्षण प्रभाव से लगाया गया है - वह सामग्री जो पूरे अवलोकन योग्य ब्रह्मांड को बनाती है। हालाँकि ऐसा माना जाता है कि ब्रह्मांड में 84% पदार्थ डार्क मैटर से बना है, लेकिन इसका सीधे तौर पर कभी पता नहीं लगाया गया है।
सभी आकाशगंगाएँ डार्क मैटर के विशाल प्रभामंडल से घिरी हुई हैं, और वैज्ञानिक सोचते हैं कि डार्क मैटर उनके निर्माण के लिए आवश्यक था। आकाशगंगा निर्माण को समझने के लिए खगोलभौतिकीविद् जिस "मानक ब्रह्माण्ड विज्ञान मॉडल" का उपयोग करते हैं, वह बताता है कि कैसे प्रारंभिक ब्रह्मांड में काले पदार्थ के गुच्छों ने गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से साधारण पदार्थ को आकर्षित किया, जिससे तारों का निर्माण हुआ और आज हम जो आकाशगंगाएँ देखते हैं, उनका निर्माण हुआ। चूँकि अधिकांश डार्क मैटर कण - जिन्हें ठंडा डार्क मैटर कहा जाता है - प्रकाश की गति से बहुत धीमी गति से चलते हैं, संचय की यह प्रक्रिया धीरे-धीरे हुई होगी।
लेकिन 13 अरब साल से भी पहले, पहली आकाशगंगाओं के निर्माण से पहले, साधारण पदार्थ, जिसमें बिग बैंग से निकली हाइड्रोजन और हीलियम गैस और डार्क मैटर शामिल थे, एक दूसरे के सापेक्ष गति कर रहे थे। गैस अधिक धीमी गति से चलने वाले काले पदार्थ की घनी झाड़ियों के बीच सुपरसोनिक वेग से प्रवाहित हुई, जिसने इसे आकाशगंगाओं के निर्माण के लिए खींच लिया होगा।
यूसीएलए डॉक्टरेट छात्र और पेपर के पहले लेखक क्लेयर विलियम्स ने कहा, "वास्तव में, उन मॉडलों में जो स्ट्रीमिंग को ध्यान में नहीं रखते हैं, वास्तव में यही होता है।" "गैस काले पदार्थ के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से आकर्षित होती है, इतने घने गुच्छों और गांठों का निर्माण करती है कि हाइड्रोजन संलयन हो सकता है, और इस प्रकार हमारे सूर्य जैसे तारे बनते हैं।"
लेकिन सुपरसोनिक प्रोजेक्ट टीम के विलियम्स और सह-लेखकों, यूसीएलए भौतिकी और खगोल विज्ञान के प्रोफेसर स्मदर नाओज़ के नेतृत्व में संयुक्त राज्य अमेरिका, इटली और जापान के खगोल भौतिकीविदों के एक समूह ने पाया कि क्या उन्होंने अंधेरे और साधारण पदार्थ के बीच विभिन्न वेगों के स्ट्रीमिंग प्रभाव को जोड़ा है। सिमुलेशन के अनुसार, गैस काले पदार्थ से काफी दूर गिरी और उसे तुरंत तारे बनाने से रोका गया।
लाखों साल बाद जब संचित गैस वापस आकाशगंगा में गिरी, तो एक ही बार में तारे के निर्माण में भारी विस्फोट हुआ। चूँकि इन आकाशगंगाओं में एक समय के लिए सामान्य छोटी आकाशगंगाओं की तुलना में कई अधिक युवा, गर्म, चमकदार तारे थे, इसलिए वे अधिक चमकते थे।
विलियम्स ने कहा, "जबकि स्ट्रीमिंग ने सबसे छोटी आकाशगंगाओं में तारे के निर्माण को दबा दिया, इसने बौनी आकाशगंगाओं में तारे के निर्माण को भी बढ़ावा दिया, जिससे वे ब्रह्मांड के गैर-स्ट्रीमिंग पैच से आगे निकल गए।"
"हम भविष्यवाणी करते हैं कि वेब टेलीस्कोप ब्रह्मांड के उन क्षेत्रों को ढूंढने में सक्षम होगा जहां आकाशगंगाएं इस वेग से अधिक चमकदार होंगी। तथ्य यह है कि उन्हें इतना उज्ज्वल होना चाहिए कि दूरबीन के लिए इन छोटी आकाशगंगाओं की खोज करना आसान हो सकता है, जो हैं आमतौर पर बिग बैंग के केवल 375 मिलियन वर्ष बाद इसका पता लगाना बेहद कठिन है।"
क्योंकि सीधे तौर पर डार्क मैटर का अध्ययन करना असंभव है, प्रारंभिक ब्रह्मांड में आकाशगंगाओं के चमकीले पैच की खोज डार्क मैटर के बारे में सिद्धांतों के लिए एक प्रभावी परीक्षण की पेशकश कर सकती है, जो अब तक निष्फल रहा है।
"प्रारंभिक ब्रह्मांड में छोटी, चमकीली आकाशगंगाओं के टुकड़ों की खोज इस बात की पुष्टि करेगी कि हम ठंडे डार्क मैटर मॉडल के साथ सही रास्ते पर हैं क्योंकि केवल दो प्रकार के पदार्थों के बीच का वेग ही उस प्रकार की आकाशगंगा का निर्माण कर सकता है जिसकी हम तलाश कर रहे हैं, "नाओज़, खगोल भौतिकी के हावर्ड और एस्ट्रिड प्रेस्टन प्रोफेसर ने कहा। "यदि डार्क मैटर मानक ठंडे डार्क मैटर की तरह व्यवहार नहीं करता है और स्ट्रीमिंग प्रभाव मौजूद नहीं है, तो ये चमकीली बौनी आकाशगंगाएँ नहीं मिलेंगी और हमें ड्राइंग बोर्ड पर वापस जाने की आवश्यकता है।"
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