जब जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप को 2021 में क्रिसमस के दिन लॉन्च किया गया, तो इसे कई दिलचस्प सवालों का सामना करना पड़ा। अंततः जब इसे प्रक्षेपित किया गया, तब तक खगोलविदों के पास लक्ष्यों की एक बड़ी सूची थी जो ऐसे विस्तृत अवलोकनों की मांग कर रहे थे जो केवल शक्तिशाली अवरक्त अंतरिक्ष दूरबीन ही कर सकती थी। लक्ष्यों में से एक एक प्राचीन, विशाल आकाशगंगा थी जो मूल रूप से मृत है और कोई नया तारा नहीं बना है।
नतीजे आ गए हैं और खगोलविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम को पता है कि शांत आकाशगंगा का क्या हुआ।
आकाशगंगाओं की वृद्धि और विकास खगोल विज्ञान में अध्ययन का एक प्रमुख क्षेत्र है। हम बिग बैंग से आज तक कैसे पहुंचे, जब हमारी अपनी आकाशगंगा जैसी विशाल आकाशगंगाएं ब्रह्मांड में व्याप्त हैं? खगोलशास्त्रियों ने यह जान लिया है महाविशाल ब्लैक होल (एसएमबीएच) विशाल आकाशगंगाओं के केंद्र में रहते हैं और उन्होंने अपनी आकाशगंगाओं को शक्तिशाली तरीकों से आकार दिया है।
एसएमबीएच शक्तिशाली बनाते हैं सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक (एजीएन) आकाशगंगाओं के कोर में। जैसे ही एक एसएमबीएच सामग्री को अपनी ओर खींचता है, सामग्री एक अभिवृद्धि डिस्क में एकत्रित हो जाती है। सामग्री को अत्यधिक उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है और विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में ऊर्जा छोड़ता है, जिससे एक एजीएन बनता है जो आकाशगंगा के बाकी हिस्सों को मात दे सकता है।
AGN शक्तिशाली वस्तुएँ हैं। सिद्धांत के अनुसार, उनके पास ठंडी तारा बनाने वाली गैस की आपूर्ति को बाधित करने और अपनी मेजबान आकाशगंगा में तारा निर्माण दर (एसएफआर) को नाटकीय रूप से धीमा करने की शक्ति है। वे अपनी आकाशगंगाओं से तारा बनाने वाली गैस की हवाएँ उड़ाते हैं, जो एसएफआर को धीमा कर देती है। खगोलशास्त्री इसे कहते हैं शमनऔर यह अक्सर विशाल आकाशगंगाओं में देखा जाता है जिन्हें शांत आकाशगंगाएँ कहा जाता है।
अब, JWST ने GS-10578 नामक एक प्राचीन विशाल आकाशगंगा देखी है रेडशिफ्ट z?=?3.064. इसका उपनाम ‘पाब्लो की आकाशगंगा’ है, और ब्रह्मांड के विकास के शुरुआती चरण के लिए, यह विशाल है: इसमें लगभग दो अरब सौर द्रव्यमान हैं। लेकिन पाब्लो की आकाशगंगा बुझी हुई है, जिसका अर्थ है कि इसके अधिकांश तारे का निर्माण 12.5 से 11.5 अरब वर्ष पहले हुआ था। कई स्थानीय विशाल आकाशगंगाएँ बुझी हुई हैं, जिससे सिद्धांत के विकास को आगे बढ़ाने में मदद मिली एजीएन शमन.
वैज्ञानिकों की एक टीम पाब्लो की आकाशगंगा पर अपना शोध एक नए पेपर में प्रस्तुत किया है जिसका शीर्षक है “स्टारबर्स्ट के बाद एक तेज़-घूमने वाली आकाशगंगा z?=?3 पर सुपरमैसिव ब्लैक-होल फीडबैक द्वारा बुझ गई।” कागज है नेचर एस्ट्रोनॉमी में प्रकाशित, और सह-प्रमुख लेखक यूके में कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में कावली इंस्टीट्यूट फॉर कॉस्मोलॉजी और कैवेंडिश प्रयोगशाला से फ्रांसेस्को डी’यूजेनियो हैं।
“हमें अपराधी मिल गया। ब्लैक होल इस आकाशगंगा को मार रहा है और इसे निष्क्रिय रख रहा है, ‘भोजन’ के स्रोत को काटकर आकाशगंगा को नए तारे बनाने की ज़रूरत है।
फ्रांसेस्को डी’यूजेनियो, कावली इंस्टीट्यूट फॉर कॉस्मोलॉजी, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय, यूके
लेखक लिखते हैं, “स्थानीय, विशाल, शांत आकाशगंगाएँ गौरवशाली लेकिन दूरस्थ तारा-निर्माण इतिहास (एसएफएच) और शक्तिशाली और तेज़ शमन के विशाल मलबे की तरह खड़ी हैं, जिनकी वर्तमान में कोई बराबरी नहीं है।” “जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) ने हमें पहली बार लंबे समय से चले आ रहे युग के दौरान इन विशाल आकाशगंगाओं को देखने में सक्षम बनाया है जब वे उत्पन्न हुईं और गिर गईं।”
सह-प्रमुख लेखक डॉ. ने कहा, “पहले के अवलोकनों के आधार पर, हम जानते थे कि यह आकाशगंगा बुझी हुई अवस्था में थी: यह अपने आकार को देखते हुए कई तारे नहीं बना रही है, और हमें उम्मीद है कि ब्लैक होल और तारे के निर्माण के अंत के बीच एक संबंध है।” कैंब्रिज के कावली इंस्टीट्यूट फॉर कॉस्मोलॉजी से फ्रांसेस्को डी’यूजेनियो। “हालाँकि, वेब तक, हम उस लिंक की पुष्टि करने के लिए इस आकाशगंगा का पर्याप्त विस्तार से अध्ययन नहीं कर पाए हैं, और हमें नहीं पता है कि यह बुझी हुई अवस्था अस्थायी है या स्थायी है।”
“प्रारंभिक ब्रह्मांड में, अधिकांश आकाशगंगाएँ बहुत सारे तारे बना रही हैं, इसलिए इस अवधि में इतनी विशाल मृत आकाशगंगा को देखना दिलचस्प है,” कावली इंस्टीट्यूट फॉर कॉस्मोलॉजी के सह-लेखक प्रोफेसर रॉबर्टो मैओलिनो ने कहा। “अगर इसके पास इस विशाल आकार तक पहुंचने के लिए पर्याप्त समय होता, तो तारे के निर्माण को रोकने वाली जो भी प्रक्रिया होती, वह अपेक्षाकृत जल्दी हो जाती।”
पाब्लो की आकाशगंगा को कभी-कभी कहा जाता है ‘नीला डला,’ आकाशगंगाओं का एक वर्ग जो केवल प्रारंभिक ब्रह्मांड में मौजूद माना जाता था। ब्लू नगेट्स विशाल और बेहद कॉम्पैक्ट हैं, और खगोलविदों का मानना है कि वे आधुनिक शांत आकाशगंगाओं के अग्रदूत हैं जिन्हें ‘कहा जाता है’लाल डली.’ ब्लू नगेट्स ‘गैस-समृद्ध संघनन’ का अनुभव कर रहे हैं। इसका मतलब है कि तारा निर्माण का एक केंद्रीय विस्फोट है जो डिस्क अस्थिरता या गैस-समृद्ध प्रमुख विलय से प्रेरित है। उस विस्फोट के बाद शमन होता है, जो एक लाल डली आकाशगंगा छोड़ता है।
“जैसा कि हम दिखाएंगे, जीएस-10578, इसके बजाय, पहले से ही शमन के एक उन्नत चरण में एक लाल डला है,” लेखक लिखते हैं। वे बताते हैं कि यह कई कम द्रव्यमान वाली उपग्रह आकाशगंगाओं के साथ विलय कर रहा है और “इसके एसएमबीएच से शक्तिशाली, इजेक्टिव फीडबैक मिल रहा है।”
शोधकर्ताओं का कहना है कि उनके पास प्रत्यक्ष प्रमाण है कि एजीएन फीडबैक शुरुआती आकाशगंगाओं में तारे के निर्माण को रोक सकता है। अन्य दूरबीनों के साथ पिछले अवलोकनों से पता चलता है कि आकाशगंगाओं में गैस की तेजी से बहने वाली हवाएँ हैं। वह गैस गर्म है, जिससे इसे देखना आसान हो जाता है, लेकिन यह इस बात का सबूत नहीं देता है कि एसएमबीएच और एजीएन तारे के निर्माण को रोक सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि गैस गर्म है, और तारे ठंडी, सघन गैस से बनते हैं।
पाब्लो की गैलेक्सी भी अलग नहीं है. यह आकाशगंगा से पूरी तरह बाहर निकलने के लिए पर्याप्त वेग से बड़ी मात्रा में गर्म गैस को बाहर निकाल रहा है। एसएमबीएच और उसके एजीएन गैस को बाहर धकेल रहे हैं।
लेकिन JWST ने इन नई टिप्पणियों में अंतर पैदा किया। इसने ठंडी गैस से बनी बाहर बहने वाली हवा का एक नया घटक देखा। ठंडी गैस प्रकाश उत्सर्जित नहीं करती है, लेकिन JWST बेहद संवेदनशील है और पृष्ठभूमि में दूर की आकाशगंगाओं से प्रकाश को अवरुद्ध करने के तरीके से इसका पता लगा सकता है। गंभीर रूप से, ठंडी गैस के बिना, एक आकाशगंगा तारे बनाने के लिए संघर्ष करती है और बुझ जाती है।
एजीएन द्वारा संचालित हवाओं द्वारा निष्कासित गैस की मात्रा नए तारे बनाने के लिए आवश्यक मात्रा से अधिक है।
“हमें अपराधी मिल गया,” डी’यूजेनियो ने कहा। “ब्लैक होल इस आकाशगंगा को मार रहा है और इसे निष्क्रिय रख रहा है, ‘भोजन’ के स्रोत को काटकर आकाशगंगा को नए तारे बनाने की ज़रूरत है।”
ये रोमांचक परिणाम हैं, लेकिन लेखक सावधान करते हैं कि यह केवल एक आकाशगंगा है। लेखक अपने शोध में बताते हैं, “जीएस-10578 यह अध्ययन करने का एक अनूठा अवसर प्रस्तुत करता है कि ब्रह्मांड में सबसे विशाल आकाशगंगाएँ कैसे बनीं और शांत रहीं।” “भले ही हम किसी एक लक्ष्य से सामान्य निष्कर्ष नहीं निकाल सकते हैं, हम दिखाते हैं कि एजीएन फीडबैक उच्च वेग और उच्च द्रव्यमान लोडिंग के साथ तटस्थ-गैस बहिर्वाह को शक्ति देने में सक्षम है, जो इसके ठंडे-गैस ईंधन को हटाकर स्टार गठन को बाधित करने के लिए पर्याप्त है।”
अभी भी बकाया प्रश्न हैं। पाब्लो की आकाशगंगा के समान अन्य आकाशगंगाएँ भी दर्शाती हैं कि ठंडी गैस की बहिर्वाह हवाएँ आकाशगंगाओं के शमन की कुंजी हो सकती हैं। लेखक लिखते हैं, “एजीएन के साथ ये बहिर्वाह वास्तव में कैसे जुड़े हैं, यह अभी तक स्पष्ट नहीं है।” वे समझाते हैं कि केवल समान आकाशगंगाओं की जनगणना ही हमें बता सकती है कि क्या तारा बनाने वाली गैस के ये मजबूत उत्सर्जन शमन के लिए एक महत्वपूर्ण तंत्र हैं या गैस का उत्सर्जन केवल एपिसोडिक है।
JWST ने बुझी हुई आकाशगंगाओं के बारे में एक और उत्कृष्ट प्रश्न का भी उत्तर दिया। हमारे सैद्धांतिक मॉडलों से पता चला है कि जब किसी आकाशगंगा में तारे का निर्माण रुक जाता है, तो यह एक अशांत घटना थी जिसने आकाशगंगा के आकार को हिंसक रूप से नष्ट कर दिया था। पाब्लो की आकाशगंगा अभी भी एक अछूती आकाशगंगा के आलीशान डिस्क-आकार को प्रदर्शित करती है। इसके सितारे एक समान, पूर्वानुमानित तरीके से आगे बढ़ रहे हैं।
JWST बिल्कुल वैसे ही काम कर रहा है जैसा कि इरादा था। प्राचीन ब्रह्मांड को सामने लाकर, यह खगोल विज्ञान, खगोल भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान में कई दीर्घकालिक प्रश्नों का उत्तर दे रहा है।
“हम जानते थे कि ब्लैक होल का आकाशगंगाओं पर व्यापक प्रभाव पड़ता है, और शायद यह आम बात है कि वे तारे का निर्माण रोक देते हैं, लेकिन वेब तक, हम सीधे तौर पर इसकी पुष्टि करने में सक्षम नहीं थे,” मैओलिनो ने कहा। “यह एक और तरीका है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड का अध्ययन करने की हमारी क्षमता और यह कैसे विकसित हुआ, इस मामले में वेब एक बड़ी छलांग है।”
