समय से दाएं से बाएं चलने के साथ, यह दृश्य ब्रह्मांड के कॉस्मिक डॉन के बाद तटस्थ हाइड्रोजन की धुंध से बाहर पहले तारों के गठन को दर्शाता है।
(छवि: © नासा / एसटीएससीआई)
पॉल सटर ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी में एक खगोल भौतिकीविद् और COSI विज्ञान केंद्र के मुख्य वैज्ञानिक हैं। सटर एस्क अ स्पेसमैन और स्पेस रेडियो की मेजबानी भी करता है, और दुनिया भर में एस्ट्रोटर्फ का नेतृत्व करता है। सटर ने इस लेख को स्पेस.कॉम के एक्सपर्ट वॉयस: ओप-एड एंड इनसाइट्स में योगदान दिया।
ब्रह्मांड के अध्ययन के पिछले सौ वर्षों में शायद सबसे बड़ा रहस्योद्घाटन है कि हमारा घर समय के साथ बदलता और विकसित होता है। और न केवल मामूली, नगण्य तरीके जैसे सितारों के बारे में आगे बढ़ना, गैस बादलों को संपीड़ित करना और बड़े पैमाने पर तारे तबाही में मरना। नहीं, हमारे पूरे ब्रह्मांड ने अपने मौलिक चरित्र को एक बार से अधिक दूर के अतीत में बदल दिया है, पूरी तरह से एक वैश्विक स्तर पर अपनी आंतरिक स्थिति को बदल दिया है - अर्थात, सार्वभौमिक पैमाने पर।
उदाहरण के लिए, तथ्य यह है कि एक समय में धूमिल, बीमार अतीत को याद किया, वहाँ कोई सितारे नहीं थे।
पहले प्रकाश से पहले
हम इस साधारण तथ्य को जानते हैं कि कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) के अस्तित्व के कारण, कमजोर लेकिन लगातार विकिरण का स्नान जो पूरे ब्रह्मांड को भिगोता है। यदि आप एक यादृच्छिक फोटॉन (प्रकाश का एक सा) का सामना करते हैं, तो यह सीएमबी से एक अच्छा मौका है - यह प्रकाश ब्रह्मांड में सभी विकिरण का 99.99 प्रतिशत से अधिक लेता है। जब ब्रह्मांड सिर्फ 270,000 साल पुराना था, तब से यह एक बचा हुआ अवशेष है, और एक गर्म, रोइंग प्लाज्मा से एक तटस्थ सूप (कोई सकारात्मक या नकारात्मक चार्ज के साथ) में संक्रमण होता है। उस संक्रमण ने श्वेत-गर्म विकिरण जारी किया, जो 13.8 बिलियन वर्षों के दौरान, माइक्रोवेव में ठंडा और फैला हुआ था, जिससे हमें वह पृष्ठभूमि प्रकाश प्राप्त हुआ जिसे हम आज पहचान सकते हैं। [कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड: बिग बैंग रेलिक एक्सप्लॉइड (इन्फोग्राफिक)]
सीएमबी की रिहाई के समय, ब्रह्मांड अपनी वर्तमान मात्रा का दस लाखवां हिस्सा था और हजारों डिग्री गर्म था। यह भी लगभग पूरी तरह से एक समान था, जिसमें घनत्व अंतर 100,000 में 1 भाग से अधिक नहीं था।
तो, वास्तव में एक राज्य नहीं जहां सितारे खुशी से मौजूद हो सकते हैं।
द डार्क एग्स
सीएमबी की रिहाई के बाद के लाखों वर्षों में (खगोल विज्ञान के क्षेत्रों में "पुनर्संयोजन" के रूप में जाना जाता है, यहां तक कि पहले के युगों की एक ऐतिहासिक गलतफहमी के कारण), ब्रह्मांड एक विषम स्थिति में था। श्वेत-गर्म विकिरण का लगातार स्नान था, लेकिन यह विकिरण जल्दी से ठंडा हो रहा था, क्योंकि ब्रह्मांड ने अपने विस्तार को जारी रखा। बेशक, डार्क मैटर था, अपने काम से काम रखने का। और अब तटस्थ गैस थी, लगभग पूरी तरह से हाइड्रोजन और हीलियम, अंत में विकिरण के साथ अपने संघर्षों से मुक्त और इसे प्रसन्न करने के लिए स्वतंत्र था।
और यह करने में प्रसन्नता थी कि जितना संभव हो सके खुद के साथ घूमने के लिए। शुक्र है, यह बहुत कठिन काम नहीं था: अत्यधिक प्रारंभिक ब्रह्मांड में, सूक्ष्म क्वांटम उतार-चढ़ाव घनत्व में केवल छोटे अंतर बनने के लिए बढ़े (और ऐसा क्यों हुआ एक और दिन के लिए एक कहानी है)। इन छोटे घनत्व के अंतरों ने अधिक ब्रह्मांडीय विस्तार को प्रभावित नहीं किया, लेकिन उन्होंने उस तटस्थ हाइड्रोजन के जीवन को प्रभावित किया। कोई भी एक पैच जो औसत से थोड़ा सघन था - एक छोटे से छोटे से भी - उसके पड़ोसियों पर थोड़ा मजबूत गुरुत्वाकर्षण खिंचाव था। उस बढ़ाया पुल ने पार्टी में शामिल होने के लिए और अधिक गैस को प्रोत्साहित किया, जिसने गुरुत्वाकर्षण टग को बढ़ाया, जिससे और भी पड़ोसियों और इतने पर प्रोत्साहित किया गया।
एक हाउस पार्टी में लाउड म्यूज़िक की तरह अधिक रिवलर्स को प्रोत्साहित करने के लिए सायरन गीत के रूप में अभिनय करते हुए, लाखों वर्षों में समृद्ध गैस अधिक समृद्ध हुई और खराब गैस खराब हो गई। सरल गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से, छोटे घनत्व के अंतर में वृद्धि हुई, जो पदार्थ के पहले बड़े पैमाने पर ढेर का निर्माण करते हैं और अपने आसपास के वातावरण को खाली करते हैं।
"ब्रह्मांडीय भोर" टूट जाता है
कहीं, किसी जगह, तटस्थ हाइड्रोजन का कुछ हिस्सा भाग्यशाली मिला। अपने आप में अत्यधिक परतों पर जमा परतें, अंतरतम कोर एक महत्वपूर्ण तापमान और घनत्व तक पहुंच गया, परमाणु नाभिक को एक जटिल पैटर्न में एक साथ मजबूर कर दिया, परमाणु संलयन में प्रज्वलित और कच्चे माल को हीलियम में परिवर्तित कर दिया। उस क्रूर प्रक्रिया ने थोड़ी ऊर्जा भी जारी की, और एक फ्लैश में पहले स्टार का जन्म हुआ।
बिग बैंग के पहले दर्जन मिनटों के बाद पहली बार हमारे ब्रह्मांड में परमाणु प्रतिक्रियाएं हुईं। प्रकाश के नए स्रोतों ने, ब्रह्मांड को इंगित करते हुए, विकिरण के साथ एक बार-खाली voids को भर दिया। लेकिन हम निश्चित रूप से निश्चित नहीं हैं कि यह महत्वपूर्ण घटना कब घटित हुई; इस युग के अवलोकन अत्यधिक कठिन हैं। एक के लिए, विशाल ब्रह्माण्ड संबंधी दूरियां हमारी सबसे शक्तिशाली दूरबीनों को भी उस पहली रोशनी को देखने से रोकती हैं। इससे भी बुरा यह है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड लगभग पूरी तरह से तटस्थ था, और तटस्थ गैस पहले स्थान पर बहुत अधिक प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करती है। यह तब तक नहीं है जब तक सितारों की कई पीढ़ियां खुद को एक साथ जोड़कर आकाशगंगाओं का निर्माण नहीं कर सकती हैं, जिससे हम इस महत्वपूर्ण युग का मंद संकेत भी प्राप्त कर सकें।
हमें संदेह है कि पहले सितारे ब्रह्मांड के पहले कुछ सौ मिलियन वर्षों के भीतर कहीं बने थे। यह बहुत बाद में नहीं है कि हमारे पास आकाशगंगाओं के प्रत्यक्ष अवलोकन हैं, सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक और यहां तक कि आकाशगंगाओं के समूहों की शुरुआत - ब्रह्मांड में सबसे विशाल संरचनाएं अंततः उत्पन्न होती हैं। कुछ समय पहले उनके पहले सितारों को आना था, लेकिन बहुत जल्दी नहीं, क्योंकि शिशु ब्रह्मांड की विषम परिस्थितियों ने उनके गठन को रोक दिया था।
क्षितिज के परे
यद्यपि आगामी जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप उत्कृष्ट सटीकता के साथ प्रारंभिक आकाशगंगाओं को इंगित कर सकेगा, लेकिन प्रारंभिक ब्रह्मांड पर डेटा का खजाना प्रदान करता है, दूरबीन का संकीर्ण क्षेत्र हमें इस युग की पूरी तस्वीर नहीं देगा। वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि जल्द से जल्द आकाशगंगाओं में से कुछ में बहुत पहले सितारों के अवशेष हो सकते हैं - या यहां तक कि खुद सितारों - लेकिन हमें इंतजार करना होगा और (शाब्दिक रूप से) देखना होगा।
ब्रह्मांडीय भोर को अनलॉक करने का दूसरा तरीका तटस्थ हाइड्रोजन के एक आश्चर्यजनक quirk के माध्यम से है। जब इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन की क्वांटम गति बेतरतीब ढंग से फ्लिप होती है, तो हाइड्रोजन एक बहुत विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के विकिरण का उत्सर्जन करता है: 21 सेंटीमीटर। यह विकिरण हमें अपने आधुनिक दिन मिल्की वे में तटस्थ हाइड्रोजन की जेब से बाहर निकलने की अनुमति देता है, लेकिन लौकिक भोर युग के लिए चरम दूरी पूरी तरह से एक अलग चुनौती पेश करती है।
परेशानी यह है कि ब्रह्मांड उस लंबे समय से मृत युग के बाद से विस्तारित हो गया है, जिससे सभी अंतःक्रियात्मक विकिरण लंबे समय तक तरंग दैर्ध्य तक फैलते हैं। आजकल, उस प्राइमर्डियल न्यूट्रल हाइड्रोजन सिग्नल में लगभग 2 मीटर की वेवलेंथ होती है, जो सिग्नल को रेडियो बैंड में मजबूती से रखती है। और ब्रह्मांड में कई अन्य चीजें - सुपरनोवा, गांगेय चुंबकीय क्षेत्र, उपग्रह - समान आवृत्तियों पर काफी जोर से हैं, ब्रह्मांड के प्रारंभिक वर्षों से बेहोश संकेत को देखते हुए।
दुनिया भर में कई मिशन हैं जो उस रसदार लौकिक संकेत पर घर करने की कोशिश कर रहे हैं, वर्तमान कैकोफ़ोनी से अपनी प्राइमर्डियल कानाफूसी खोदते हैं, और पहले तारों के जन्म को प्रकट करते हैं। लेकिन अभी के लिए, हमें बस इंतजार करना होगा और सुनना होगा।
प्रकरण को सुनकर और जानें "लौकिक भोर कौन से जागते हैं?" एक अंतरिक्ष यात्री पॉडकास्ट पर, आईट्यून्स पर और वेब पर http://www.askaspaceman.com पर उपलब्ध है। इस टुकड़े के लिए नेतृत्व करने वाले प्रश्नों के लिए जॉइस एस का धन्यवाद! ट्विटर पर #AskASpaceman का उपयोग करके या पॉल @ पॉलमैटसटर और facebook.com/PaulMattSutter का उपयोग करके अपना प्रश्न पूछें। हमें @Spacedotcom, फेसबुक और Google+ पर फॉलो करें। Space.com पर मूल लेख।
