सुबारू मोस्ट डिस्टैंट गैलेक्सी को ढूँढता है

12.88 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर स्थित हवाई में शक्तिशाली सबारू टेलीस्कोप ने अब तक की सबसे दूर की आकाशगंगा को देखा है - यह बिग बैंग के केवल 780 मिलियन वर्ष बाद है। वस्तुओं को देखना बहुत कठिन है, न केवल इसमें शामिल महान दूरी के कारण, बल्कि इसलिए कि ब्रह्माण्ड का अधिकांश भाग तटस्थ हाइड्रोजन से अस्पष्ट था। इसके बाद ही स्टार्स ने इस न्यूट्रल हाइड्रोजन को निकालना शुरू किया, जिससे यूनिवर्स पारदर्शी हो गई।

हवाई में सबारू टेलीस्कोप का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने ब्रह्मांड में सबसे दूर की ज्ञात आकाशगंगा को खोजने के लिए किसी भी अन्य खगोलविदों की तुलना में 60 मिलियन वर्ष आगे देखा है। ऐसा करने के लिए, वे सबसे दूर और सबसे पहले ज्ञात आकाशगंगाओं को खोजने के लिए सुबारू के रिकॉर्ड को बनाए रखते हैं। उनकी सबसे हालिया खोज I0K-1 नामक एक आकाशगंगा की है जो इतनी दूर स्थित है कि खगोलविद इसे देख रहे हैं क्योंकि यह 12.88 अरब साल पहले दिखाई दिया था।

यह खोज, जापान के राष्ट्रीय खगोलीय वेधशाला (NAOJ) के मसानोरी Iye द्वारा की गई टिप्पणियों पर आधारित है, टोक्यो विश्वविद्यालय के काज़ुकी ओटा, NAOJ के नोबुनेरी काशीकावा, और अन्य कि ब्रह्मांड अस्तित्व में आने के बाद केवल 780 मिलियन साल बाद आकाशगंगाओं का अस्तित्व था। प्राथमिक कणों के गर्म सूप के रूप में लगभग 13.66 अरब साल पहले।

इस आकाशगंगा से प्रकाश का पता लगाने के लिए, खगोलविदों ने उम्मीदवार दूर की आकाशगंगाओं की तलाश के लिए एक विशेष फिल्टर के साथ निर्मित सुबारू टेलीस्कोप के सुप्रिम-कैम कैमरे का उपयोग किया। उन्हें 41,533 वस्तुएं मिलीं, और उन लोगों ने सुबारू पर फेंट ऑब्जेक्ट कैमरा और स्पेक्ट्रोग्राफ (एफओसीएएस) का उपयोग करके आगे के अध्ययन के लिए दो उम्मीदवार आकाशगंगाओं की पहचान की। उन्होंने पाया कि दोनों के उज्जवल IOK-1 की 6.964 की रेडशिफ्ट है, जो इसकी 12.88 बिलियन-प्रकाश-वर्ष की दूरी की पुष्टि करती है।

यह खोज खगोलविदों को चुनौती देती है कि बिग बैंग के बाद 780 और 840 मिलियन वर्षों के बीच क्या हुआ था। IOK-1 नए अध्ययन में केवल दो आकाशगंगाओं में से एक है जो इस दूरवर्ती युग से संबंधित हो सकती है। बिग बैंग के 840 मिलियन साल बाद की खोज की गई आकाशगंगाओं की संख्या को देखते हुए, अनुसंधान टीम ने इस दूरी पर छह आकाशगंगाओं के रूप में कई खोजने की उम्मीद की थी। IOK-1 जैसी वस्तुओं की तुलनात्मक दुर्लभता का मतलब है कि ब्रह्मांड 60 मिलियन वर्षों में बदल गया होगा जो दो युगों को अलग करता है।

जो कुछ हुआ उसकी सबसे रोमांचक व्याख्या यह है कि हम खगोलविदों को ज्ञात एक घटना को ब्रह्मांड के पुनर्मिलन के रूप में देख रहे हैं। इस मामले में, बिग बैंग के 780 मिलियन साल बाद, ब्रह्मांड में अभी भी पर्याप्त तटस्थ हाइड्रोजन था, जो अपने गर्म युवा सितारों द्वारा उत्पादित प्रकाश को अवशोषित करके युवा आकाशगंगाओं के हमारे विचार को अवरुद्ध कर सकता था। साठ मिलियन साल बाद, शेष तटस्थ हाइड्रोजन को आयनित करने के लिए पर्याप्त गर्म युवा सितारे थे, जिससे ब्रह्मांड पारदर्शी हो गया और हमें उनके सितारों को देखने की अनुमति मिली।

परिणामों की एक अन्य व्याख्या में कहा गया है कि बिग बैंग के बाद 780 मिलियन वर्ष बाद 60 मिलियन वर्ष की तुलना में कम बड़ी और उज्ज्वल युवा आकाशगंगाएं थीं। इस मामले में, 12.88 बिलियन साल पहले की तुलना में अधिकांश पुनर्मिलन हुआ होगा।

कोई फर्क नहीं पड़ता कि कौन सी व्याख्या अंत में प्रबल होती है, खोज संकेत देती है कि खगोलविद अब ब्रह्मांड के "डार्क एज" से प्रकाश की खुदाई कर रहे हैं। यह वह युग है जब सितारों और आकाशगंगाओं की पहली पीढ़ी अस्तित्व में आई थी, और एक युग जो खगोलविदों को अब तक देखने में सक्षम नहीं हुआ है।

पृष्ठभूमि की जानकारी:

विशेष फिल्टर का उपयोग करते हुए प्रारंभिक ब्रह्मांड का पुरातत्व
नवजात आकाशगंगाओं में व्यापक पैमाने पर तारे होते हैं। हेवियर सितारों में उच्च तापमान होता है, और पराबैंगनी विकिरण का उत्सर्जन होता है जो पास के गैस को गर्म और आयनित करता है। जैसे ही गैस ठंडी होती है, यह अतिरिक्त ऊर्जा को विकीर्ण कर देती है ताकि यह एक तटस्थ अवस्था में लौट सके। इस प्रक्रिया में, हाइड्रोजन हमेशा 121.6 नैनोमीटर पर प्रकाश उत्सर्जित करेगा, जिसे लाइमैन-अल्फा रेखा कहा जाता है। कई गर्म तारों वाली किसी भी आकाशगंगा को इस तरंग दैर्ध्य पर तेज चमकना चाहिए। यदि तारे एक ही बार में बनते हैं, तो सबसे चमकीले तारे 10 से 100 मिलियन वर्षों तक लाइमैन-अल्फा उत्सर्जन पैदा कर सकते हैं।

ब्रह्मांड में शुरुआती समय में मौजूद IOK-1 जैसी आकाशगंगाओं का अध्ययन करने के लिए, खगोलविदों को लिमन-अल्फा प्रकाश की खोज करनी चाहिए जो ब्रह्मांड के विस्तारित होते ही तरंग दैर्ध्य तक फैल गया और फिर से लाल हो गया। हालांकि, 700 नैनोमीटर से अधिक लंबे तरंगदैर्ध्य पर, खगोलविदों को पृथ्वी के अपने वायुमंडल में OH अणुओं से अग्रभूमि उत्सर्जन से निपटना पड़ता है जो दूर की वस्तुओं से बेहोश उत्सर्जन में हस्तक्षेप करते हैं।

दूर की आकाशगंगाओं से बेहोश प्रकाश का पता लगाने के लिए, अनुसंधान टीम वेवलेंग्थ पर देख रही थी जहाँ 711, 816, और 921 नैनोमीटर की खिड़कियों के माध्यम से पृथ्वी का वायुमंडल बहुत अधिक चमक नहीं रहा है। ये खिड़कियां क्रमशः 4.8, 5.7, और 6.6 की रेडशिफ्ट के साथ आकाशगंगाओं से रिम्शिफ्टेड लिमन-अल्फा उत्सर्जन के अनुरूप हैं। ये संख्या बताती है कि ब्रह्मांड की तुलना में अब कितना छोटा है, और बिग बैंग के बाद 1.26 बिलियन वर्ष, 1.01 बिलियन वर्ष और 840 मिलियन वर्ष के अनुरूप है। यह शुरुआती ब्रह्मांड की पुरातत्व करने के समान है जिसमें विशेष फिल्टर हैं जो वैज्ञानिकों को एक उत्खनन की विभिन्न परतों में देखने की अनुमति देते हैं।

अपने शानदार नए परिणाम प्राप्त करने के लिए, टीम को केवल 973 नैनोमीटर के आसपास तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश के प्रति संवेदनशील एक फिल्टर विकसित करना पड़ा, जो कि 7.0 के रेडशिफ्ट पर लाइमैन अल्फा उत्सर्जन से मेल खाती है। यह तरंग दैर्ध्य आधुनिक CCDs की सीमा पर है, जो 1000 नैनोमीटर से अधिक तरंगदैर्घ्य पर संवेदनशीलता खो देता है। यह अपनी तरह का एक फिल्टर, जिसे NB973 कहा जाता है, बहुपरत कोटिंग तकनीक का उपयोग करता है, और इसे विकसित करने में दो साल से अधिक समय लगा। न केवल फिल्टर को 973 नैनोमीटर के आसपास केवल तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश पास करना था, बल्कि इसमें टेलीस्कोप के मुख्य फोकस के दृष्टिकोण को समान रूप से कवर करना था। टीम ने एक कंपनी, असाही स्पेक्ट्रा Co.Ltd के साथ काम किया, जिसने सुबारू के फेंट ऑब्जेक्ट कैमरा के साथ उपयोग करने के लिए एक प्रोटोटाइप फ़िल्टर डिजाइन किया, और फिर उस अनुभव को Suprime-Cam के लिए फ़िल्टर बनाने के लिए लागू किया।

द ऑब्जर्वेशन
NB973 फ़िल्टर के साथ अवलोकन 2005 के वसंत के दौरान हुआ। 15 घंटे से अधिक के एक्सपोज़र समय के बाद, प्राप्त डेटा 24.9 की सीमित परिमाण में पहुंच गया। इस छवि में 41,533 ऑब्जेक्ट थे, लेकिन अन्य तरंग दैर्ध्य में ली गई छवियों के साथ तुलना से पता चला कि केवल दो ऑब्जेक्ट केवल NB973 छवि में उज्ज्वल थे। टीम ने निष्कर्ष निकाला कि केवल उन दो वस्तुओं को 7.0 के एक रेडशिफ्ट पर आकाशगंगाएं हो सकती हैं। अगला कदम दो वस्तुओं, IOK-1 और IOK-2 की पहचान की पुष्टि करना था, और टीम ने उन्हें सुबारू दूरबीन पर फेंट ऑब्जेक्ट कैमरा और स्पेक्ट्रोग्राफ (FOCAS) के साथ मनाया। 8.5 घंटे के एक्सपोज़र के समय के बाद, टीम दो वस्तुओं, IOK-1 के उज्जवल से एक उत्सर्जन रेखा का एक स्पेक्ट्रम प्राप्त करने में सक्षम थी। इसके स्पेक्ट्रम ने एक विषम प्रोफाइल दिखाया जो कि एक दूर की आकाशगंगा से लिमन-अल्फा उत्सर्जन की विशेषता है। उत्सर्जन की रेखा 968.2 नैनोमीटर (रेडशिफ्ट 6.964) की तरंग दैर्ध्य पर केंद्रित थी, जो बिग बैंग के बाद 12.88 बिलियन प्रकाश वर्ष और 780 मिलियन वर्षों के समय की दूरी के अनुरूप थी।

दूसरे उम्मीदवार गैलेक्सी की पहचान
IOK-2 की प्रकृति का निर्धारण करने के लिए तीन घंटे के अवलोकन समय का कोई निर्णायक परिणाम नहीं मिला। अनुसंधान दल ने तब से अधिक डेटा प्राप्त कर लिया है जिसका अब विश्लेषण किया जा रहा है। यह संभव है कि IOK-2 एक और दूर की आकाशगंगा हो सकती है, या यह चर चमक के साथ एक वस्तु हो सकती है। उदाहरण के लिए, सुपरनोवा या ब्लैक होल के साथ एक आकाशगंगा सक्रिय रूप से निगलने वाली सामग्री है जो सिर्फ NB973 फ़िल्टर के साथ टिप्पणियों के दौरान उज्ज्वल दिखाई देती है। (अन्य फिल्टर में अवलोकन एक से दो साल पहले किए गए थे।)

द सुबारू डीप फील्ड
सुबारू दूरबीन विशेष रूप से सबसे दूर की आकाशगंगाओं की खोज के लिए उपयुक्त है। दुनिया में सभी 8-10-मीटर-वर्ग दूरबीनों में से, यह मुख्य फोकस पर कैमरा माउंट करने की क्षमता वाला एकमात्र है। टेलीस्कोप ट्यूब के शीर्ष पर मुख्य फोकस, व्यापक क्षेत्र का लाभ है। नतीजतन, सुबारू वर्तमान में सबसे दूर की ज्ञात आकाशगंगाओं की सूची पर हावी है। इनमें से कई आकाश के एक क्षेत्र में हैं, नक्षत्र कोमा बर्नीस की दिशा में सुबारू डीप फील्ड कहलाता है जिसे अनुसंधान टीम ने कई तरंग दैर्ध्य में गहन अध्ययन के लिए चुना।

ब्रह्मांड का प्रारंभिक इतिहास और पहली आकाशगंगाओं का गठन
इस सुबारू सिद्धि को संदर्भ में रखने के लिए, यह समीक्षा करना महत्वपूर्ण है कि हम प्रारंभिक ब्रह्मांड के इतिहास के बारे में क्या जानते हैं। ब्रह्मांड बिग बैंग के साथ शुरू हुआ था, जो लगभग 13.66 बिलियन साल पहले अत्यधिक तापमान और दबाव के एक उग्र अराजकता में हुआ था। इसके पहले तीन मिनट के भीतर, शिशु ब्रह्मांड तेजी से विस्तारित और ठंडा हो गया, जिससे हाइड्रोजन और हीलियम जैसे हल्के तत्वों के नाभिक पैदा हुए लेकिन भारी तत्वों के बहुत कम नाभिक। 380,000 वर्षों में, चीजें लगभग 3,000 डिग्री के तापमान तक ठंडी हो गई थीं। उस समय, इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन तटस्थ हाइड्रोजन बनाने के लिए गठबंधन कर सकते थे।

इलेक्ट्रॉनों के साथ अब परमाणु नाभिक के लिए बाध्य है, प्रकाश इलेक्ट्रॉनों द्वारा बिखरे बिना अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा कर सकता है। हम वास्तव में उस प्रकाश का पता लगा सकते हैं जिसने ब्रह्मांड को वापस अनुमति दी। हालांकि, समय और दूरी के कारण, इसे 1,000 के एक कारक द्वारा बढ़ाया गया है, ब्रह्मांड को विकिरण से भरते हुए हम माइक्रोवेव (जिसे कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड कहा जाता है) का पता लगाते हैं। विल्किंसन माइक्रोवेव अनीसोट्रॉफी जांच (डब्ल्यूएमएपी) अंतरिक्ष यान ने इस विकिरण का अध्ययन किया और इसके डेटा ने खगोलविदों को ब्रह्मांड की आयु की गणना लगभग 13.66 बिलियन वर्षों में करने की अनुमति दी। इसके अलावा, ये डेटा डार्क मैटर और इससे भी अधिक गूढ़ डार्क एनर्जी जैसी चीजों के अस्तित्व का संकेत देते हैं।

खगोलविदों का मानना ​​है कि बिग बैंग के बाद पहले कुछ सौ वर्षों में, ब्रह्मांड ठंडा होना जारी रहा और सितारों और आकाशगंगाओं की पहली पीढ़ी पदार्थ और अंधेरे पदार्थ के घने क्षेत्रों में गठित हुई। इस अवधि को ब्रह्मांड के "डार्क एज" के रूप में जाना जाता है। इन घटनाओं का कोई प्रत्यक्ष अवलोकन अभी तक नहीं हुआ है, इसलिए खगोलविदों ने पहले सितारों और आकाशगंगाओं के गठन को समझने के लिए सैद्धांतिक भविष्यवाणियों और मौजूदा अवलोकन संबंधी साक्ष्यों को एक साथ जोड़ने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग कर रहे हैं।

एक बार जब चमकीले सितारे पैदा होते हैं, तो उनका पराबैंगनी विकिरण पास के हाइड्रोजन परमाणुओं को अलग-अलग इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन में विभाजित करके आयनित कर सकता है। कुछ बिंदु पर, ब्रह्मांड में लगभग सभी तटस्थ हाइड्रोजन को आयनित करने के लिए पर्याप्त उज्ज्वल सितारे थे। इस प्रक्रिया को ब्रह्मांड का पुनर्मिलन कहा जाता है। पुनर्संयोजन का युग ब्रह्मांड के अंधेरे युग के अंत का संकेत देता है। आज आकाशगंगाओं के बीच के अधिकांश हाइड्रोजन आयनित हैं।

पुनर्मूल्यांकन के युग को इंगित करना
खगोलविदों ने अनुमान लगाया है कि ब्रह्मांड के जन्म के बाद 290 से 910 मिलियन वर्षों के बीच कुछ समय बाद पुनर्मिलन हुआ। पुनर्मूल्यांकन के युग की शुरुआत और अंत को इंगित करते हुए यह समझना महत्वपूर्ण है कि ब्रह्मांड कैसे विकसित होता है, और यह ब्रह्मांड विज्ञान और खगोल भौतिकी में गहन अध्ययन का एक क्षेत्र है।

ऐसा प्रतीत होता है कि जैसे-जैसे हम समय के साथ पीछे दिखते हैं, आकाशगंगाओं को दुर्लभ और दुर्लभ होता जाता है। 7.0 की एक रेडशिफ्ट के साथ आकाशगंगाओं की संख्या (जो बिग बैंग के लगभग 780 मिलियन वर्षों के बाद के समय से मेल खाती है) खगोलविदों की तुलना में 6.6 की रेडशिफ्ट (जो बिग बैंग के बाद लगभग 840 मिलियन बार मेल खाती है) की तुलना में छोटी लगती है। । चूँकि 7.0 की एक रेडशिफ्ट में ज्ञात आकाशगंगाओं की संख्या अभी भी छोटी है (केवल एक!) यह मजबूत स्टेटिक तुलना करना मुश्किल है। हालांकि, यह संभव है कि उच्च रेडशिफ्ट पर आकाशगंगाओं की संख्या में कमी तटस्थ हाइड्रोजन की उपस्थिति के कारण होती है जो उच्च रेडशिफ्ट में आकाशगंगाओं से लिमैन-अल्फा उत्सर्जन को अवशोषित करते हैं। यदि आगे के शोध इस बात की पुष्टि कर सकते हैं कि समान आकाशगंगाओं की संख्या घनत्व 6.6 और 7.0 की कमी के बीच घट जाती है, तो इसका मतलब यह हो सकता है कि IOK-1 ब्रह्मांड के पुनर्मिलन के समय के दौरान मौजूद था।

इन परिणामों को 14 सितंबर, 2006 को नेचर के संस्करण में प्रकाशित किया जाएगा।

मूल स्रोत: सुबारू समाचार रिलीज़