चित्र साभार: NASA
खगोलविदों जो प्रारंभिक ब्रह्मांड का अध्ययन करना चाहते हैं, एक मौलिक समस्या का सामना करते हैं। "अंधेरे युग" के दौरान मौजूद पहले सितारों को प्रकाश में लाने के लिए आप कैसे देखते हैं? सिद्धांतकार अब्राहम लोएब और मतिस ज़ालारिरिआगा (हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिज़िक्स) ने एक समाधान खोजा है। उन्होंने गणना की कि खगोलविदों ने शुरुआती ब्रह्मांड में पहले परमाणुओं का पता लगा सकते हैं, जो उनके द्वारा डाली गई छाया की तलाश में हैं।
छाया को देखने के लिए, एक पर्यवेक्षक को कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) का अध्ययन करना चाहिए - पुनर्संयोजन के युग से बचा हुआ विकिरण। जब ब्रह्मांड लगभग 370,000 वर्ष पुराना था, तो यह इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को एकजुट करने के लिए पर्याप्त ठंडा हो गया, तटस्थ हाइड्रोजन परमाणुओं में पुनर्संयोजन और बिग बैंग से अवशेष सीएमबी विकिरण को पिछले 13 बिलियन वर्षों से ब्रह्मांड में लगभग बेमिसाल यात्रा करने की अनुमति दी।
समय के साथ, सीएमबी के कुछ फोटोन हाइड्रोजन गैस के गुच्छों का सामना करते थे और अवशोषित हो जाते थे। कम फोटॉनों वाले क्षेत्रों की तलाश करके - वे क्षेत्र जो हाइड्रोजन द्वारा छायांकित हैं - खगोलविद बहुत प्रारंभिक ब्रह्मांड में पदार्थ के वितरण को निर्धारित कर सकते हैं।
लोब ने कहा, "माइक्रोवेव आकाश पर अंकित भारी मात्रा में जानकारी है जो हमें ब्रह्मांड की प्रारंभिक स्थितियों के बारे में बता सकती है।"
मुद्रास्फीति और डार्क मैटर
सीएमबी फोटॉनों को अवशोषित करने के लिए, हाइड्रोजन तापमान (विशेष रूप से इसकी उत्तेजना तापमान) को सीएमबी विकिरण के तापमान से कम होना चाहिए - ऐसी स्थितियां जब ब्रह्मांड 20 से 100 मिलियन वर्ष पुराना था (ब्रह्मांड की आयु: 13.7 बिलियन वर्ष)। संयोग से, यह किसी भी सितारों या आकाशगंगाओं के गठन से पहले भी ठीक है, तथाकथित "अंधेरे युग" में एक अनूठी खिड़की खोलना।
सीएमबी छाया का अध्ययन करने से खगोलविदों को विल्किंसन माइक्रोवेव एनीसोट्रॉफी जांच (डब्ल्यूएमएपी) उपग्रह जैसे उपकरणों का उपयोग करने की तुलना में बहुत छोटी संरचनाओं का निरीक्षण करने की अनुमति मिलती है। छाया तकनीक हाइड्रोजन क्लंप का पता लगा सकती है, जो वर्तमान ब्रह्मांड में 30,000 प्रकाश-वर्ष या प्राइमरी ब्रह्मांड में केवल 300 प्रकाश-वर्ष के बराबर है। (ब्रह्मांड के विस्तार के साथ यह पैमाना बड़ा हो गया है।) इस तरह का रिज़ॉल्यूशन WMAP के रिज़ॉल्यूशन से 1000 गुना बेहतर है।
“यह विधि बहुत प्रारंभिक ब्रह्मांड की भौतिकी में एक खिड़की प्रदान करती है, अर्थात् मुद्रास्फीति का युग जिसके दौरान पदार्थ के वितरण में उतार-चढ़ाव का उत्पादन किया गया माना जाता है। इसके अलावा, हम यह निर्धारित कर सकते हैं कि क्या न्यूट्रिनोस या कुछ अज्ञात प्रकार के कण ब्रह्मांड में 'डार्क मैटर' की मात्रा में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं। ये सवाल - महंगाई के दौर में क्या हुआ और डार्क मैटर क्या है - आधुनिक ब्रह्माण्ड विज्ञान में प्रमुख समस्याएं हैं जिनके जवाब ब्रह्मांड की प्रकृति में मूलभूत अंतर्दृष्टि पैदा करेंगे, ”लोएब ने कहा।
एक अवलोकन संबंधी चुनौती
हाइड्रोजन परमाणु 21 सेंटीमीटर (8 इंच) के विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर सीएमबी फोटोन को अवशोषित करते हैं। ब्रह्माण्ड का विस्तार तरंग दैर्ध्य को एक घटना में फैलाता है जिसे रेडशिफ्टिंग कहा जाता है (क्योंकि एक लम्बी तरंग दैर्ध्य लाल होती है)। इसलिए, प्रारंभिक ब्रह्मांड से 21-सेमी अवशोषण का निरीक्षण करने के लिए, खगोलविदों को विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के रेडियो भाग में 6 से 21 मीटर (20 से 70 फीट) की लंबी तरंग दैर्ध्य को देखना होगा।
रेडियो तरंग दैर्ध्य पर सीएमबी छाया का अवलोकन अग्रभूमि आकाश के स्रोतों के हस्तक्षेप के कारण मुश्किल होगा। सटीक डेटा इकट्ठा करने के लिए, खगोलविदों को अगली पीढ़ी के रेडियो दूरबीनों, जैसे कि लो फ्रिक्वेंसी एरे (LOFAR) और स्क्वायर किलोमीटर एरे (SKA) का उपयोग करना होगा। यद्यपि अवलोकन एक चुनौती होगी, लेकिन संभावित अदायगी महान है।
"वहाँ से बाहर निकाली जाने की प्रतीक्षा में जानकारी की एक सोने की खान है। हालांकि इसकी पूरी पहचान प्रयोगात्मक रूप से चुनौतीपूर्ण हो सकती है, यह जानना फायदेमंद है कि यह मौजूद है और हम निकट भविष्य में इसे मापने का प्रयास कर सकते हैं।
यह शोध भौतिक समीक्षा पत्रों के आगामी अंक में प्रकाशित किया जाएगा, और वर्तमान में http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312134 पर ऑनलाइन उपलब्ध है।
कैम्ब्रिज, मास में मुख्यालय। हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स स्मिथसोनियन एस्ट्रोफिजिकल ऑब्जर्वेटरी और हार्वर्ड कॉलेज ऑब्जर्वेटरी के बीच एक संयुक्त सहयोग है। छह अनुसंधान प्रभागों में आयोजित CfA के वैज्ञानिकों ने ब्रह्मांड की उत्पत्ति, विकास और अंतिम भाग्य का अध्ययन किया।
मूल स्रोत: हार्वर्ड CfA समाचार रिलीज़
