सबसे उन्नत दूरबीनों के लिए धन्यवाद, आज खगोलविद यह देख सकते हैं कि बिग बैंग के लगभग 800 मिलियन वर्ष बाद 13 अरब साल पहले कैसी वस्तुएं दिखती थीं। दुर्भाग्य से, वे अभी भी ब्रह्मांड के परदे को भेदने में असमर्थ हैं अंधकार युग , एक अवधि जो बिग बैंग के बाद 370,000 से 1 अरब साल तक चली, जहां ब्रह्मांड प्रकाश-अस्पष्ट तटस्थ हाइड्रोजन से ढका हुआ था। इस वजह से, हमारी दूरबीनें यह नहीं देख सकतीं कि बिग बैंग के 100 से 500 मिलियन वर्ष बाद पहले तारे और आकाशगंगाएँ कब बनीं।
इस अवधि को के रूप में जाना जाता है कॉस्मिक डॉन और खगोलविदों के लिए ब्रह्माण्ड संबंधी सर्वेक्षणों की 'अंतिम सीमा' का प्रतिनिधित्व करता है। यह नवंबर, नासा की अगली पीढ़ी जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) अंतत: अंतरिक्ष में प्रक्षेपित होगा। इसकी संवेदनशीलता और उन्नत इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स के लिए धन्यवाद,वेबआकाशगंगाओं के जन्म को देखने में सक्षम पहली वेधशाला होगी। एक के अनुसार नया अध्ययन Université de Genève, Switzerland से, Cosmic Dawn को देखने की क्षमता आज के महानतम ब्रह्माण्ड संबंधी रहस्यों का उत्तर प्रदान करेगी।
शोध का नेतृत्व डॉ. हम्सा पद्मनाभन, एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी और यूनिवर्सिटि डे जेनेव में सहयोगात्रि वैज्ञानिक II ने किया था। वह स्विस नेशनल साइंस फाउंडेशन (एसएनएसएफ) की प्रमुख अन्वेषक और 2017 . की प्राप्तकर्ता भी हैं महत्वाकांक्षा अनुदान (एसएनएसएफ द्वारा प्रदान की गई अनुसंधान निधि) उसकी स्वतंत्र परियोजना के लिए, शीर्षक' ब्रह्मांड की जांच: पुनर्मिलन और उससे आगे के माध्यम से । '
देखने योग्य ब्रह्मांड के विकास का एक आरेख। श्रेय: NASA/चेरकाश
आज के खगोलविदों और ब्रह्मांड विज्ञानियों के लिए, कॉस्मिक डॉन को देखने की क्षमता सबसे स्थायी ब्रह्मांडीय रहस्यों का जवाब देने का अवसर दर्शाती है। जबकि ब्रह्मांड में सबसे प्रारंभिक प्रकाश आज भी कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) के रूप में दिखाई देता है, इसके तुरंत बाद (और बिग बैंग के लगभग 1 अरब साल बाद तक) हमारे सबसे उन्नत उपकरणों के लिए ऐतिहासिक रूप से अदृश्य रहा है।
इसने कई महत्वपूर्ण ब्रह्माण्ड संबंधी मामलों पर वैज्ञानिक दिमागों को अंधेरे में रखा है। न केवल 'अंधेरे युग' के दौरान पहले सितारों और आकाशगंगाओं का निर्माण हुआ, धीरे-धीरे ब्रह्मांड में प्रकाश लाया गया, यह इस समय के आसपास भी था कि 'ब्रह्मांडीय पुनर्मिलन' हुआ। यह संक्रमण काल है जब ब्रह्मांड में प्रवेश करने वाली लगभग सभी तटस्थ गैस को प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों (उर्फ बेरियन) में बदल दिया गया है, जो सभी 'सामान्य' पदार्थ बनाते हैं।
दुर्भाग्य से, खगोलविद ब्रह्मांडीय इतिहास की इस अवधि का अध्ययन करने में असमर्थ रहे हैं। अधिकांश समस्या इस बात से उपजी है कि कैसे इस युग से प्रकाश को उस बिंदु पर फिर से स्थानांतरित कर दिया गया है जहां यह रेडियो स्पेक्ट्रम के एक हिस्से में दिखाई देता है जो आधुनिक समय के उपकरणों के लिए दुर्गम है। 21-सेमी संक्रमण रेखा ) लेकिन जैसा कि डॉ. पद्मनाभन ने ईमेल के माध्यम से यूनिवर्स टुडे को समझाया, प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन में यही एकमात्र बाधा नहीं है:
'इस अवधि ने हमें अब तक टिप्पणियों में उत्सर्जन का पता लगाने के लिए आवश्यक उच्च स्तर की संवेदनशीलता के कारण, अत्यंत बेहोश संकेत (जो प्रारंभिक ब्रह्मांड में मौजूद हाइड्रोजन गैस से आता है) का पता लगाने की चुनौती के साथ जोड़ा है। अग्रभूमि उत्सर्जन की उपस्थिति (ज्यादातर हमारी अपनी आकाशगंगा से) जो उस संकेत से बड़े परिमाण के लगभग 4-5 क्रम है जिसे हम मापना चाहते हैं।'
LCDM कॉस्मोलॉजिकल मॉडल, विज़ुअलाइज़ किया गया। श्रेय: एलेक्स मित्तलमैन/विकिपीडिया कॉमन्स
गठन में शुरुआती सितारों और आकाशगंगाओं का अध्ययन करके, खगोलविद यह देखने में सक्षम होंगे कि ब्रह्मांड में 90% बेरियोनिक (उर्फ 'चमकदार' या 'सामान्य') पदार्थ कहां से आया और यह कैसे बड़े पैमाने पर ब्रह्मांडीय संरचनाओं में विकसित हुआ। आज देखें। इस अवधि से आज तक ब्रह्मांड कैसे विकसित हुआ, यह मॉडल करने की क्षमता भी सीधे डार्क मैटर और डार्क एनर्जी के प्रभाव को देखने का अवसर प्रस्तुत करती है।
इससे वैज्ञानिक विभिन्न ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडलों का मूल्यांकन करेंगे, जिनमें से सबसे व्यापक रूप से स्वीकृत लैम्ब्डा-कोल्ड डार्क मैटर (एलसीडीएम) मॉडल है। डॉ. पद्मनाभन ने कहा:
'इस युग तक पहुंच हमारी ब्रह्माण्ड संबंधी सूचना सामग्री में एक बड़ी छलांग का भी प्रतिनिधित्व करती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इसमें कम से कम 10000-100000 गुना अधिक जानकारी है जो वर्तमान में हमारे सभी आकाशगंगा सर्वेक्षणों से उपलब्ध है, साथ ही साथ हमें कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) विकिरण से क्या मिलता है। यह अनिवार्य रूप से सबसे बड़ा डेटासेट है जिसकी हम कभी भी भौतिकी के अपने मॉडलों के परीक्षण के लिए उम्मीद कर सकते हैं! हम ब्रह्मांड विज्ञान के हमारे मानक मॉडल से परे आकर्षक भौतिकी मॉडल के एक सूट का पता लगा सकते हैं।'
इनमें ऐसे मॉडल शामिल हैं जिनमें डार्क मैटर के गैर-मानक संस्करण (यानी, 'गर्म डार्क मैटर'), गुरुत्वाकर्षण के संशोधित संस्करण और मुद्रास्फीति सिद्धांत शामिल हैं जिनमें डार्क एनर्जी - संशोधित न्यूटनियन डायनेमिक्स (एमओएनडी) शामिल नहीं है। अनिवार्य रूप से, वैज्ञानिक उसी क्षण से गुरुत्वाकर्षण और ब्रह्मांडीय विस्तार को देखने में सक्षम होंगे जब यह सब शुरू हुआ था (बिग बैंग के बाद एक सेकंड के कुछ ट्रिलियन)। वर्षों से, खगोलीय समुदाय उस दिन का बेसब्री से इंतजार कर रहा है जबजेम्स वेबअंतत: अंतरिक्ष में प्रक्षेपित होगा।
जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) के कलाकार की छाप। क्रेडिट: नासा
उनका अधिकांश उत्साह इस तथ्य से उपजा है कि वेधशाला के उन्नत इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स और उच्च संवेदनशीलता इसे सबसे शुरुआती आकाशगंगाओं का निरीक्षण करने की अनुमति देगी, जबकि वे अभी भी गठन में थे। आमतौर पर, आकाशगंगाओं से निकलने वाला प्रकाश उनके और पृथ्वी के बीच स्थित सभी इंटरस्टेलर और इंटरगैलेक्टिक धूल और गैस से छिप जाएगा। डॉ. पद्मनाभन कहते हैं, मौजूदा और अगली पीढ़ी के उपकरणों के साथ, इन आकाशगंगाओं को पहली बार देखा जा सकेगा:
'JWST जैसे मिशन बेहद फीकी आकाशगंगाओं का पता लगाने में सक्षम होंगे, जो तब बनी थीं जब ब्रह्मांड अपने वर्तमान आकार का केवल दसवां हिस्सा था। जैसे रेडियो सर्वेक्षणों के साथ संयुक्त [ वर्ग किलोमीटर सरणी ] एसकेए, यह हमें पहले चमकदार स्रोतों और ब्रह्मांडीय समय में उनके विकास की एक व्यापक तस्वीर प्रदान करेगा। JWST गहरे, 'पेंसिल-बीम' जैसे सर्वेक्षण प्रदान करता है, जिसका कुल देखने का क्षेत्र कई वर्ग आर्कमिन्यूट्स के क्रम का है, इसलिए यह ब्रह्माण्ड संबंधी पैमानों तक नहीं पहुंचेगा, लेकिन भौतिक प्रक्रियाओं की हमारी समझ को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाएगा, जिसने पुनर्मिलन में योगदान दिया।
'एएलएमए अब नियमित रूप से अपने सबमिलिमीटर लाइन उत्सर्जन में आकाशगंगाओं का पता लगाता है, जैसे कि एकल आयनित कार्बन, [सीआईआई] और दोगुना आयनित ऑक्सीजन, [ओआईआईआई], जिनमें से दोनों पुन:करण की बहुत ही रोचक जांच हैं। आगामी COMAP-Reionization प्रयोग का युग, जो मैं कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) लाइन उत्सर्जन को मध्य से अंत तक पुनर्आयनीकरण के चरणों तक पहुंचने की योजना का एक हिस्सा हूं, जो स्टार गठन का एक उत्कृष्ट अनुरेखक है। सबमिलिमीटर लाइनों के लिए अग्रभूमि एक समस्या के रूप में गंभीर नहीं हैं।'
इसे मल्टी-मैसेंजर दृष्टिकोण के रूप में जाना जाता है, जहां विभिन्न उपकरणों और विभिन्न तरंग दैर्ध्य से प्रकाश संकेतों को जोड़ा जाता है। डॉ पद्मनाभन कहते हैं, जब कॉस्मिक डॉन पर लागू किया जाता है, तो यह दृष्टिकोण ब्रह्मांड में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने का सबसे आशाजनक उपकरण है। विशेष रूप से, पहले सुपरमैसिव ब्लैक होल से गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने से पता चलेगा कि प्रकृति की इन मौलिक शक्तियों ने गैलेक्टिक विकास को कैसे प्रभावित किया।
ब्रह्मांड की समयरेखा को दर्शाने वाला एक दृष्टांत। श्रेय: NASA/ESA/A. फील्ड (एसटीएससीआई)
'गैस और आकाशगंगाओं के विकास के तरीके के ज्ञान के साथ इसे जोड़कर, जो हम विद्युत चुम्बकीय सर्वेक्षणों से प्राप्त करते हैं, यह हमें कॉस्मिक डॉन की एक व्यापक तस्वीर प्रदान करेगा,' उसने कहा। 'ब्रह्मांड विज्ञान और खगोल भौतिकी में एक उत्कृष्ट प्रश्न का उत्तर देने में यह महत्वपूर्ण होगा: पहला ब्लैक होल कैसे बना, और पुनर्आयनीकरण में उनका क्या योगदान था?'
रेडियो संकेतों के साथ उच्च-संवेदनशीलता वाले अवरक्त संकेतों को संयोजित करने वाले बहु-मैसेंजर अभियानों को माउंट करने की क्षमता उन कई तरीकों में से एक है जिनमें खगोल विज्ञान इतनी तेज़ी से प्रगति कर रहा है। अधिक परिष्कृत उपकरणों के अलावा, खगोलविदों को बेहतर तरीकों, अधिक परिष्कृत मशीन सीखने की तकनीकों और सहयोगात्मक अनुसंधान के अवसरों से भी लाभ होगा।
अंतिम लेकिन कम से कम, विभिन्न सरणियों (और विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर) से संकेतों को संयोजित करने की क्षमता ने पहले से ही परिष्कृत इमेजिंग अभियानों के लिए नए अवसर पैदा किए हैं। इसका एक अच्छा उदाहरण इवेंट होराइजन टेलीस्कोप (ईएचटी) प्रोजेक्ट है, जो एसएमबीएच से प्रकाश इकट्ठा करने के लिए दुनिया भर में 10 रेडियो टेलीस्कोप पर निर्भर करता है (जैसे हमारे अपने धनु ए* ) 2019 में, EHT ने SMBH की पहली छवि ली; इस मामले में, जो कोर पर स्थित है M87 (कन्या एक अति विशाल अण्डाकार आकाशगंगा)।
निकट भविष्य में अत्याधुनिक अनुसंधान करने का अवसर प्रचुर मात्रा में होगा, और हम जिन खोजों को बनाने के लिए खड़े हैं, वे क्रांतिकारी से कम नहीं होंगे। जबकि रास्ते में कुछ हिचकी आना और कई रहस्यों को सुलझाना निश्चित है, एक बात निश्चित है: खगोल विज्ञान का भविष्य एक बहुत ही रोमांचक समय होगा!
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