ब्रह्मांड में लगभग हर आकाशगंगा के केंद्र में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल है। वे वहां कैसे पहुंचे? इन राक्षस ब्लैक होल और उन्हें घेरने वाली आकाशगंगाओं के बीच क्या संबंध है?
हर बार जब खगोलविद ब्रह्मांड में दूर की ओर देखते हैं, तो वे नए रहस्यों की खोज करते हैं। इन रहस्यों को समझने के लिए सभी नए उपकरणों और तकनीकों की आवश्यकता होती है। ये रहस्य और भी रहस्यों की ओर ले जाते हैं। मैं जो कह रहा हूं वह यह है कि यह रहस्य कछुआ है।
सबसे आकर्षक में से एक क्वासर की खोज है, यह समझना कि वे क्या हैं, और एक और भी गहरे रहस्य का अनावरण, वे कहाँ से आते हैं?
हमेशा की तरह, मैं खुद से आगे निकल रहा हूं, इसलिए पहले, आइए वापस जाएं और क्वासर की खोज के बारे में बात करें।
एक मध्यवर्ती ब्लैक होल द्वारा बिखरे आणविक बादल इस कलाकार की छाप में बहुत व्यापक वेग फैलाव दिखाते हैं। यह परिदृश्य एक अजीबोगरीब आणविक बादल CO-0.40-0.22 की अवलोकन संबंधी विशेषताओं की अच्छी तरह से व्याख्या करता है। क्रेडिट: कीओ विश्वविद्यालय
1950 के दशक में, खगोलविदों ने रेडियो दूरबीनों का उपयोग करके आकाश को स्कैन किया, और दूर के ब्रह्मांड में विचित्र वस्तुओं का एक वर्ग पाया। वे बहुत उज्ज्वल थे, और अविश्वसनीय रूप से बहुत दूर थे; करोड़ों या अरबों प्रकाश वर्ष दूर। पहले रेडियो स्पेक्ट्रम में खोजे गए थे, लेकिन समय के साथ, खगोलविदों ने दृश्य स्पेक्ट्रम में और भी अधिक धधकते हुए पाया।
खगोलशास्त्री होंग-यी चिउ ने 'क्वासर' शब्द गढ़ा, जो अर्ध-तारकीय वस्तु के लिए खड़ा था। वे सितारों की तरह थे, एक बिंदु स्रोत से चमक रहे थे, लेकिन वे स्पष्ट रूप से तारे नहीं थे, जो पूरी आकाशगंगा की तुलना में अधिक विकिरण से चमक रहे थे।
दशकों से, खगोलविदों ने क्वासर की प्रकृति को हैरान कर दिया, यह सीखते हुए कि वे वास्तव में ब्लैक होल थे, सक्रिय रूप से विकिरण को खिला रहे थे और नष्ट कर रहे थे, जो अरबों प्रकाश-वर्ष दूर दिखाई दे रहे थे।
लेकिन वे तारकीय द्रव्यमान वाले ब्लैक होल नहीं थे, जिन्हें विशाल सितारों की मृत्यु के कारण जाना जाता था। ये सुपरमैसिव ब्लैक होल थे, जिनका द्रव्यमान सूर्य से लाखों या अरबों गुना अधिक था।
1970 के दशक में, खगोलविदों ने इस संभावना पर विचार किया कि ये सुपरमैसिव ब्लैक होल कई अन्य आकाशगंगाओं, यहां तक कि मिल्की वे के केंद्र में भी हो सकते हैं।
व्हर्लपूल गैलेक्सी (सर्पिल गैलेक्सी एम51, एनजीसी 5194), एक क्लासिक सर्पिल आकाशगंगा है जो केन्स वेनाटिसी तारामंडल में स्थित है, और इसका साथी एनजीसी 5195 है। क्रेडिट: NASA/ESA
1974 में, खगोलविदों ने विकिरण उत्सर्जित करने वाले आकाशगंगा के केंद्र में एक रेडियो स्रोत की खोज की। इसका शीर्षक धनु A* था, एक तारक के साथ जो 'रोमांचक' के लिए खड़ा है, ठीक है, 'उत्साहित परमाणु' परिप्रेक्ष्य में।
यह एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के उत्सर्जन से मेल खाएगा जो सक्रिय रूप से सामग्री पर भोजन नहीं कर रहा था। हमारी अपनी आकाशगंगा अतीत में या भविष्य में एक क्वासर हो सकती थी, लेकिन अभी, इस सूक्ष्म विकिरण के अलावा, ब्लैक होल ज्यादातर चुप था।
खगोलविदों को निश्चित होने की आवश्यकता थी, इसलिए उन्होंने इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में आकाशगंगा के बहुत केंद्र का विस्तृत सर्वेक्षण किया, जिससे उन्हें गैस और धूल के माध्यम से देखने की इजाजत मिली जो दृश्य प्रकाश में कोर को अस्पष्ट करता है।
उन्होंने धनु ए-स्टार की परिक्रमा करने वाले सितारों के एक समूह की खोज की, जैसे धूमकेतु सूर्य की परिक्रमा कर रहे हों। सूर्य के द्रव्यमान के लाखों गुना द्रव्यमान वाला केवल एक ब्लैक होल ही इन तारों को इस तरह की विचित्र कक्षाओं में चक्कर लगाने के लिए उस तरह का गुरुत्वाकर्षण लंगर प्रदान कर सकता है।
आगे के सर्वेक्षणों में एंड्रोमेडा गैलेक्सी के केंद्र में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल पाया गया, वास्तव में, ऐसा प्रतीत होता है जैसे ये राक्षस ब्रह्मांड में लगभग हर आकाशगंगा के केंद्र में हैं।
लेकिन वे कैसे बने? वे कहां से आए हैं? क्या आकाशगंगा पहले बनी, और बीच में ब्लैक होल का निर्माण हुआ, या ब्लैक होल का निर्माण हुआ, और उनके चारों ओर एक आकाशगंगा का निर्माण हुआ?
कुछ समय पहले तक, यह वास्तव में खगोल विज्ञान के बड़े अनसुलझे रहस्यों में से एक था। उस ने कहा, खगोलविदों ने अधिक से अधिक संवेदनशील वेधशालाओं का उपयोग करके बहुत सारे शोध किए हैं, अपने सिद्धांतों पर काम किया है, और अब वे इस रहस्य की तह तक जाने में मदद करने के लिए सबूत इकट्ठा कर रहे हैं।
ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना एक साथ कैसे आई, इसके लिए खगोलविदों ने दो मॉडल विकसित किए हैं: ऊपर नीचे और नीचे ऊपर .
टॉप डाउन मॉडल में, एक संपूर्ण गैलेक्टिक सुपरक्लस्टर एक ही बार में बन गया बिग बैंग से छोड़े गए प्राइमर्डियल हाइड्रोजन के विशाल बादल से। एक सुपरक्लस्टर के लायक सितारे।
जैसे ही बादल एक साथ आया, यह छोटे सर्पिलों और बौनी आकाशगंगाओं को बाहर निकालते हुए ऊपर की ओर घूमा। ये बाद में संयुक्त होकर अधिक जटिल संरचना का निर्माण कर सकते थे जिसे हम आज देखते हैं। सुपरमैसिव ब्लैक होल इन आकाशगंगाओं के घने कोर के रूप में बन गए होंगे क्योंकि वे एक साथ आए थे।
मेसियर 54 की हबल छवि, धनु बौना आकाशगंगा में स्थित एक गोलाकार समूह। श्रेय: ईएसए/हबल और नासा
यदि आप अपने दिमाग को इसके चारों ओर लपेटना चाहते हैं, तो तारकीय नर्सरी के बारे में सोचें जिसने हमारे सूर्य और अन्य सितारों का एक समूह बनाया है। कल्पना कीजिए कि गैस और धूल के एक बादल के भीतर कई सितारे सिस्टम बन रहे हैं। समय के साथ, तारे परिपक्व हो गए और एक दूसरे से दूर हो गए।
वह ऊपर नीचे है। एक बड़ी घटना जो उस संरचना की ओर ले जाती है जिसे हम आज देखते हैं।
बॉटम अप मॉडल में, गैस और धूल की जेबें एक साथ बड़े और बड़े द्रव्यमान में एकत्रित होती हैं, अंततः बौनी आकाशगंगाओं का निर्माण , और यहां तक कि वे क्लस्टर और सुपरक्लस्टर भी जिन्हें हम आज देखते हैं। आकाशगंगाओं के केंद्र में स्थित सुपरमैसिव ब्लैक होल कल्पों में ब्लैक होल के बीच टकराव और विलय से विकसित हुए थे।
वास्तव में, यह वास्तव में खगोलविद सोचते हैं कि सौर मंडल में ग्रहों का निर्माण कैसे हुआ। धूल के टुकड़े एक दूसरे को बड़े और बड़े अनाज में तब तक आकर्षित करते हैं जब तक कि ग्रह के आकार की वस्तुएं लाखों वर्षों में नहीं बनतीं।
नीचे से ऊपर, छोटे हिस्से एक साथ आ रहे हैं।
बिग बैंग के कुछ ही समय बाद, संपूर्ण ब्रह्मांड अविश्वसनीय रूप से घना था। लेकिन यह हर जगह समान घनत्व नहीं था। शुरुआत में घनत्व में छोटे क्वांटम उतार-चढ़ाव अरबों वर्षों के विस्तार के बाद गांगेय सुपरक्लस्टर में विकसित हुए जो हम आज देखते हैं।
टकराने वाली आकाशगंगाएँ अपने कोर में सुपरमैसिव ब्लैक होल को एक साथ ला सकती हैं (NCSA)
मैं रुकना चाहता हूं और इसे एक सेकंड के लिए आपके दिमाग में डूबने देना चाहता हूं। प्रारंभिक ब्रह्मांड में घनत्व में सूक्ष्म भिन्नताएं थीं। और ये विविधताएं आज हम देखते हैं कि करोड़ों प्रकाश-वर्ष की संरचनाएं बन गईं।
कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड के विस्तार के रूप में दो ताकतें खेल रही हैं। एक ओर, आपको एक दूसरे को एक साथ खींचने वाले कणों का पारस्परिक गुरुत्व मिला है। और दूसरी ओर, आपके पास ब्रह्मांड का विस्तार है जो कणों को एक दूसरे से अलग करता है। आकाशगंगाओं, समूहों और सुपरक्लस्टरों का आकार उन विरोधी ताकतों के संतुलन बिंदु द्वारा तय किया गया था।
यदि छोटे टुकड़े एक साथ आते हैं, तो आपको वह बॉटम अप फॉर्मेशन मिल जाएगा। यदि बड़े टुकड़े एक साथ आते हैं, तो आपको वह टॉप डाउन फॉर्मेशन मिल जाएगा।
जब खगोलविद ब्रह्मांड को सबसे बड़े पैमाने पर देखते हैं, तो वे क्लस्टर और सुपरक्लस्टर का निरीक्षण करते हैं जहां तक वे देख सकते हैं - जो टॉप डाउन मॉडल का समर्थन करता है।
दूसरी ओर, अवलोकनों से पता चलता है कि पहले तारे बिग बैंग के कुछ सौ मिलियन वर्ष बाद बने थे, जो नीचे से ऊपर तक का समर्थन करता है।
तो जवाब दोनों है?
नहीं, सबसे आधुनिक प्रेक्षण देते हैं किनारे से नीचे तक की प्रक्रिया .
कुंजी यह है कि गुरुत्वाकर्षण प्रकाश की गति से चलता है, जिसका अर्थ है कि प्रकाश की गति से आगे बढ़ते हुए, एक दूसरे से दूर फैल रहे कणों के बीच गुरुत्वाकर्षण बातचीत को पकड़ने की आवश्यकता होती है।
दूसरे शब्दों में, आपको एक सुपरक्लस्टर के लायक सामग्री एक साथ नहीं मिलेगी, केवल एक स्टार के लायक सामग्री। लेकिन ये पहले तारे शुद्ध हाइड्रोजन और हीलियम से बने थे, और आज हमारे पास मौजूद सितारों की तुलना में कहीं अधिक बड़े पैमाने पर विकसित हो सकते हैं। वे तेजी से जीवित रहेंगे और सुपरनोवा विस्फोटों में मर जाएंगे, जो आज की तुलना में कहीं अधिक विशाल ब्लैक होल बनाते हैं।
यह चित्रण एक सुपरमैसिव स्टार के जीवन के अंतिम चरणों को दर्शाता है जो सुपरनोवा के रूप में विस्फोट करने में विफल रहता है, लेकिन इसके बजाय एक ब्लैक होल बनाने के लिए फट जाता है। श्रेय: NASA/ESA/P. जेफ्रीज़ (STScI)
पहले प्रोटोगैलेक्सी एक साथ आए, इन पहले राक्षस ब्लैक होल और उनके आसपास के विशाल सितारों को एक साथ इकट्ठा किया। और फिर, लाखों और अरबों वर्षों में, ये ब्लैक होल बार-बार विलीन हो गए, सूर्य के द्रव्यमान का लाखों और यहां तक कि अरबों गुना जमा हो गए। इस तरह हमें आधुनिक आकाशगंगाएँ मिलीं जो हम आज देखते हैं।
एक हालिया अवलोकन था जो इस निष्कर्ष का समर्थन करता है। इस साल की शुरुआत में, खगोलविदों ने अपेक्षाकृत छोटी आकाशगंगाओं के केंद्र में सुपरमैसिव ब्लैक होल की खोज की घोषणा की। हमारे अपने मिल्की वे में, सुपरमैसिव ब्लैक होल सूर्य के द्रव्यमान का 4.1 मिलियन गुना है, लेकिन आकाशगंगा के कुल द्रव्यमान का केवल .01% है।
लेकिन यूटा विश्वविद्यालय के खगोलविदों ने पाया दो अल्ट्रा कॉम्पैक्ट आकाशगंगा सूर्य के द्रव्यमान का क्रमशः 4.4 मिलियन और 5.8 मिलियन गुना ब्लैक होल के साथ। और फिर भी, ब्लैक होल में उनकी मेजबान आकाशगंगाओं के द्रव्यमान का 13 और 18 प्रतिशत हिस्सा होता है।
सोच यह है कि ये आकाशगंगाएँ कभी सामान्य थीं, लेकिन ब्रह्मांड के इतिहास में पहले अन्य आकाशगंगाओं से टकराईं, उनके तारे छीन लिए गए और फिर ब्रह्मांड में घूमने के लिए बाहर निकल गए।
वे उन शुरुआती विलय की घटनाओं के शिकार हैं, जो कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में हुए नरसंहार के सबूत हैं जब विलय हो रहे थे।
हम हमेशा ब्रह्मांड में अनसुलझे रहस्यों के बारे में बात करते हैं, लेकिन यह वह है जिसे खगोलविद पहेली बनाना शुरू कर रहे हैं।
यह सबसे अधिक संभावना है कि आज हम जिस ब्रह्मांड को देखते हैं, वह नीचे से ऊपर की ओर बना है। पहले तारे प्रोटोगैलेक्सियों में एक साथ आए, सुपरनोवा के रूप में मरते हुए पहला ब्लैक होल बनाया। आज हम जिस ब्रह्मांड को देख रहे हैं, वह अरबों वर्षों के निर्माण और विनाश का अंतिम परिणाम है। सुपरमैसिव ब्लैक होल समय के साथ एक साथ आते हैं।
एक बार दूरबीन की तरह जेम्स वेब काम करने के लिए, हमें इन टुकड़ों को देखने योग्य ब्रह्मांड के बिल्कुल किनारे पर एक साथ आते हुए देखने में सक्षम होना चाहिए।
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