जानेवारी 14 मध्ये केलेल्या निरिक्षणांवर आधारित चमकदार आकाशगंगा JADES-GS-z0-2024 च्या स्पेक्ट्रल विश्लेषणात 14.32 ची रेडशिफ्ट दिसून आली ज्यामुळे ती सर्वात दूरची आकाशगंगा म्हणून ओळखली जाते (यापूर्वी ज्ञात असलेली सर्वात दूरची आकाशगंगा JADES-GS-z13-0 होती. च्या z = 13.2). बिग बँग नंतर सुमारे 290 दशलक्ष वर्षांनी सुरुवातीच्या विश्वात त्याची निर्मिती झाली. ताऱ्यांचे विपुल प्रमाण सूचित करते की ते प्रचंड आहे आणि आकारात 1,600-प्रकाश वर्षांपेक्षा जास्त आहे. वैश्विक पहाटेच्या सुरुवातीच्या विश्वातील अशी चमकदार, भव्य आणि मोठी आकाशगंगा आकाशगंगा निर्मितीच्या सध्याच्या समजाला विरोध करते. विश्वातील पहिले तारे शून्य-धातू किंवा अत्यंत कमी-धातू असलेले पॉप III तारे होते. तथापि, JADES-GS-z14-0 आकाशगंगेच्या इन्फ्रारेड गुणधर्मांच्या अभ्यासातून ऑक्सिजनची उपस्थिती दिसून येते, म्हणजे धातूचे संवर्धन म्हणजे प्रचंड ताऱ्यांच्या पिढ्यांनी त्यांचे जीवनक्रम जन्मापासून ते सुपरनोव्हा स्फोटापर्यंतचे जीवनक्रम आधीपासून 290 दशलक्ष वर्षांनी पूर्ण केले होते. अशाप्रकारे, या आकाशगंगेचे गुणधर्म सुरुवातीच्या विश्वातील आकाशगंगेच्या निर्मितीच्या सध्याच्या समजाशी विसंगत आहेत.
अगदी सुरुवातीचे विश्व, महास्फोटानंतर सुमारे 380,000 वर्षांनंतर, आयनीकृत वायूंनी भरलेले होते आणि मुक्त इलेक्ट्रॉन्सद्वारे फोटॉनच्या विखुरण्यामुळे ते पूर्णपणे अपारदर्शक होते. यानंतर सुमारे ४०० दशलक्ष वर्षे टिकून राहिलेल्या सुरुवातीच्या विश्वाचा तटस्थ युग सुरू झाला. या युगात, विश्व तटस्थ आणि पारदर्शक होते. ब्रह्मांड पारदर्शक झाल्यावर पहिला प्रकाश उदयास आला, विस्तारामुळे मायक्रोवेव्ह श्रेणीत लाल झाला आणि आता कॉस्मिक मायक्रोवेव्ह बॅकग्राउंड (सीएमबी) म्हणून पाहिला जातो. कारण ब्रह्मांड तटस्थ वायूंनी भरलेले होते, कोणतेही ऑप्टिकल सिग्नल उत्सर्जित होत नव्हते (म्हणूनच गडद युग म्हणतात). अ-आयनीकृत पदार्थ प्रकाश उत्सर्जित करत नाहीत म्हणून तटस्थ युगाच्या सुरुवातीच्या विश्वाचा अभ्यास करण्यात अडचण येते. तथापि, या युगादरम्यान थंड, तटस्थ कॉस्मिक हायड्रोजनद्वारे उत्सर्जित 400 सेमी तरंगलांबीच्या (21 मेगाहर्ट्झशी संबंधित) मायक्रोवेव्ह रेडिएशन समांतर स्पिनपासून अधिक स्थिर अँटी-पॅरलल स्पिनकडे हायपरफाइन संक्रमणामुळे खगोलशास्त्रज्ञांना संधी देते. हे 1420 सेमी मायक्रोवेव्ह किरणोत्सर्ग पृथ्वीवर पोहोचल्यावर रेड शिफ्ट केले जाईल आणि रेडिओ लहरी म्हणून 21MHz ते 200 MHz फ्रिक्वेन्सीवर पाहिले जाईल. द पोहोचा (कॉस्मिक हायड्रोजनच्या विश्लेषणासाठी रेडिओ प्रयोग) प्रयोगाचे उद्दिष्ट कॉस्मिक हायड्रोजनमधून मायावी 21-सेमी रेषा शोधणे आहे.
रिऑनायझेशनचा युग हा सुरुवातीच्या विश्वाच्या इतिहासातील पुढील युग होता जो बिग बँग नंतर सुमारे 400 दशलक्ष वर्षे ते 1 अब्ज वर्षांपर्यंत टिकला होता. सुरुवातीच्या शक्तिशाली ताऱ्यांद्वारे उत्सर्जित झालेल्या उच्च उर्जेच्या अतिनील किरणांमुळे वायूंचे पुन्हा आयनीकरण झाले. या कालखंडात आकाशगंगा आणि क्वासारची निर्मिती सुरू झाली. या युगाचे दिवे लाल आणि अवरक्त श्रेणीकडे लाल केले जातात. हबल डीप फील्ड स्टडीज ही सुरुवातीच्या विश्वाच्या अभ्यासात एक नवीन सुरुवात होती परंतु आदिम दिवे कॅप्चर करण्याची त्याची व्याप्ती मर्यादित होती. अंतराळावर आधारित इन्फ्रारेड वेधशाळेची गरज होती. JWST केवळ इन्फ्रारेड खगोलशास्त्रात माहिर आहे लवकर विश्वाचा अभ्यास करा.
जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) 25 डिसेंबर 2021 रोजी प्रक्षेपित करण्यात आले. त्यानंतर, tt पृथ्वीपासून सुमारे 2 दशलक्ष किमी अंतरावर सूर्य-पृथ्वी L1.5 लॅग्रेंज बिंदूजवळ एका कक्षेत ठेवण्यात आले. ते जुलै 2022 मध्ये पूर्णपणे कार्यान्वित झाले. NIRCam (निअर इन्फ्रारेड कॅमेरा), NIRSpec (निअर इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राफ), MIRI (मिड-इन्फ्रारेड इन्स्ट्रुमेंट), JWST सारख्या प्रमुख वैज्ञानिक उपकरणांचा वापर करून सुरुवातीच्या तारे आणि आकाशगंगांमधून ऑप्टिकल/इन्फ्रारेड सिग्नल शोधते. आकाशगंगांची निर्मिती आणि उत्क्रांती आणि तारे आणि ग्रह प्रणालींच्या निर्मितीबद्दल अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी विश्वामध्ये तयार केले गेले. गेल्या दोन वर्षांत, त्याने वैश्विक पहाट (म्हणजे, पहिल्या आकाशगंगेचा जन्म झालेल्या महास्फोटानंतरच्या पहिल्या काही शंभर दशलक्ष वर्षांतील कालावधी) च्या शोधात आकर्षक परिणाम दिले आहेत.
JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) कार्यक्रम
या कार्यक्रमाचा उद्देश GOODS-S आणि GOODS-N खोल फील्डमध्ये इन्फ्रारेड इमेजिंग आणि स्पेक्ट्रोस्कोपीद्वारे उच्च रेडशिफ्ट ते कॉस्मिक नून पर्यंत आकाशगंगा उत्क्रांतीचा अभ्यास करणे आहे.
पहिल्या वर्षी, जेएडीईएस संशोधकांनी महास्फोटानंतरच्या पहिल्या 650 दशलक्ष वर्षांतील शेकडो उमेदवार आकाशगंगा पाहिल्या. 2023 च्या सुरुवातीस, त्यांना त्यांच्या डेटासेटमध्ये एक आकाशगंगा आढळली जी 14 च्या लाल शिफ्टमध्ये असल्याचे सूचित करते की अत्यंत दूरची आकाशगंगा असली पाहिजे परंतु ती खूप तेजस्वी होती. तसेच, समीपतेमुळे ते दुसऱ्या आकाशगंगेचा भाग असल्याचे दिसून आले. म्हणून, त्यांनी ऑक्टोबर 2023 मध्ये हा फायदा पाहिला. नवीन डेटाने 14 च्या रेड शिफ्टमध्ये असल्याचे समर्थन केले. रेड शिफ्ट मोजण्यासाठी आणि वय निर्धारित करण्यासाठी स्पेक्ट्रममधील लिमन-अल्फा ब्रेकचे स्थान ओळखण्यासाठी या आकाशगंगेच्या स्पेक्ट्रमची आवश्यकता होती.
लायमन-अल्फा ही लायमन मालिकेतील हायड्रोजनची वर्णक्रमीय उत्सर्जन रेषा आहे जेव्हा इलेक्ट्रॉन n=2 वरून n=1 मध्ये संक्रमण करतात. स्पेक्ट्रममधील लिमन-अल्फा ब्रेकचा बिंदू निरीक्षण केलेल्या तरंगलांबीशी संबंधित आहे (λसाजरा केला). रेड शिफ्ट (z) ची गणना सूत्रानुसार केली जाऊ शकते z = (λसाजरा केला - λउर्वरित) / λउर्वरित
JADES-GS-z14-0 आकाशगंगा
त्यानुसार, NIRCam (निअर इन्फ्रारेड कॅमेरा) आणि NIRSpec (इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राफ जवळ) वापरून जानेवारी 2024 मध्ये आकाशगंगेचे पुन्हा निरीक्षण करण्यात आले. स्पेक्ट्रल विश्लेषणाने स्पष्ट पुरावे प्रदान केले की आकाशगंगा 14.32 च्या रेडशिफ्टवर होती, ज्यामुळे ती सर्वात दूरची आकाशगंगा म्हणून ओळखली जाते (मागील सर्वात दूरची आकाशगंगा रेकॉर्ड (जेएडीईएस-जीएस-झेड13-0 z = 13.2 च्या रेडशिफ्टवर) त्याला जेएडीईएस असे नाव देण्यात आले. -GS-z14-0, 13.5 अब्ज प्रकाश वर्षांच्या अंतरावर असलेली एक प्रकाशमय आकाशगंगा 1,600-प्रकाश वर्षांपेक्षा जास्त होती, ज्याने असे सुचवले होते की तरुण तारे हे त्याच्या प्रकाशाचे स्रोत आहेत खूप मोठे असावे बिग बँगच्या 300 दशलक्ष वर्षांनंतर अस्तित्वात असलेल्या आकाशगंगामध्ये असे गुणधर्म असणे अपेक्षित नाही.
स्टोअरमध्ये आणखी आश्चर्य होते.
संशोधकांना MIRI (मिड-इन्फ्रारेड इन्स्ट्रुमेंट) वापरून जास्त तरंगलांबीवर JADES-GS-z14-0 शोधण्यात सक्षम झाले. याचा अर्थ या आकाशगंगेतून दृश्यमान-प्रकाश श्रेणीचे उत्सर्जन कॅप्चर करणे, जे जवळ-अवरक्त उपकरणांसाठी रेड-शिफ्ट केले गेले होते. विश्लेषणात आयनीकृत ऑक्सिजनची उपस्थिती दिसून आली जी उच्च तारकीय धातू दर्शवते. हे तेव्हाच शक्य आहे जेव्हा ताऱ्यांच्या अनेक पिढ्या आधीच त्यांचे जीवनक्रम जगतात.
विश्वातील पहिल्या ताऱ्यांमध्ये शून्य-धातू किंवा अत्यंत कमी-धातू आहेत. त्यांना पॉप III तारे किंवा पॉप्युलेशन III तारे म्हणतात. कमी धातूचे तारे पॉप II तारे आहेत. तरुण ताऱ्यांमध्ये धातूचे प्रमाण जास्त असते आणि त्यांना “पॉप I तारे” किंवा सौर धातूचे तारे म्हणतात. तुलनेने उच्च 1.4% धातूसह, सूर्य हा अलीकडील तारा आहे. खगोलशास्त्रात, हेलियमपेक्षा जड कोणतेही मूलद्रव्य धातू मानले जाते. ऑक्सिजन, नायट्रोजन इत्यादी रासायनिक नॉन-मेटल्स हे कॉस्मॉलॉजिकल संदर्भात धातू आहेत. सुपरनोव्हा घटनेनंतर प्रत्येक पिढीमध्ये तारे धातू समृद्ध होतात. ताऱ्यांमधील धातूचे प्रमाण वाढणे तरुण वय दर्शवते.
JADES-GS-z14-0 या आकाशगंगेचे वय लक्षात घेता बिग बँगनंतर 300 दशलक्ष वर्षांहून कमी आहे, या आकाशगंगेतील तारे शून्य-धातू सामग्रीसह पॉप III तारे असले पाहिजेत. तथापि, JWST च्या MIRI मध्ये ऑक्सिजनची उपस्थिती आढळली.
वरील निरीक्षणे आणि निष्कर्ष लक्षात घेता, जेएडीईएस-जीएस-झेड१४-० या आरंभीच्या ब्रह्मांड आकाशगंगेचे गुणधर्म आकाशगंगा निर्मितीच्या सध्याच्या समजुतीला अनुरूप नाहीत. अशी वैशिष्ट्ये असलेली आकाशगंगा Bing Bang नंतर 14 दशलक्ष वर्षांची कशी असू शकते? भविष्यात अशा अनेक आकाशगंगा सापडण्याची शक्यता आहे. कदाचित कॉस्मिक डॉन येथे आकाशगंगांची विविधता अस्तित्वात होती.
***
संदर्भ:
- कार्नियानी, एस., इत्यादी. 2024. 14 च्या रेडशिफ्टमध्ये दोन चमकदार आकाशगंगांची स्पेक्ट्रोस्कोपिक पुष्टी. निसर्ग (2024). 24 जुलै 2024 रोजी प्रकाशित. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07860-9 . axRiv वर प्रीप्रिंट करा. 28 मे 2024 रोजी सबमिट केले. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.18485
- हेल्टन जेएम, इत्यादी 2024. z>7.7 वर आकाशगंगेत तारकीय सातत्य आणि नेब्युलर उत्सर्जनाच्या 14 μm वर JWST/MIRI फोटोमेट्रिक डिटेक्शन. axRiv वर प्रीप्रिंट करा. 28 मे 2024 रोजी सबमिट केले. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.18462
- नासा जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप. प्रारंभिक हायलाइट्स - NASA च्या जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपने सर्वात दूरची ज्ञात आकाशगंगा शोधली. 30 मे 2024 रोजी पोस्ट केले. येथे उपलब्ध https://webbtelescope.org/contents/early-highlights/nasas-james-webb-space-telescope-finds-most-distant-known-galaxy
***