JWST প্রারম্ভিক মহাবিশ্ব জুড়ে বিশালাকার ব্ল্যাক হোল দাগ দেয় | কোয়ান্টা ম্যাগাজিন

বছর আগে তিনি এমনকি নিশ্চিত ছিল জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ সফলভাবে চালু হবে, ক্রিস্টিনা আইলারস প্রারম্ভিক মহাবিশ্বে বিশেষজ্ঞ জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের জন্য একটি সম্মেলনের পরিকল্পনা শুরু করে। তিনি জানতেন যে - যদি - বিশেষভাবে, কখন - JWST পর্যবেক্ষণ করা শুরু করে, তার এবং তার সহকর্মীদের অনেক কথা বলতে হবে। একটি টাইম মেশিনের মতো, টেলিস্কোপটি অতীতের যেকোনো যন্ত্রের চেয়ে অনেক দূরে এবং অতীতে দেখতে পারে।

সৌভাগ্যবশত আইলারদের (এবং বাকি জ্যোতির্বিজ্ঞানী সম্প্রদায়ের জন্য), তার পরিকল্পনা অকারণে ছিল না: JWST কোনো বাধা ছাড়াই চালু এবং মোতায়েন করা হয়েছিল, তারপর এক মিলিয়ন মাইল দূরে মহাকাশে তার পার্চ থেকে প্রারম্ভিক মহাবিশ্বকে আন্তরিকভাবে যাচাই করা শুরু করেছিল।

জুনের মাঝামাঝি সময়ে, প্রায় 150 জন জ্যোতির্বিজ্ঞানী ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি ফর আইলারের জেডব্লিউএসটি "ফার্স্ট লাইট" সম্মেলনে জড়ো হয়েছিল। জেডব্লিউএসটি-এর পর প্রায় এক বছরও পেরিয়ে যায়নি ছবি পাঠাতে শুরু করে পৃথিবীতে ফিরে এবং ঠিক যেমন আইলাররা আশা করেছিলেন, টেলিস্কোপটি ইতিমধ্যে মহাজাগতিক প্রথম বিলিয়ন বছর সম্পর্কে জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের বোঝার পরিবর্তন করছে।

রহস্যময় বস্তুর একটি সেট অগণিত উপস্থাপনা মধ্যে দাঁড়িয়েছে. কিছু জ্যোতির্বিজ্ঞানী তাদের "লুকানো ছোট দানব" বলে অভিহিত করেছেন। অন্যদের কাছে, তারা "ছোট লাল বিন্দু" ছিল। তবে তাদের নাম যাই হোক না কেন, তথ্যটি পরিষ্কার ছিল: যখন JWST তরুণ ছায়াপথগুলির দিকে তাকায় - যা অন্ধকারে নিছক লাল দাগ হিসাবে প্রদর্শিত হয় - এটি তাদের কেন্দ্রগুলিতে ঘূর্ণিঝড় মন্থন সহ একটি আশ্চর্যজনক সংখ্যা দেখে।

এমআইটি-এর একজন জ্যোতির্বিজ্ঞানী আইলারস বলেন, "আমাদের জানা ছিল না এমন উৎসের প্রচুর জনসংখ্যা আছে বলে মনে হচ্ছে, যা আমরা মোটেই খুঁজে পাইনি।"

সাম্প্রতিক মাসগুলিতে, মহাজাগতিক ধোঁয়ার পর্যবেক্ষণের একটি প্রবাহ জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের আনন্দিত এবং বিভ্রান্ত করেছে।

"সবাই এই ছোট লাল বিন্দু সম্পর্কে কথা বলছে," বলেন জিয়াওহুই ফ্যান, অ্যারিজোনা বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন গবেষক যিনি তার কর্মজীবন অতিবাহিত করেছেন প্রারম্ভিক মহাবিশ্বে দূরবর্তী বস্তুর সন্ধানে।

টর্নেডো-হার্টেড গ্যালাক্সিগুলির জন্য সবচেয়ে সহজ ব্যাখ্যা হল যে লক্ষ লক্ষ সূর্যের ওজনের বড় ব্ল্যাক হোলগুলি গ্যাসের মেঘগুলিকে উন্মত্ততায় চাবুক করছে। এই অনুসন্ধানটি প্রত্যাশিত এবং বিভ্রান্তিকর উভয়ই। এটি প্রত্যাশিত কারণ JWST নির্মিত হয়েছিল, আংশিকভাবে, প্রাচীন বস্তুগুলি খুঁজে বের করার জন্য। তারা বিলিয়ন-সান বেহেমথ ব্ল্যাক হোলের পূর্বপুরুষ যা মহাজাগতিক রেকর্ডে অবর্ণনীয়ভাবে প্রথম দিকে উপস্থিত বলে মনে হয়। এই পূর্ববর্তী ব্ল্যাক হোলগুলি অধ্যয়ন করে, যেমন তিনটি রেকর্ড-সেটিং যুবক এই বছর আবিষ্কৃত হয়েছে, বিজ্ঞানীরা আশা করছেন যে প্রথম বিশালাকার ব্ল্যাক হোলগুলি কোথা থেকে এসেছে এবং সম্ভবত শনাক্ত করবে যে দুটি প্রতিযোগী তত্ত্বের মধ্যে কোনটি তাদের গঠনকে আরও ভালভাবে বর্ণনা করে: তারা কি খুব দ্রুত বৃদ্ধি পেয়েছিল, বা তারা কি কেবল বড় হয়ে জন্মেছিল? তবুও পর্যবেক্ষণগুলি বিভ্রান্তিকর কারণ কিছু জ্যোতির্বিজ্ঞানী আশা করেছিলেন যে জেডব্লিউএসটি অনেকগুলি তরুণ, ক্ষুধার্ত ব্ল্যাক হোল খুঁজে পাবে — এবং জরিপগুলি তাদের ডজন ডজন করে তুলেছে। প্রাক্তন রহস্য সমাধানের প্রচেষ্টার প্রক্রিয়ায়, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বিশাল ব্ল্যাক হোলের একটি ভিড় উন্মোচন করেছেন যা তারা, ছায়াপথ এবং আরও অনেক কিছুর প্রতিষ্ঠিত তত্ত্বগুলিকে পুনর্লিখন করতে পারে।

"একজন তাত্ত্বিক হিসাবে, আমাকে একটি মহাবিশ্ব তৈরি করতে হবে," বলেছিলেন মার্টা ভলোন্টেরি, প্যারিস ইনস্টিটিউট অফ অ্যাস্ট্রোফিজিক্সের ব্ল্যাক হোলে বিশেষজ্ঞ একজন অ্যাস্ট্রোফিজিসিস্ট। ভলন্টেরি এবং তার সহকর্মীরা এখন প্রারম্ভিক মহাজগতে বিশালাকার ব্ল্যাক হোলের আগমনের সাথে লড়াই করছে। "যদি তারা [বাস্তব] হয়, তবে তারা ছবিটি সম্পূর্ণরূপে পরিবর্তন করে।"

একটি মহাজাগতিক টাইম মেশিন

JWST পর্যবেক্ষণগুলি আংশিকভাবে জ্যোতির্বিজ্ঞানকে নাড়া দিচ্ছে কারণ টেলিস্কোপটি আগের যেকোনো মেশিনের চেয়ে মহাকাশের গভীর থেকে পৃথিবীতে পৌঁছানো আলো শনাক্ত করতে পারে।

"আমরা এই অযৌক্তিক শক্তিশালী টেলিস্কোপটি 20 বছর ধরে তৈরি করেছি," বলেছেন গ্র্যান্ট ট্রেম্বলে, হার্ভার্ড-স্মিথসোনিয়ান সেন্টার ফর অ্যাস্ট্রোফিজিক্সের একজন অ্যাস্ট্রোফিজিসিস্ট। "এর পুরো পয়েন্টটি মূলত মহাজাগতিক সময়ের গভীরে দেখা ছিল।"

মিশনের একটি লক্ষ্য হল মহাবিশ্বের প্রথম বিলিয়ন বছর (এর প্রায় 13.8-বিলিয়ন-বছরের ইতিহাসের মধ্যে) গঠনের ক্রিয়ায় ছায়াপথগুলিকে ধরা। গত গ্রীষ্ম থেকে টেলিস্কোপের প্রাথমিক পর্যবেক্ষণ একটি তরুণ মহাবিশ্বের ইঙ্গিত আকর্ষণীয়ভাবে পরিপক্ক ছায়াপথে পূর্ণ, কিন্তু জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এই ধরনের ছবি থেকে যে তথ্য পেতে পারে তা সীমিত ছিল। প্রাথমিক মহাবিশ্বকে সত্যিকার অর্থে বোঝার জন্য, জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের শুধু চিত্রের চেয়ে বেশি প্রয়োজন ছিল; তারা সেই গ্যালাক্সির স্পেকট্রার জন্য ক্ষুধার্ত ছিল - টেলিস্কোপ যখন আগত আলোকে নির্দিষ্ট রঙে ভেঙ্গে দেয় তখন যে ডেটা আসে।

গ্যালাকটিক স্পেকট্রা, যা JWST গত বছরের শেষে আন্তরিকভাবে ফেরত পাঠাতে শুরু করেছিল, দুটি কারণে কার্যকর।

প্রথমত, তারা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের গ্যালাক্সির বয়স নির্ধারণ করতে দেয়। JWST যে ইনফ্রারেড আলো সংগ্রহ করে তা লাল করা হয়, বা লাল স্থানান্তরিত হয়, যার অর্থ এটি মহাজাগতিক অতিক্রম করার সময়, স্থানের প্রসারণের ফলে এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রসারিত হয়। সেই রেডশিফ্টের ব্যাপ্তি জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের একটি গ্যালাক্সির দূরত্ব নির্ধারণ করতে দেয় এবং সেইজন্য এটি কখন তার আলো নির্গত করেছিল। আশেপাশের গ্যালাক্সিগুলির রেডশিফ্ট প্রায় শূন্য। JWST সহজে 5 এর রেডশিফ্টের বাইরে বস্তু তৈরি করতে পারে, যা বিগ ব্যাং-এর প্রায় 1 বিলিয়ন বছর পরে। উচ্চতর রেডশিফ্টে বস্তুগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে পুরানো এবং আরও দূরে।

দ্বিতীয়ত, স্পেকট্রা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের একটি গ্যালাক্সিতে কী ঘটছে তা বোঝায়। প্রতিটি রঙ ফোটন এবং নির্দিষ্ট পরমাণুর (বা অণু) মধ্যে মিথস্ক্রিয়া চিহ্নিত করে। একটি রঙ হাইড্রোজেন পরমাণুর ঝলকানি থেকে উদ্ভূত হয় যখন এটি একটি বাম্পের পরে স্থির হয়; আরেকটি নির্দেশ করে অক্সিজেন পরমাণু, এবং আরেকটি নাইট্রোজেন। একটি বর্ণালী হল রঙের একটি প্যাটার্ন যা প্রকাশ করে যে একটি গ্যালাক্সি কী দিয়ে তৈরি এবং সেই উপাদানগুলি কী করছে এবং JWST অভূতপূর্ব দূরত্বে গ্যালাক্সিগুলির জন্য সেই গুরুত্বপূর্ণ প্রসঙ্গ সরবরাহ করছে।

"আমরা এত বড় লাফ দিয়েছি," বলেছেন আয়ুষ সাক্সেনা, অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন জ্যোতির্বিজ্ঞানী। যে "আমরা রেডশিফ্ট 9 গ্যালাক্সির রাসায়নিক গঠন সম্পর্কে কথা বলছি তা একেবারেই অসাধারণ।"

(রেডশিফ্ট 9 মন-বিস্ময়করভাবে দূরবর্তী, এমন একটি সময়ের সাথে সম্পর্কিত যখন মহাবিশ্বের বয়স ছিল মাত্র 0.55 বিলিয়ন বছর।)

গ্যালাকটিক স্পেকট্রা পরমাণুর একটি প্রধান বিপর্যয় খুঁজে বের করার জন্য নিখুঁত সরঞ্জাম: গ্যালাক্সিগুলির হৃদয়ে লুকিয়ে থাকা বিশাল ব্ল্যাক হোল। ব্ল্যাক হোলগুলি নিজেরাই অন্ধকার, কিন্তু যখন তারা গ্যাস এবং ধূলিকণা খায়, তখন তারা পরমাণুগুলিকে ছিঁড়ে ফেলে, যা তাদের বর্ণময় রং তৈরি করে। JWST-এর উৎক্ষেপণের অনেক আগে, জ্যোতির্পদার্থবিদরা আশা করেছিলেন যে টেলিস্কোপ তাদের সেই নিদর্শনগুলি খুঁজে পেতে সাহায্য করবে এবং তারা কীভাবে গঠিত হয়েছিল তার রহস্য সমাধানের জন্য প্রথম মহাবিশ্বের সবচেয়ে বড় এবং সবচেয়ে সক্রিয় ব্ল্যাক হোলগুলির যথেষ্ট পরিমাণ খুঁজে পাবে।

খুব বড়, খুব তাড়াতাড়ি

রহস্যটি 20 বছরেরও বেশি আগে শুরু হয়েছিল, যখন ফ্যানের নেতৃত্বে একটি দল একটিকে খুঁজে পেয়েছিল সবচেয়ে দূরবর্তী ছায়াপথ কখনও পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে - একটি উজ্জ্বল কোয়াসার, বা একটি গ্যালাক্সি একটি সক্রিয় সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোলের কাছে নোঙর করা হয়েছে যার ওজন সম্ভবত বিলিয়ন সূর্য। বিগ ব্যাং এর প্রায় 5 বিলিয়ন বছর অনুরূপ, এটি 1.1 এর একটি রেডশিফ্ট ছিল। আকাশের আরও ঝাড়ু দিয়ে, ফ্যান এবং তার সহকর্মীরা বারবার তাদের নিজস্ব রেকর্ড ভেঙে ফেলে, কোয়াসার রেডশিফ্ট ফ্রন্টিয়ারকে 6 তে 2001 এবং অবশেষে 7.6 তে 2021 - বিগ ব্যাং এর ঠিক 0.7 বিলিয়ন বছর পরে।

সমস্যাটি ছিল যে মহাজাগতিক ইতিহাসে এত প্রথম দিকে এত বিশাল ব্ল্যাক হোল তৈরি করা অসম্ভব বলে মনে হয়েছিল।

যেকোনো বস্তুর মতো, ব্ল্যাক হোল বৃদ্ধি পেতে এবং গঠন করতে সময় নেয়। এবং একটি 6-ফুট-লম্বা শিশুর মতো, ফ্যানের সুপারসাইজ ব্ল্যাক হোলগুলি তাদের বয়সের জন্য খুব বড় ছিল - মহাবিশ্ব তাদের জন্য যথেষ্ট পুরানো ছিল না যে তারা বিলিয়ন সূর্যের উচ্চতা অর্জন করতে পারে। এই অতিবৃদ্ধ বাচ্চাদের ব্যাখ্যা করার জন্য, পদার্থবিদরা দুটি অস্বস্তিকর বিকল্প বিবেচনা করতে বাধ্য হয়েছিল।

প্রথমটি হল ফ্যানের গ্যালাক্সিগুলি স্ট্যান্ডার্ড, মোটামুটি নাক্ষত্রিক ভরের ব্ল্যাক হোলগুলি প্রায়শই পিছনে ছেড়ে যায়। তারা তখন একত্রিত হয়ে এবং আশেপাশের গ্যাস এবং ধূলিকণা গ্রাস করে উভয়ই বেড়ে ওঠে। সাধারণত, যদি একটি ব্ল্যাক হোল যথেষ্ট আক্রমণাত্মকভাবে ভোজন করে, তবে বিকিরণের একটি বহিঃপ্রবাহ তার ছিদ্রগুলিকে দূরে ঠেলে দেয়। এটি খাওয়ানোর উন্মত্ততা বন্ধ করে এবং ব্ল্যাক হোল বৃদ্ধির জন্য একটি গতি সীমা নির্ধারণ করে যা বিজ্ঞানীরা এডিংটন সীমা বলে। কিন্তু এটি একটি নরম সিলিং: ধুলোর একটি ধ্রুবক প্রবাহ অনুমেয়ভাবে বিকিরণের বহিঃপ্রবাহকে কাটিয়ে উঠতে পারে। যাইহোক, ফ্যানের জানোয়ারদের ব্যাখ্যা করার জন্য এই ধরনের "সুপার-এডিংটন" বৃদ্ধিকে দীর্ঘকাল ধরে ধরে রাখা কল্পনা করা কঠিন - তাদের কল্পনাতীতভাবে দ্রুত বাড়তে হবে।

অথবা সম্ভবত ব্ল্যাক হোল অসম্ভাব্যভাবে বড় হতে পারে। প্রারম্ভিক মহাবিশ্বের গ্যাস মেঘগুলি হাজার হাজার সূর্যের ওজনের ব্ল্যাক হোলে সরাসরি ভেঙে পড়ে থাকতে পারে - যা ভারী বীজ নামক বস্তু তৈরি করে। এই দৃশ্যটি পেট করাও কঠিন, কারণ এত বড়, গলদযুক্ত গ্যাস মেঘগুলি একটি ব্ল্যাক হোল গঠনের আগে তারার মধ্যে ভেঙে যাওয়া উচিত।

JWST-এর অগ্রাধিকারগুলির মধ্যে একটি হল অতীতে উঁকি দিয়ে এবং ফ্যানের ছায়াপথগুলির ক্ষীণ পূর্বপুরুষদের ধরার মাধ্যমে এই দুটি পরিস্থিতির মূল্যায়ন করা। এই অগ্রদূতগুলি পুরোপুরি কোয়াসার হবে না, তবে কিছু ছোট ব্ল্যাক হোল সহ গ্যালাক্সিগুলি কোয়াসার হওয়ার পথে। JWST-এর সাহায্যে, বিজ্ঞানীদের ব্ল্যাক হোলগুলিকে খুঁজে বের করার সর্বোত্তম সুযোগ রয়েছে যা সবেমাত্র বাড়তে শুরু করেছে — যে বস্তুগুলি যথেষ্ট তরুণ এবং গবেষকদের তাদের জন্মের ওজন কমাতে যথেষ্ট ছোট।

এটি একটি কারণ হল কসমিক ইভোলিউশন আর্লি রিলিজ সায়েন্স সার্ভে, বা CEERS-এর সাথে একদল জ্যোতির্বিজ্ঞানী, যার নেতৃত্বে কোলবি কলেজের ডেল কোসেভস্কি, ওভারটাইম কাজ শুরু করেছিলেন যখন তারা প্রথমবার ক্রিসমাসের পরের দিনগুলিতে এই ধরনের তরুণ ব্ল্যাক হোলের লক্ষণগুলি লক্ষ্য করেছিলেন।

"এটি কতগুলি আছে তা চিত্তাকর্ষক," লিখেছেন জেহান কার্টালটেপে, রচেস্টার ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির একজন জ্যোতির্বিজ্ঞানী, স্ল্যাকের উপর আলোচনার সময়।

"অনেক ছোট লুকানো দানব," কোসেভস্কি উত্তর দিল।

দানবদের ক্রমবর্ধমান ভিড়

সিইইআরএস স্পেকট্রাতে, কয়েকটি ছায়াপথ অবিলম্বে শিশু ব্ল্যাক হোলগুলিকে লুকিয়ে রাখা - ছোট দানব হিসাবে বেরিয়ে আসে। তাদের আরও ভ্যানিলা ভাইবোনের বিপরীতে, এই ছায়াপথগুলি আলো নির্গত করে যা হাইড্রোজেনের জন্য শুধুমাত্র একটি খাস্তা ছায়া দিয়ে আসেনি। পরিবর্তে, হাইড্রোজেন রেখাকে বিভিন্ন বর্ণের মধ্যে smeared, বা প্রশস্ত করা হয়েছিল, যা নির্দেশ করে যে কিছু আলোক তরঙ্গ প্রদক্ষিণকারী গ্যাস মেঘগুলিকে JWST-এর দিকে ত্বরান্বিত করার সাথে সাথে চাপা পড়েছিল (ঠিক যেমন একটি অ্যাম্বুলেন্স একটি ক্রমবর্ধমান আর্তনাদ নির্গত করে কারণ এর সাইরেনের সাউন্ডওয়েভগুলি সংকুচিত হয়) মেঘ দূরে উড়ে যাওয়ার সাথে সাথে তরঙ্গ প্রসারিত হয়েছিল। কোসেভস্কি এবং তার সহকর্মীরা জানতেন যে ব্ল্যাক হোলই একমাত্র বস্তু যা হাইড্রোজেনের মতো চারপাশে স্লিং করতে সক্ষম।

"ব্ল্যাক হোলকে প্রদক্ষিণ করা গ্যাসের বিস্তৃত উপাদানটি দেখার একমাত্র উপায় হল যদি আপনি গ্যালাক্সির ব্যারেলের নীচে এবং ব্ল্যাক হোলের ডানদিকে তাকান," কোসেভস্কি বলেছিলেন।

জানুয়ারী মাসের শেষের দিকে, CEERS টিম দুটি "লুকানো ছোট দানব" এর বর্ণনা দিয়ে একটি প্রিপ্রিন্ট তৈরি করতে সক্ষম হয়েছিল যেমন তারা তাদের ডাকে। তারপরে দলটি তাদের প্রোগ্রাম দ্বারা সংগৃহীত শত শত গ্যালাক্সির একটি বিস্তৃত অংশের পরিকল্পিতভাবে অধ্যয়ন করার জন্য যাত্রা করে যে সেখানে কতগুলি ব্ল্যাক হোল রয়েছে তা দেখতে। কিন্তু টোকিও ইউনিভার্সিটির ইউইচি হরিকানের নেতৃত্বে মাত্র কয়েক সপ্তাহ পরে তারা অন্য একটি দলকে আটকে দেয়। হরিকেন এর দল 185টি সবচেয়ে দূরবর্তী CEERS ছায়াপথ অনুসন্ধান করেছে এবং পাওয়া গেছে 10 বিস্তৃত হাইড্রোজেন লাইন সহ - 4 এবং 7 এর মধ্যে রেডশিফ্টে মিলিয়ন-সৌর-ভর কেন্দ্রীয় ব্ল্যাক হোলের সম্ভাব্য কাজ। তারপর জুন মাসে, নেতৃত্বে আরও দুটি সমীক্ষার বিশ্লেষণ জরিট ম্যাথি সুইস ফেডারেল ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি জুরিখ আরও 20 জনকে চিহ্নিত করেছেছোট লাল বিন্দু"বিস্তৃত হাইড্রোজেন লাইন সহ: ব্ল্যাক হোল রেডশিফ্টের চারপাশে মন্থন করছে 5. একটি বিশ্লেষণ আগস্টের শুরুতে পোস্ট করা হয়েছে আরও এক ডজন ঘোষণা করেছে, যার মধ্যে কয়েকটি একত্রিত হয়ে বাড়তে পারে।

"আমি এত দিন ধরে এই জিনিসগুলির জন্য অপেক্ষা করছিলাম," ভলন্টেরি বলেছিলেন। "এটা অবিশ্বাস্য হয়েছে।"

কিন্তু কিছু জ্যোতির্বিজ্ঞানী একটি বড়, সক্রিয় ব্ল্যাক হোল সহ গ্যালাক্সির নিছক সংখ্যার প্রত্যাশা করেছিলেন। জেডব্লিউএসটি-এর প্রথম বছরের পর্যবেক্ষণে বেবি কোয়াসারগুলি বিজ্ঞানীরা যে ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন তার থেকে অনেক বেশি প্রাপ্তবয়স্ক কোয়াসারের আদমশুমারি — 10 গুণ এবং 100 গুণ বেশি প্রচুর পরিমাণে।

"এটি একজন জ্যোতির্বিজ্ঞানীর জন্য আশ্চর্যজনক যে আমরা একটি ক্রম বা তার চেয়েও বেশি মাত্রার দ্বারা বন্ধ হয়ে গিয়েছিলাম," বলেছেন আইলারস, যিনি লিটল-লাল-ডটস পেপারে অবদান রেখেছিলেন।

ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশনের NOIRLab-এর একজন জ্যোতির্বিজ্ঞানী এবং লিটল-মনস্টার্স পেপারের সহ-লেখক স্টেফানি জুনাউ বলেন, “সব সময়ই মনে হতো উচ্চ রেডশিফ্টে এই কোয়াসারগুলো আইসবার্গের ডগা। "আমরা হয়তো খুঁজে পাচ্ছি যে নীচে, এই [অজ্ঞান] জনসংখ্যা কেবল নিয়মিত আইসবার্গের চেয়েও বড়।"

এই দুটি প্রায় 11 এ যান

কিন্তু তাদের শৈশবকালে জন্তুদের আভাস পেতে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা জানেন যে তাদের 5 এর রেডশিফ্ট ছাড়িয়ে যেতে হবে এবং মহাবিশ্বের প্রথম বিলিয়ন বছরের গভীরে তাকাতে হবে। সম্প্রতি, বেশ কয়েকটি দল সত্যই অভূতপূর্ব দূরত্বে ব্ল্যাক হোলগুলিকে খাওয়াতে দেখেছে।

মার্চে, নেতৃত্বে একটি CEERS বিশ্লেষণ রেবেকা লারসন, ইউনিভার্সিটি অফ টেক্সাস, অস্টিনের একজন জ্যোতির্পদার্থবিদ, 8.7 এর রেডশিফ্টে একটি গ্যালাক্সিতে একটি বিস্তৃত হাইড্রোজেন লাইন আবিষ্কার করেছেন (বিগ ব্যাং এর 0.57 বিলিয়ন বছর পরে), এটি এখন পর্যন্ত আবিষ্কৃত সবচেয়ে দূরবর্তী সক্রিয় ব্ল্যাক হোলের জন্য একটি নতুন রেকর্ড স্থাপন করেছে।

কিন্তু JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey) এর সাথে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা GN-z11-এর বর্ণালীতে তাদের হাত পাওয়ার পর মাত্র কয়েক মাস পরে লারসনের রেকর্ড পড়ে যায়। রেডশিফ্ট 10.6-এ, GN-z11 হাবল স্পেস টেলিস্কোপের দৃষ্টির সবচেয়ে ক্ষীণ প্রান্তে ছিল, এবং বিজ্ঞানীরা তীক্ষ্ণ চোখ দিয়ে এটি অধ্যয়ন করতে আগ্রহী ছিলেন। ফেব্রুয়ারির মধ্যে, JWST GN-z10 পর্যবেক্ষণ করতে 11 ঘন্টারও বেশি সময় ব্যয় করেছিল এবং গবেষকরা এখনই বলতে পারেন যে গ্যালাক্সিটি একটি অদ্ভুত বল ছিল। এর প্রাচুর্য নাইট্রোজেন "সম্পূর্ণভাবে আউট ছিল," বলেন জ্যান স্কোল্টজ, কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন JADES সদস্য। একটি তরুণ গ্যালাক্সিতে এত বেশি নাইট্রোজেন দেখা একটি 6 বছর বয়সী একটি পাঁচটার ছায়ার সাথে দেখা করার মতো ছিল, বিশেষত যখন নাইট্রোজেনকে গ্যালাক্সির অক্সিজেনের স্বল্প ভাণ্ডারের সাথে তুলনা করা হয়, একটি সহজ পরমাণু যা নক্ষত্রদের প্রথমে একত্রিত হওয়া উচিত।

JADES সহযোগিতা মে মাসের শুরুতে আরও 16 বা তার বেশি JWST পর্যবেক্ষণ ঘন্টার সাথে অনুসরণ করেছে। অতিরিক্ত তথ্য বর্ণালীকে তীক্ষ্ণ করে, প্রকাশ করে যে নাইট্রোজেনের দুটি দৃশ্যমান ছায়া অত্যন্ত অসম - একটি উজ্জ্বল এবং একটি অস্পষ্ট। দলটি বলেছে, প্যাটার্নটি নির্দেশ করে যে GN-z11 ঘন গ্যাসের মেঘে পূর্ণ ছিল ভয়ঙ্কর মহাকর্ষ বল.

"সেই যখন আমরা বুঝতে পেরেছিলাম যে আমরা ব্ল্যাক হোলের অ্যাক্রিশন ডিস্কের দিকে তাকাচ্ছিলাম," শোল্টজ বলেছিলেন। এই সৌভাগ্যক্রমে সারিবদ্ধকরণ ব্যাখ্যা করে কেন দূরবর্তী ছায়াপথটি হাবলের পক্ষে প্রথম স্থানে দেখতে যথেষ্ট উজ্জ্বল ছিল।

GN-z11-এর মতো অত্যন্ত তরুণ, ক্ষুধার্ত ব্ল্যাক হোলগুলি হল সেই সঠিক বস্তু যা জ্যোতির্পদার্থবিদরা আশা করেছিলেন যে ফ্যানের কোয়াসারগুলি কীভাবে হয়েছিল সেই সমস্যার সমাধান করবে৷ কিন্তু একটি মোচড়ের মধ্যে, এটি দেখা যাচ্ছে যে এমনকি সর্বোত্তম GN-z11 যথেষ্ট তরুণ বা যথেষ্ট ছোট নয় যা গবেষকরা চূড়ান্তভাবে এর জন্মের ভর নির্ধারণ করতে পারে।

"আমাদের 11 এর থেকেও বেশি রেডশিফ্টে ব্ল্যাক হোলের ভর সনাক্ত করা শুরু করতে হবে," শোল্টজ বলেছিলেন। "আমার ধারণা ছিল না যে আমি এক বছর আগে এটি বলব, কিন্তু আমরা এখানে আছি।"

ভারীতা একটি ইঙ্গিত

ততক্ষণ পর্যন্ত, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা নবজাতক ব্ল্যাক হোল খুঁজে বের করার এবং অধ্যয়ন করার জন্য আরও সূক্ষ্ম কৌশল অবলম্বন করছেন, সাহায্যের জন্য বন্ধুকে ফোন করার মতো কৌশল - বা অন্য ফ্ল্যাগশিপ স্পেস টেলিস্কোপ -।

2022 সালের গোড়ার দিকে, Volonteri, Tremblay এবং তাদের সহযোগীরা পর্যায়ক্রমে NASA-এর চন্দ্র এক্স-রে অবজারভেটরিকে একটি গ্যালাক্সি ক্লাস্টারে নির্দেশ করতে শুরু করেছিল তারা জানত যে JWST-এর সংক্ষিপ্ত তালিকায় থাকবে। ক্লাস্টার একটি লেন্সের মত কাজ করে। এটি স্থান-কালের ফ্যাব্রিককে বাঁকিয়ে দেয় এবং এর পিছনে আরও দূরবর্তী ছায়াপথগুলিকে বড় করে। দলটি দেখতে চেয়েছিল যে এই ব্যাকগ্রাউন্ড গ্যালাক্সিগুলির মধ্যে কোনটি এক্স-রে থুথু ফেলছে কিনা, একটি উদাসীন ব্ল্যাক হোলের একটি ঐতিহ্যবাহী কলিং কার্ড।

এক বছরের ব্যবধানে, চন্দ্র মহাজাগতিক লেন্সের দিকে দুই সপ্তাহের জন্য তাকিয়েছিলেন - এটি এখনও পর্যন্ত তার দীর্ঘতম পর্যবেক্ষণ অভিযানগুলির মধ্যে একটি - এবং UHZ19 নামক একটি গ্যালাক্সি থেকে আসা 1টি এক্স-রে ফোটন সংগ্রহ করেছিলেন, 10.1 এর একটি রেডশিফ্ট. এই 19টি উচ্চ-অক্টেন ফোটন সম্ভবত একটি ক্রমবর্ধমান ব্ল্যাক হোল থেকে এসেছে যা বিগ ব্যাংয়ের অর্ধ বিলিয়নেরও কম বছর পরে বিদ্যমান ছিল, যা এটিকে এখন পর্যন্ত সনাক্ত করা সবচেয়ে দূরবর্তী এক্স-রে উত্স হিসাবে পরিণত করেছে।

JWST এবং Chandra ডেটা একত্রিত করে, গ্রুপটি অদ্ভুত কিছু শিখেছে — এবং তথ্যপূর্ণ। বেশিরভাগ আধুনিক গ্যালাক্সিতে, প্রায় সমস্ত ভরই নক্ষত্রের মধ্যে, কেন্দ্রীয় ব্ল্যাক হোলে এক শতাংশ বা তারও কম। কিন্তু UHZ1-এ, তারা এবং ব্ল্যাক হোলের মধ্যে ভর সমানভাবে বিভক্ত বলে মনে হচ্ছে - যা সুপার-এডিংটন বৃদ্ধির জন্য জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা আশা করতেন এমন প্যাটার্ন নয়।

আরো যুক্তিসঙ্গত ব্যাখ্যা, দল প্রস্তাব করেছে, UHZ1 এর কেন্দ্রীয় ব্ল্যাক হোলের জন্ম হয়েছিল যখন একটি দৈত্যাকার মেঘ একটি বিশালাকার ব্ল্যাক হোলে ভেঙে পড়ে, তারা তৈরির জন্য সামান্য গ্যাস রেখে যায়। এই পর্যবেক্ষণগুলি "একটি ভারী বীজের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে পারে," ট্রেম্বলে বলেছেন। এটা "এই বিশালাকার, গ্যাসের দৈত্যাকার বল সম্পর্কে চিন্তা করা পাগল যা সবেমাত্র ধসে পড়ে।"

এটা একটা ব্ল্যাক হোল ইউনিভার্স

গত কয়েক মাস ধরে ম্যাড স্পেকট্রা স্ক্র্যাম্বল থেকে কিছু নির্দিষ্ট ফলাফল অধ্যয়ন পিয়ার পর্যালোচনার মাধ্যমে স্থানান্তরিত হতে বাধ্য। কিন্তু বিস্তৃত উপসংহার - যে তরুণ মহাবিশ্ব অত্যন্ত দ্রুত বিশাল, সক্রিয় ব্ল্যাক হোলগুলির একটি হোস্টকে বের করে দিয়েছে - বেঁচে থাকার সম্ভাবনা রয়েছে। সর্বোপরি, ফ্যানের কোয়াসারগুলি কোথাও থেকে আসতে হয়েছিল।

"প্রতিটি বস্তুর সঠিক সংখ্যা এবং বিশদটি অনিশ্চিত রয়ে গেছে, তবে এটি অত্যন্ত বিশ্বাসযোগ্য যে আমরা ব্ল্যাক হোল বৃদ্ধির একটি বৃহৎ জনসংখ্যা খুঁজে পাচ্ছি," আইলার বলেছিলেন। "JWST তাদের প্রথমবারের মতো প্রকাশ করেছে, এবং এটি খুবই উত্তেজনাপূর্ণ।"

ব্ল্যাক হোল বিশেষজ্ঞদের জন্য, এটি এমন একটি উদ্ঘাটন যা বছরের পর বছর ধরে তৈরি হচ্ছে। সাম্প্রতিক গবেষণা অগোছালো কিশোর ছায়াপথ আধুনিক মহাবিশ্বে ইঙ্গিত দেয় যে তরুণ ছায়াপথগুলিতে সক্রিয় ব্ল্যাক হোলগুলি উপেক্ষা করা হচ্ছে। এবং তাত্ত্বিকরা লড়াই করেছেন কারণ তাদের ডিজিটাল মডেলগুলি ক্রমাগত জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বাস্তবে যতটা ব্ল্যাক হোল দেখেছিল তার চেয়ে অনেক বেশি ব্ল্যাক হোল সহ মহাবিশ্ব তৈরি করে।

"আমি সবসময় বলেছি আমার তত্ত্ব ভুল এবং পর্যবেক্ষণ সঠিক, তাই আমাকে আমার তত্ত্ব ঠিক করতে হবে," ভলন্টেরি বলেছিলেন। তবুও হয়তো অসঙ্গতি তত্ত্বের সাথে কোন সমস্যার দিকে ইঙ্গিত করেনি। "সম্ভবত এই ছোট লাল বিন্দুগুলির জন্য হিসাব করা হচ্ছে না," তিনি বলেছিলেন।

এখন যখন জ্বলন্ত ব্ল্যাক হোলগুলি একটি পরিপক্ক মহাবিশ্বে মহাজাগতিক ক্যামিওর চেয়েও বেশি কিছু হয়ে উঠছে, জ্যোতির্পদার্থবিদরা ভাবছেন যে বস্তুগুলিকে মাঝারি তাত্ত্বিক ভূমিকায় পুনর্নির্মাণ করা অন্য কিছু মাথাব্যথা উপশম করতে পারে কিনা।

JWST-এর প্রথম ছবিগুলির কিছু অধ্যয়ন করার পর, কিছু জ্যোতির্বিজ্ঞানী দ্রুত তা নির্দিষ্ট করে দেখিয়েছেন ছায়াপথ তাদের যৌবন বিবেচনা করে অসম্ভব ভারী মনে হয়েছিল। কিন্তু অন্তত কিছু ক্ষেত্রে, একটি অন্ধভাবে উজ্জ্বল ব্ল্যাক হোল গবেষকদের আশেপাশের নক্ষত্রের উচ্চতাকে অতিরিক্ত মূল্যায়ন করতে নেতৃত্ব দিতে পারে।

আরেকটি তত্ত্ব যা পরিবর্তনের প্রয়োজন হতে পারে তা হল যে হারে গ্যালাক্সিগুলি নক্ষত্র মন্থন করে, যা গ্যালাক্সি সিমুলেশনে খুব বেশি হয়। কোসেভস্কি অনুমান করেন যে অনেক ছায়াপথ একটি লুকানো-দানব পর্যায়ের মধ্য দিয়ে যায় যা তারা গঠনের মন্থরতা স্থাপন করে; তারা নক্ষত্র-নির্মিত ধূলিকণার মধ্যে কোকুন শুরু করে এবং তারপরে তাদের ব্ল্যাকহোল মহাজাগতিকতার মধ্যে তারার জিনিসগুলি ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী হয়ে ওঠে, তারার গঠন ধীর করে দেয়। "আমরা খেলার মধ্যে সেই দৃশ্যটি হয়তো দেখছি," তিনি বলেছিলেন।

জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা প্রাথমিক মহাবিশ্বের আবরণ তুলে ফেললে, একাডেমিক ধারণাগুলি কংক্রিট উত্তরের চেয়ে বেশি। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা সক্রিয় ব্ল্যাক হোল সম্পর্কে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা কীভাবে চিন্তা করেন তা ইতিমধ্যেই JWST পরিবর্তন করছে, গবেষকরা জানেন যে এই বছর টেলিস্কোপ দ্বারা প্রকাশিত মহাজাগতিক ভিগনেটগুলি কি হতে চলেছে তার তুলনায় উপাখ্যান। JADES এবং CEERS-এর মতো প্রচারাভিযান পর্যবেক্ষণ করে পূর্ণিমার আকারের প্রায় এক-দশমাংশ আকাশের স্লিভার থেকে তাদের দিকে তাকিয়ে থাকা কয়েক ডজন সম্ভাব্য ব্ল্যাক হোল পাওয়া গেছে। আরও অনেক শিশু ব্ল্যাক হোল টেলিস্কোপ এবং এর জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের মনোযোগের জন্য অপেক্ষা করছে।

"এই সমস্ত অগ্রগতি প্রথম নয় থেকে 12 মাসে হয়েছে," সাক্সেনা বলেছিলেন। "এখন আমাদের আগামী নয় বা 10 বছরের জন্য [JWST] আছে।"