কসমোলজির স্ট্যান্ডার্ড মডেল একটি টেলিস্কোপের আশ্চর্যজনক অনুসন্ধানে বেঁচে থাকে

কসমোলজিতে ফাটল দেখা দিতে একটু সময় নেওয়ার কথা ছিল। কিন্তু গত বসন্তে যখন জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ (জেডব্লিউএসটি) তার লেন্স খুলেছিল, তখন অত্যন্ত দূরবর্তী অথচ খুব উজ্জ্বল ছায়াপথগুলি অবিলম্বে টেলিস্কোপের দৃশ্যের ক্ষেত্রে আলোকিত হয়েছিল। "তারা খুব নির্বোধভাবে উজ্জ্বল ছিল, এবং তারা কেবল দাঁড়িয়েছিল," বলেছেন রোহান নাইডু, ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির একজন জ্যোতির্বিজ্ঞানী।

পৃথিবী থেকে গ্যালাক্সিগুলির আপাত দূরত্ব পরামর্শ দেয় যে তারা মহাবিশ্বের ইতিহাসে যে কেউ প্রত্যাশা করেছিল তার চেয়ে অনেক আগে গঠিত হয়েছিল। (কোন কিছু যত দূরে, তার আলো তত বেশি আগে ফুটেছে।) সন্দেহগুলো ঘুরপাক খাচ্ছে, কিন্তু ডিসেম্বরে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা নিশ্চিত করেছেন যে কিছু গ্যালাক্সি প্রকৃতপক্ষে দূরবর্তী, এবং তাই আদিম, যেমনটি মনে হয়। এই নিশ্চিত হওয়া গ্যালাক্সিগুলির মধ্যে প্রাচীনতমগুলি বিগ ব্যাং-এর 330 মিলিয়ন বছর পরে তার আলো ফেলে, যা এটিকে মহাবিশ্বের প্রাচীনতম পরিচিত কাঠামোর জন্য নতুন রেকর্ড-ধারক করে তোলে। সেই গ্যালাক্সিটি বরং ম্লান ছিল, কিন্তু একই সময়ের জন্য শিথিলভাবে খোঁচা দেওয়া অন্যান্য প্রার্থীরা ইতিমধ্যেই উজ্জ্বল হয়ে উঠেছে, যার অর্থ তারা সম্ভাব্যভাবে বিশাল ছিল।

মহাবিস্ফোরণের পর এত তাড়াতাড়ি গ্যাসের অতি উত্তপ্ত মেঘের ভিতর কীভাবে তারা জ্বলতে পারে? কিভাবে তারা এত বড় মাধ্যাকর্ষণ আবদ্ধ কাঠামোর মধ্যে দ্রুত নিজেদের বুনতে পারে? এই ধরনের বড়, উজ্জ্বল, প্রারম্ভিক ছায়াপথগুলি খুঁজে পাওয়া প্রিক্যামব্রিয়ান স্তরে একটি জীবাশ্ম খরগোশের সন্ধানের অনুরূপ। “প্রাথমিক সময়ে কোন বড় জিনিস নেই। বড় জিনিস পেতে একটু সময় লাগে,” বলেন মাইক বয়লান-কোলচিন, অস্টিনের টেক্সাস বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন তাত্ত্বিক পদার্থবিদ।

জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা জিজ্ঞাসা করতে শুরু করেছিলেন যে প্রথম দিকের বড় জিনিসগুলির প্রসারণ মহাজাগতিক সম্পর্কে বর্তমান উপলব্ধিকে অস্বীকার করে কিনা। কিছু গবেষক এবং মিডিয়া আউটলেট দাবি করেছে যে টেলিস্কোপের পর্যবেক্ষণগুলি মহাজাগতিকতার মানক মডেলকে ভঙ্গ করছে — ল্যাম্বডা কোল্ড ডার্ক ম্যাটার বা ΛCDM, মডেল নামক সমীকরণের একটি ভাল-পরীক্ষিত সেট - রোমাঞ্চকরভাবে নতুন মহাজাগতিক উপাদান বা নিয়ন্ত্রণকারী আইনের দিকে ইঙ্গিত করছে। যদিও এটি স্পষ্ট হয়ে গেছে যে ΛCDM মডেলটি স্থিতিস্থাপক। গবেষকদের কসমোলজির নিয়মগুলি পুনরায় লিখতে বাধ্য করার পরিবর্তে, JWST অনুসন্ধানগুলি জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের পুনর্বিবেচনা করেছে যে কীভাবে গ্যালাক্সি তৈরি হয়, বিশেষ করে মহাজাগতিক শুরুতে। টেলিস্কোপটি এখনও মহাজাগতিকতা ভাঙতে পারেনি, তবে এর অর্থ এই নয় যে খুব-প্রাথমিক ছায়াপথগুলির ক্ষেত্রে যুগান্তর ছাড়া অন্য কিছু হবে।

সরল টাইমস

কেন খুব তাড়াতাড়ি, উজ্জ্বল ছায়াপথের সনাক্তকরণ আশ্চর্যজনক তা দেখতে, এটি মহাবিশ্ব সম্পর্কে মহাজাগতিকরা কী জানেন - বা মনে করেন - তারা জানেন তা বুঝতে সাহায্য করে।

বিগ ব্যাং এর পর, শিশু মহাবিশ্ব শীতল হতে শুরু করে। কয়েক মিলিয়ন বছরের মধ্যে, রয়লিং প্লাজমা যা স্থান পূর্ণ করে তা স্থির হয়ে যায় এবং ইলেকট্রন, প্রোটন এবং নিউট্রন পরমাণুতে মিলিত হয়, বেশিরভাগই নিরপেক্ষ হাইড্রোজেন। মহাজাগতিক অন্ধকার যুগ নামে পরিচিত অনিশ্চিত সময়ের জন্য জিনিসগুলি শান্ত এবং অন্ধকার ছিল। তারপর কিছু ঘটল।

বিগ ব্যাং-এর পরে যে উপাদানগুলি উড়ে যায় তার বেশিরভাগই এমন কিছু দিয়ে তৈরি যা আমরা দেখতে পাই না, যাকে বলা হয় ডার্ক ম্যাটার। এটি মহাবিশ্বের উপর একটি শক্তিশালী প্রভাব বিস্তার করেছে, বিশেষ করে প্রথম দিকে। স্ট্যান্ডার্ড ছবিতে, ঠান্ডা অন্ধকার পদার্থ (একটি শব্দ যার অর্থ অদৃশ্য, ধীর গতিশীল কণা) নির্বিচারে মহাজাগতিক সম্পর্কে নিক্ষেপ করা হয়েছিল। কিছু কিছু অঞ্চলে এর বন্টন ঘনীভূত ছিল এবং এই অঞ্চলে এটি খণ্ড-বিখণ্ডে ভেঙে পড়তে শুরু করে। দৃশ্যমান পদার্থ, মানে পরমাণু, অন্ধকার পদার্থের গুচ্ছের চারপাশে গুচ্ছবদ্ধ। পরমাণুগুলিও শীতল হওয়ার সাথে সাথে তারা শেষ পর্যন্ত ঘনীভূত হয়েছিল এবং প্রথম তারার জন্ম হয়েছিল। বিকিরণের এই নতুন উত্সগুলি নিরপেক্ষ হাইড্রোজেনকে রিচার্জ করেছিল যা তথাকথিত পুনর্নবীকরণের যুগে মহাবিশ্বকে পূর্ণ করেছিল। মহাকর্ষের মাধ্যমে, বৃহত্তর এবং আরও জটিল কাঠামো বৃদ্ধি পেয়েছে, গ্যালাক্সিগুলির একটি বিশাল মহাজাগতিক ওয়েব তৈরি করেছে।

এদিকে, সবকিছু উড়তে থাকে। জ্যোতির্বিজ্ঞানী এডউইন হাবল 1920 এর দশকে আবিষ্কার করেছিলেন যে মহাবিশ্ব সম্প্রসারিত হচ্ছে এবং 1990 এর দশকের শেষের দিকে, তার নাম, হাবল স্পেস টেলিস্কোপ, প্রমাণ পেয়েছিল যে সম্প্রসারণ ত্বরান্বিত হচ্ছে। মহাবিশ্বকে কিশমিশের রুটি হিসাবে ভাবুন। এটি ময়দা, জল, খামির এবং কিশমিশের মিশ্রণ হিসাবে শুরু হয়। আপনি যখন এই উপাদানগুলি একত্রিত করেন, খামিরটি শ্বাস নিতে শুরু করে এবং রুটি উঠতে শুরু করে। এর মধ্যে কিশমিশ - গ্যালাক্সিগুলির জন্য স্ট্যান্ড-ইন - রুটিটি প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে একে অপরের থেকে আরও দূরে প্রসারিত হয়।

হাবল টেলিস্কোপ দেখেছিল যে রুটিটি আরও দ্রুত বাড়ছে। কিসমিসগুলি এমন হারে উড়ে যাচ্ছে যা তাদের মহাকর্ষীয় আকর্ষণকে অস্বীকার করে। এই ত্বরণটি মহাকাশের বিকর্ষণীয় শক্তি দ্বারা চালিত বলে মনে হয় — তথাকথিত অন্ধকার শক্তি, যা গ্রীক অক্ষর Λ (উচ্চারিত "লাম্বদা") দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। অ্যালবার্ট আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্বের সমীকরণে Λ, ঠান্ডা অন্ধকার পদার্থ, এবং নিয়মিত পদার্থ এবং বিকিরণের মানগুলি প্লাগ করুন এবং আপনি কীভাবে মহাবিশ্ব বিকশিত হয় তার একটি মডেল পাবেন। এই "ল্যাম্বডা কোল্ড ডার্ক ম্যাটার" (ΛCDM) মডেলটি কসমসের প্রায় সমস্ত পর্যবেক্ষণের সাথে মিলে যায়।

এই ছবিটি পরীক্ষা করার একটি উপায় হল খুব দূরবর্তী ছায়াপথগুলিকে দেখা — যা শুরু করার প্রচণ্ড হাততালির পর প্রথম কয়েকশ মিলিয়ন বছর সময় ফিরে তাকানোর সমতুল্য। মহাজাগতিক তখন সহজ ছিল, এর বিবর্তন ভবিষ্যদ্বাণীর সাথে তুলনা করা সহজ।

জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা সর্বপ্রথম 1995 সালে হাবল টেলিস্কোপ ব্যবহার করে মহাবিশ্বের প্রাচীনতম কাঠামো দেখার চেষ্টা করেছিলেন। 10 দিনের মধ্যে, হাবল বিগ ডিপারে একটি খালি চেহারার প্যাচের 342টি এক্সপোজার ক্যাপচার করেছে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা কালো অন্ধকারে লুকিয়ে থাকা প্রাচুর্য দেখে বিস্মিত হয়েছিলেন: হাবল বিভিন্ন দূরত্ব এবং বিকাশের পর্যায়ে হাজার হাজার ছায়াপথ দেখতে পাচ্ছিল, যা কারও প্রত্যাশার চেয়ে অনেক আগের সময়ে প্রসারিত হয়েছিল। হাবল কিছু অত্যধিক দূরবর্তী ছায়াপথ খুঁজে বের করবে - 2016 সালে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা তার সবচেয়ে দূরবর্তী একটি খুঁজে পাওয়া গেছে, GN-z11 নামে পরিচিত, একটি অস্পষ্ট ধোঁয়া যা তারা বিগ ব্যাং-এর 400 মিলিয়ন বছর পরে।

এটি একটি গ্যালাক্সির জন্য আশ্চর্যজনকভাবে প্রথম দিকে ছিল, কিন্তু এটি ΛCDM মডেলের আংশিকভাবে সন্দেহ প্রকাশ করেনি কারণ ছায়াপথটি ছোট, মিল্কিওয়ের ভরের মাত্র 1% সহ, এবং আংশিকভাবে কারণ এটি একা দাঁড়িয়েছিল। জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের আরও শক্তিশালী টেলিস্কোপের প্রয়োজন ছিল যে GN-z11 একটি অদ্ভুত বল বা বিস্ময়করভাবে প্রাথমিক ছায়াপথগুলির একটি বৃহত্তর জনসংখ্যার অংশ, যা আমরা ΛCDM রেসিপির একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ মিস করছি কিনা তা নির্ধারণ করতে সাহায্য করতে পারে।

হিসাবহীনভাবে দূরত্ব

সেই পরবর্তী প্রজন্মের মহাকাশ টেলিস্কোপ, প্রাক্তন নাসা নেতা জেমস ওয়েবের নামে নামকরণ করা হয়েছে, 2021 সালের ক্রিসমাস দিবসে চালু হয়েছে. যত তাড়াতাড়ি JWST ক্যালিব্রেট করা হয়, প্রাথমিক ছায়াপথ থেকে আলো তার সংবেদনশীল ইলেকট্রনিক্সে ছিটকে পড়ে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যা দেখেছেন তার বর্ণনা দিয়ে কাগজপত্রের বন্যা প্রকাশ করেছেন।

গবেষকরা বস্তুর দূরত্ব পরিমাপ করতে ডপলার প্রভাবের একটি সংস্করণ ব্যবহার করেন। এটি সাইরেনের উপর ভিত্তি করে একটি অ্যাম্বুলেন্সের অবস্থান নির্ণয়ের অনুরূপ: সাইরেনটি কাছে আসার সাথে সাথে পিচের উচ্চতর শব্দ হয় এবং তারপরে এটি সরে যাওয়ার সাথে সাথে নীচের শব্দ হয়। একটি গ্যালাক্সি যত দূরে থাকে, তত দ্রুত এটি আমাদের থেকে দূরে সরে যায় এবং তাই এর আলো দীর্ঘতর তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রসারিত হয় এবং আরও লাল দেখায়। এই "রেডশিফ্ট" এর মাত্রা হিসাবে প্রকাশ করা হয় z, যেখানে একটি প্রদত্ত মান z আপনাকে বলে যে একটি বস্তুর আলো আমাদের কাছে পৌঁছানোর জন্য কতক্ষণ ভ্রমণ করেছে।

প্রথম পত্রগুলির মধ্যে একটি জেডব্লিউএসটি ডেটা নাইডু, এমআইটি জ্যোতির্বিজ্ঞানী এবং তার সহকর্মীদের কাছ থেকে এসেছে, যাদের অনুসন্ধান অ্যালগরিদম একটি গ্যালাক্সিকে পতাকাঙ্কিত করেছে যা ব্যাখ্যাতীতভাবে উজ্জ্বল এবং দায়বদ্ধভাবে দূরবর্তী বলে মনে হচ্ছে। নাইডু এটিকে GLASS-z13 নামে অভিহিত করেছেন, এটির আপাত দূরত্বকে 13-এর রেডশিফ্টে নির্দেশ করে — যা আগে দেখা কিছুর চেয়ে অনেক দূরে। (গ্যালাক্সির রেডশিফ্টটি পরে 12.4-এ সংশোধিত হয়েছিল, এবং এটির নামকরণ করা হয়েছিল GLASS-z12।) JWST পর্যবেক্ষণের বিভিন্ন সেটে কাজ করা অন্যান্য জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা 11 থেকে 20 পর্যন্ত রেডশিফ্ট মান রিপোর্ট করছিলেন, যার মধ্যে রয়েছে CEERS-1749 নামে একটি গ্যালাক্সি অথবা CR2-z17-1, যার আলো 13.7 বিলিয়ন বছর আগে বিগ ব্যাং-এর ঠিক 220 মিলিয়ন বছর পরে ছেড়ে গেছে বলে মনে হচ্ছে - মহাজাগতিক সময়ের শুরুর পর সবেমাত্র চোখের পলক।

এই নিদর্শন সনাক্তকরণ পরামর্শ দিয়েছে যে ΛCDM নামে পরিচিত ঝরঝরে গল্পটি অসম্পূর্ণ হতে পারে। একরকম, ছায়াপথগুলি এখনই বিশাল আকার ধারণ করেছে। "প্রাথমিক মহাবিশ্বে, আপনি বিশাল ছায়াপথ দেখার আশা করেন না। তাদের এতগুলি তারা তৈরি করার সময় ছিল না, এবং তারা একত্রিত হয় নি, ”ইংল্যান্ডের পোর্টসমাউথ বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন জ্যোতির্পদার্থবিদ ক্রিস লাভেল বলেছেন। প্রকৃতপক্ষে, মধ্যে একটি গবেষণা নভেম্বরে প্রকাশিত, গবেষকরা ΛCDM মডেল দ্বারা নিয়ন্ত্রিত মহাবিশ্বের কম্পিউটার সিমুলেশন বিশ্লেষণ করেছেন এবং দেখেছেন যে JWST-এর প্রথম দিকের, উজ্জ্বল ছায়াপথগুলি সিমুলেশনে একযোগে গঠিত হওয়াগুলির চেয়ে বেশি মাত্রার ক্রম।

কিছু জ্যোতির্বিজ্ঞানী এবং মিডিয়া আউটলেট দাবি করেছে যে JWST মহাজাগতিকতা ভঙ্গ করছে, কিন্তু সবাই নিশ্চিত ছিল না। একটি সমস্যা হল যে ΛCDM-এর ভবিষ্যদ্বাণী সবসময় পরিষ্কার হয় না। যদিও ডার্ক ম্যাটার এবং ডার্ক এনার্জি সহজ, দৃশ্যমান পদার্থের জটিল মিথস্ক্রিয়া এবং আচরণ রয়েছে এবং বিগ ব্যাং-এর পর প্রথম বছরগুলিতে ঠিক কী হয়েছিল তা কেউ জানে না; সেই উন্মত্ত প্রারম্ভিক সময়গুলি কম্পিউটার সিমুলেশনে আনুমানিক হতে হবে। অন্য সমস্যা হল গ্যালাক্সিগুলি ঠিক কতটা দূরে তা বলা কঠিন।

প্রথম কাগজপত্রের পর মাসগুলিতে, কিছু কথিত উচ্চ-রেডশিফ্ট গ্যালাক্সির বয়স পুনর্বিবেচনা করা হয়েছে। কিছু ছিল অপদস্থ আপডেট টেলিস্কোপ ক্রমাঙ্কনের কারণে মহাজাগতিক বিবর্তনের পরবর্তী পর্যায়ে। CEERS-1749 আকাশের একটি অঞ্চলে পাওয়া যায় যেখানে গ্যালাক্সির একটি ক্লাস্টার রয়েছে যার আলো 12.4 বিলিয়ন বছর আগে নির্গত হয়েছিল, এবং নাইডু বলেছেন যে গ্যালাক্সিটি আসলে এই ক্লাস্টারের অংশ - একটি কাছাকাছি ইন্টারলোপার যা ধুলো দিয়ে ভরা হতে পারে এটি তার চেয়ে বেশি লাল স্থানান্তরিত দেখাচ্ছে। নাইডুর মতে, CEERS-1749 যত দূরেই হোক না কেন অদ্ভুত। "এটি একটি নতুন ধরণের গ্যালাক্সি হবে যা আমরা জানতাম না: একটি খুব কম ভরের, ক্ষুদ্র ছায়াপথ যা কোনওভাবে এতে প্রচুর ধুলো তৈরি করেছে, যা আমরা ঐতিহ্যগতভাবে আশা করি না," তিনি বলেছিলেন। "এখানে কেবল এই নতুন ধরণের বস্তু থাকতে পারে যা খুব দূরবর্তী ছায়াপথগুলির জন্য আমাদের অনুসন্ধানগুলিকে বিভ্রান্ত করছে।"

লিম্যান ব্রেক

সবাই জানত যে সবচেয়ে সুনির্দিষ্ট দূরত্ব অনুমানের জন্য JWST এর সবচেয়ে শক্তিশালী ক্ষমতার প্রয়োজন হবে।

JWST শুধুমাত্র ফটোমেট্রি, বা উজ্জ্বলতা পরিমাপের মাধ্যমে তারার আলো পর্যবেক্ষণ করে না, স্পেকট্রোস্কোপি বা আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিমাপের মাধ্যমেও। একটি ফটোমেট্রিক পর্যবেক্ষণ যদি ভিড়ের মধ্যে একটি মুখের ছবির মতো হয়, তবে একটি বর্ণালী পর্যবেক্ষণ একটি ডিএনএ পরীক্ষার মতো যা একজন ব্যক্তির পারিবারিক ইতিহাস বলতে পারে। নাইডু এবং অন্যরা যারা বৃহৎ প্রারম্ভিক ছায়াপথ খুঁজে পেয়েছেন তারা উজ্জ্বলতা-প্রাপ্ত পরিমাপ ব্যবহার করে রেডশিফ্ট পরিমাপ করেছেন — মূলত একটি সত্যিই ভাল ক্যামেরা ব্যবহার করে ভিড়ের মুখের দিকে তাকাচ্ছেন। যে পদ্ধতি বায়ুরোধী থেকে অনেক দূরে. (আমেরিকান অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল সোসাইটির জানুয়ারিতে একটি সভায়, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বলেছিলেন যে শুধুমাত্র ফটোমেট্রির মাধ্যমে পর্যবেক্ষণ করা প্রাথমিক ছায়াপথগুলির অর্ধেক সঠিকভাবে পরিমাপ করা হবে।)

কিন্তু ডিসেম্বরের প্রথম দিকেই কসমোলজিস্ট ড ঘোষিত যে তারা চারটি ছায়াপথের জন্য উভয় পদ্ধতি একত্রিত করেছিল। JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) টিম এমন গ্যালাক্সির সন্ধান করেছে যেগুলির ইনফ্রারেড আলোর বর্ণালী হঠাৎ করে লাইম্যান ব্রেক নামে পরিচিত একটি সমালোচনামূলক তরঙ্গদৈর্ঘ্যে কেটে যায়। এই বিরতি ঘটে কারণ গ্যালাক্সির মধ্যবর্তী স্থানে ভাসমান হাইড্রোজেন আলো শোষণ করে। মহাবিশ্বের ক্রমাগত সম্প্রসারণের কারণে - ক্রমাগত ক্রমবর্ধমান কিশমিশের রুটি - দূরবর্তী ছায়াপথগুলির আলো স্থানান্তরিত হয়, তাই সেই আকস্মিক বিরতির তরঙ্গদৈর্ঘ্যও স্থানান্তরিত হয়। যখন একটি গ্যালাক্সির আলো দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে নেমে যেতে দেখা যায়, তখন এটি আরও দূরে থাকে। JADES 13.2 পর্যন্ত রেডশিফ্ট সহ স্পেকট্রা সনাক্ত করেছে, যার অর্থ 13.4 বিলিয়ন বছর আগে গ্যালাক্সির আলো নির্গত হয়েছিল।

তথ্য ডাউনলিংক হওয়ার সাথে সাথে, জেএডিইএস গবেষকরা একটি শেয়ার্ড স্ল্যাক গ্রুপে "ফ্রিক আউট" শুরু করেছিলেন, অনুসারে কেভিন হেইনলাইন, অ্যারিজোনা বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন জ্যোতির্বিজ্ঞানী। "এটা এমন ছিল, 'ও মাই গড, ও মাই গড, আমরা এটা করেছি আমরা এটা করেছি আমরা এটা করেছি!'" সে বলল। "এই বর্ণালীগুলি জ্যোতির্বিজ্ঞান-পরিবর্তনকারী বিজ্ঞান হতে চলেছে বলে আমি মনে করি তার শুরু মাত্র।"

ব্রান্ট রবার্টসন, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন JADES জ্যোতির্বিজ্ঞানী, সান্তা ক্রুজ বলেছেন যে অনুসন্ধানগুলি দেখায় যে প্রাথমিক মহাবিশ্ব তার প্রথম বিলিয়ন বছরে দ্রুত পরিবর্তিত হয়েছে, গ্যালাক্সিগুলি আজকের তুলনায় 10 গুণ দ্রুত বিবর্তিত হয়েছে। এটি "একটি হামিংবার্ড একটি ছোট প্রাণী" এর অনুরূপ, "কিন্তু এর হৃদপিণ্ড এত দ্রুত স্পন্দিত হয় যে এটি অন্যান্য প্রাণীর চেয়ে ভিন্ন ধরনের জীবনযাপন করছে। এই ছায়াপথগুলির হৃদস্পন্দন মিল্কিওয়ের আকারের চেয়ে অনেক বেশি দ্রুত সময়ের স্কেলে ঘটছে।"

কিন্তু ΛCDM ব্যাখ্যা করার জন্য তাদের হৃদয় কি খুব দ্রুত স্পন্দিত হয়েছিল?

তাত্ত্বিক সম্ভাবনা

জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা এবং জনসাধারণ JWST ইমেজগুলিকে ফাঁকি দিয়ে, গবেষকরা পর্দার আড়ালে কাজ করা শুরু করেছিলেন যে আমাদের দৃশ্যের মধ্যে জ্বলজ্বল করা গ্যালাক্সিগুলি সত্যিই ΛCDM-কে উপড়েছে কিনা বা এর সমীকরণগুলিতে আমাদের প্লাগ করা উচিত সংখ্যাগুলিকে পেরেক দিতে সাহায্য করে কিনা।

একটি গুরুত্বপূর্ণ কিন্তু দুর্বলভাবে বোঝার সংখ্যাটি প্রাচীনতম ছায়াপথগুলির ভরকে উদ্বিগ্ন করে। কসমোলজিস্টরা তাদের ভর নির্ধারণ করার চেষ্টা করেন যাতে তারা ΛCDM-এর পূর্বাভাসিত গ্যালাক্সি বৃদ্ধির সময়রেখার সাথে মেলে কিনা।

একটি গ্যালাক্সির ভর তার উজ্জ্বলতা থেকে উদ্ভূত হয়। কিন্তু মেগান ডোনাহু, মিশিগান স্টেট ইউনিভার্সিটির একজন জ্যোতির্পদার্থবিদ, বলেছেন যে সর্বোত্তমভাবে, ভর এবং উজ্জ্বলতার মধ্যে সম্পর্ক একটি শিক্ষিত অনুমান, যা পরিচিত তারা এবং ভালভাবে অধ্যয়ন করা ছায়াপথ থেকে সংগ্রহ করা অনুমানের উপর ভিত্তি করে।

একটি মূল অনুমান হল নক্ষত্রগুলি সর্বদা একটি নির্দিষ্ট পরিসংখ্যানগত পরিসরের মধ্যে তৈরি হয়, যাকে প্রাথমিক ভর ফাংশন (IMF) বলা হয়। এই IMF প্যারামিটারটি তার উজ্জ্বলতা পরিমাপ থেকে একটি গ্যালাক্সির ভর সংগ্রহের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ গরম, নীল, ভারী নক্ষত্রগুলি আরও আলো তৈরি করে, যখন একটি গ্যালাক্সির বেশিরভাগ ভর সাধারণত শীতল, লাল, ছোট তারাগুলিতে আটকে থাকে।

কিন্তু এটা সম্ভব যে প্রথম মহাবিশ্বে IMF ভিন্ন ছিল। যদি তাই হয়, JWST-এর প্রথম দিকের ছায়াপথগুলি তাদের উজ্জ্বলতা নির্দেশ করে ততটা ভারী নাও হতে পারে; তারা উজ্জ্বল কিন্তু হালকা হতে পারে. এই সম্ভাবনা মাথাব্যথার কারণ হয়ে দাঁড়ায়, কারণ এই মৌলিক ইনপুটটিকে ΛCDM মডেলে পরিবর্তন করলে আপনি প্রায় যেকোনো উত্তর দিতে পারেন। লাভেল বলেছেন যে কিছু জ্যোতির্বিজ্ঞানী আইএমএফের সাথে "দুষ্টদের ডোমেন" নিয়ে বাজিমাত করা বিবেচনা করে।

"যদি আমরা প্রাথমিক ভর ফাংশন বুঝতে না পারি, তাহলে উচ্চ রেডশিফ্টে ছায়াপথ বোঝা সত্যিই একটি চ্যালেঞ্জ," বলেন ওয়েন্ডি ফ্রিম্যান, শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন জ্যোতির্পদার্থবিদ। তার দল পর্যবেক্ষণ এবং কম্পিউটার সিমুলেশন নিয়ে কাজ করছে যা বিভিন্ন পরিবেশে আইএমএফকে পিন করতে সাহায্য করবে।

পতনের সময়কালে, অনেক বিশেষজ্ঞ সন্দেহ করেছিলেন যে IMF এবং অন্যান্য কারণগুলির সাথে পরিবর্তনগুলি ΛCDM-এর সাথে JWST-এর যন্ত্রগুলির উপর অতি প্রাচীন গ্যালাক্সির আলোকে বর্গ করার জন্য যথেষ্ট হতে পারে। "আমি মনে করি এটি আসলেই বেশি সম্ভব যে আমরা এই পর্যবেক্ষণগুলিকে আদর্শ দৃষ্টান্তের মধ্যে মিটমাট করতে পারি," বলেছেন রাচেল সোমারভিল, ফ্ল্যাটিরন ইনস্টিটিউটের একজন জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানী (যার মতো Quanta ম্যাগাজিন, সাইমনস ফাউন্ডেশন দ্বারা অর্থায়ন করা হয়)। সেই ক্ষেত্রে, তিনি বলেছিলেন, "আমরা যা শিখি তা হল: হ্যালোস কত দ্রুত গ্যাস সংগ্রহ করতে পারে? কত দ্রুত আমরা গ্যাসকে ঠাণ্ডা করে ঘনীভূত করতে পারি এবং তারা তৈরি করতে পারি? হতে পারে যে প্রথম মহাবিশ্বে দ্রুত ঘটবে; সম্ভবত গ্যাসটি ঘনতর; হয়তো কোনোভাবে এটা দ্রুত প্রবাহিত হয়. আমি মনে করি আমরা এখনও সেই প্রক্রিয়াগুলি সম্পর্কে শিখছি।"

সোমারভিল সেই সম্ভাবনাও অধ্যয়ন করে যে ব্ল্যাক হোল শিশু মহাজাগতিকতায় হস্তক্ষেপ করেছে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের আছে লক্ষিত বিগ ব্যাং-এর প্রায় এক বিলিয়ন বছর পরে 6 বা 7-এর রেডশিফ্টে কয়েকটি উজ্জ্বল সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল। ধারণা করা কঠিন যে কিভাবে, সেই সময়ের মধ্যে, তারাগুলি তৈরি হতে পারে, মারা যেতে পারে এবং তারপরে ব্ল্যাক হোলে ভেঙে পড়ে যা তাদের চারপাশের সমস্ত কিছু খেয়ে ফেলে এবং বিকিরণ শুরু করে।

কিন্তু যদি পুটেটিভ প্রাথমিক গ্যালাক্সিগুলির ভিতরে ব্ল্যাক হোল থাকে, তাহলে এটি ব্যাখ্যা করতে পারে যে কেন গ্যালাক্সিগুলি এত উজ্জ্বল দেখায়, যদিও তারা আসলে খুব বড় না হয়, সোমারভিল বলেছিলেন।

নিশ্চিতকরণ যে ΛCDM অন্তত কিছু JWST-এর প্রথম দিকের ছায়াপথগুলিকে মিটমাট করতে পারে যা ক্রিসমাসের আগের দিন এসেছিল। নেতৃত্বে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বেঞ্জামিন কেলার মেমফিস বিশ্ববিদ্যালয়ে চেক করা হয়েছে ΛCDM মহাবিশ্বের মুষ্টিমেয় প্রধান সুপারকম্পিউটার সিমুলেশন এবং দেখা গেছে যে সিমুলেশনগুলি চারটির মতো ভারী ছায়াপথ তৈরি করতে পারে যা জেএডিইএস দল দ্বারা স্পেকট্রোস্কোপিকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছিল। (এই চারটি, উল্লেখযোগ্যভাবে, GLASS-z12-এর মতো অন্যান্য কথিত প্রাথমিক ছায়াপথগুলির তুলনায় ছোট এবং ম্লান।) দলের বিশ্লেষণে, সমস্ত সিমুলেশনগুলি 10 এর রেডশিফ্টে জেএডিইএস অনুসন্ধানের আকারে গ্যালাক্সির আকার দিয়েছে। একটি সিমুলেশন এই জাতীয় ছায়াপথ তৈরি করতে পারে 13-এর রেডশিফ্টে, JADES যা দেখেছিল একই রকম, এবং অন্য দু'জন আরও উচ্চতর রেডশিফ্টে ছায়াপথগুলি তৈরি করতে পারে। JADES ছায়াপথগুলির কোনোটিই বর্তমান ΛCDM দৃষ্টান্তের সাথে উত্তেজনার মধ্যে ছিল না, কেলার এবং সহকর্মীরা 24 ডিসেম্বর প্রিপ্রিন্ট সার্ভার arxiv.org-এ রিপোর্ট করেছেন।

যদিও তাদের বিদ্যমান মহাজাগতিক মডেল ভাঙ্গার জন্য উচ্চতার অভাব রয়েছে, তবে JADES ছায়াপথগুলির অন্যান্য বিশেষ বৈশিষ্ট্য রয়েছে। হেনলাইন বলেছেন যে তাদের তারাগুলিকে পূর্বে বিস্ফোরিত নক্ষত্রের ধাতু দ্বারা দূষিত বলে মনে হচ্ছে না। এর অর্থ হতে পারে যে তারা জনসংখ্যা III নক্ষত্র - যারা সর্বদা জ্বলতে চাওয়া প্রথম প্রজন্মের তারা - এবং তারা মহাবিশ্বের পুনর্মিলনে অবদান রাখতে পারে। যদি এটি সত্য হয়, তাহলে JWST ইতিমধ্যেই রহস্যময় সময়ের দিকে ফিরে এসেছে যখন মহাবিশ্ব তার বর্তমান গতিপথে সেট করা হয়েছিল।

অসাধারণ প্রমাণ

 JWST-এর সময় বরাদ্দ কমিটি কীভাবে জিনিসগুলিকে ভাগ করে তার উপর নির্ভর করে এই বসন্তে অতিরিক্ত প্রাথমিক ছায়াপথগুলির বর্ণালীবীক্ষণিক নিশ্চিতকরণ আসতে পারে। WDEEP নামক একটি পর্যবেক্ষণ অভিযান বিশেষভাবে বিগ ব্যাং-এর 300 মিলিয়ন বছরেরও কম সময়ের ছায়াপথ অনুসন্ধান করবে। যেহেতু গবেষকরা আরও গ্যালাক্সির দূরত্ব নিশ্চিত করে এবং তাদের ভর অনুমান করতে আরও ভাল হয়, তারা ΛCDM এর ভাগ্য স্থির করতে সাহায্য করবে।

অন্যান্য অনেক পর্যবেক্ষণ ইতিমধ্যেই চলছে যা ΛCDM-এর চিত্র পরিবর্তন করতে পারে। ফ্রিডম্যান, যিনি প্রাথমিক ভর ফাংশন অধ্যয়নরত, তিনি এক রাতে 1 টায় ভেরিয়েবল স্টারগুলির JWST ডেটা ডাউনলোড করছেন যা তিনি দূরত্ব এবং বয়স পরিমাপের জন্য "স্ট্যান্ডার্ড মোমবাতি" হিসাবে ব্যবহার করেন৷ এই পরিমাপগুলি ΛCDM-এর সাথে আরেকটি সম্ভাব্য সমস্যা দূর করতে সাহায্য করতে পারে, যা হাবল টেনশন নামে পরিচিত। সমস্যা হল যে মহাবিশ্ব বর্তমানে ΛCDM এর 13.8-বিলিয়ন বছরের পুরানো মহাবিশ্বের পূর্বাভাসের চেয়ে দ্রুত প্রসারিত হচ্ছে বলে মনে হচ্ছে। কসমোলজিস্টদের কাছে প্রচুর সম্ভাব্য ব্যাখ্যা রয়েছে। সম্ভবত, কিছু কসমোলজিস্ট অনুমান করেন, অন্ধকার শক্তির ঘনত্ব যা মহাবিশ্বের সম্প্রসারণকে ত্বরান্বিত করে তা ΛCDM-এর মতো ধ্রুবক নয়, তবে সময়ের সাথে সাথে পরিবর্তিত হয়। মহাবিশ্বের সম্প্রসারণের ইতিহাস পরিবর্তন করা শুধুমাত্র হাবলের টানকে সমাধান করতে পারে না বরং একটি প্রদত্ত রেডশিফ্টে মহাবিশ্বের বয়সের গণনাও সংশোধন করতে পারে। জেডব্লিউএসটি সম্ভবত একটি প্রাথমিক গ্যালাক্সি দেখতে পাচ্ছে যেমন এটি আবির্ভূত হয়েছে, বলুন, বিগ ব্যাং-এর 500 মিলিয়নের চেয়ে 300 মিলিয়ন বছর পরে। তারপরেও JWST এর আয়নায় সবচেয়ে ভারী পুটেটিভ প্রারম্ভিক ছায়াপথগুলির একত্রিত হওয়ার জন্য প্রচুর সময় থাকত, সোমারভিল বলেছেন।

জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা যখন JWST-এর প্রথম দিকের গ্যালাক্সির ফলাফল নিয়ে কথা বলে তখন তাদের উচ্চতা শেষ হয়ে যায়। তারা তাদের কথোপকথনগুলোকে হাসি, ব্যঙ্গ এবং বিস্ময় প্রকাশ করে, এমনকি তারা নিজেদের মনে করিয়ে দেয় কার্ল সেগানের প্রবাদটি, যদিও অত্যধিক ব্যবহার করা হয়েছে, যে অসাধারণ দাবির জন্য অসাধারণ প্রমাণের প্রয়োজন হয়। তারা আরও ইমেজ এবং স্পেকট্রাতে তাদের হাত পেতে অপেক্ষা করতে পারে না, যা তাদের মডেলগুলিকে শুদ্ধ করতে বা পরিবর্তন করতে সহায়তা করবে। বয়লান-কোলচিন বলেন, "এগুলিই সেরা সমস্যা," কারণ আপনি যাই পান না কেন, উত্তরটি আকর্ষণীয়।"