দুই সপ্তাহের মধ্যে, ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ জ্যোতির্বিদ্যাকে নতুন আকার দিচ্ছে

প্রেসিডেন্ট বিডেন উন্মোচন করার সাথে সাথেই প্রথম চিত্র জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ (JWST) থেকে 11 জুলাই, ম্যাসিমো পাসকেল এবং তার দল কাজ শুরু.

স্ল্যাক, প্যাস্কেল, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন জ্যোতির্পদার্থবিদ, বার্কলে এবং 14 জন সহযোগী কাজগুলিকে ভাগ করেছেন। চিত্রটি আকাশের একটি পিনপ্রিক-আকারের অংশে হাজার হাজার গ্যালাক্সি দেখায়, কিছু গ্যালাক্সির কেন্দ্রীয় ক্লাস্টারের চারপাশে বাঁকানো আলোর কারণে বড় হয়েছে। প্রথম JWST বিজ্ঞান পত্র প্রকাশের আশায় দলটি ছবিটি যাচাই-বাছাই করে কাজ শুরু করেছে। "আমরা অবিরাম কাজ করেছি," প্যাস্কেল বলেছেন। "এটি একটি পালানোর ঘরের মত ছিল।"

তিন দিন পরে, arxiv.org-এ দৈনিক সময়সীমার কয়েক মিনিট আগে, সার্ভার যেখানে বিজ্ঞানীরা কাগজপত্রের প্রাথমিক সংস্করণ আপলোড করতে পারেন, দলটি তাদের গবেষণা জমা দিয়েছে. তারা 13 সেকেন্ডের মধ্যে প্রথম হতে মিস করেছে, "যা বেশ মজার ছিল," প্যাস্কেল বলেছিলেন।

সার্জারির উইকার্স, গুইলাম মাহলার ইউনাইটেড কিংডমের ডারহাম ইউনিভার্সিটিতে এবং সহকর্মীরা একই প্রথম JWST চিত্রটি বিশ্লেষণ করেছেন। "এই আশ্চর্যজনক ডেটা নিতে এবং এটি প্রকাশ করতে সক্ষম হওয়ার একটি নিছক আনন্দ ছিল," মাহলার বলেছিলেন। "যদি আমরা এটি দ্রুত করতে পারি তবে আমরা কেন অপেক্ষা করব?"

"স্বাস্থ্যকর প্রতিযোগিতা", যেমনটি মাহলার এটিকে বলে, বিজ্ঞানীরা দীর্ঘ প্রতীক্ষিত, ইনফ্রারেড-সেন্সিং মেগা-টেলিস্কোপ থেকে ডেটা পেতে শুরু করার কয়েকদিন পরেই JWST থেকে আসা বিজ্ঞানের বিশাল পরিমাণকে হাইলাইট করে।

সময়ের ভোর

জেডব্লিউএসটি-এর অন্যতম গুরুত্ত্বপূর্ণ ক্ষমতা হল প্রারম্ভিক মহাবিশ্বের দিকে ফিরে তাকানো এবং প্রথম কিছু ছায়াপথ এবং নক্ষত্র দেখার ক্ষমতা। ইতিমধ্যে, টেলিস্কোপ - যা 2021 সালের ক্রিসমাস দিবসে চালু হয়েছিল এবং এখন পৃথিবী থেকে 1.5 মিলিয়ন কিলোমিটার দূরে অবস্থিত - সবচেয়ে দূরবর্তী, প্রাচীনতম গ্যালাক্সিটিকে চিহ্নিত করেছে৷

দুটি দল গ্যালাক্সি খুঁজে পেয়েছে যখন তারা GLASS সমীক্ষার জন্য JWST পর্যবেক্ষণগুলি আলাদাভাবে বিশ্লেষণ করেছে, 200 টিরও বেশি একটি বিজ্ঞান প্রোগ্রাম মহাকাশে টেলিস্কোপের প্রথম বছরের জন্য নির্ধারিত। উভয় দল, এক নেতৃত্বে by রোহান নাইডু ম্যাসাচুসেটসের হার্ভার্ড-স্মিথসোনিয়ান সেন্টার ফর অ্যাস্ট্রোফিজিক্সে এবং অন্যটি by মার্কো কাস্তেলানো রোমের অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল অবজারভেটরিতে, ডেটাতে দুটি বিশেষত দূরবর্তী ছায়াপথ শনাক্ত করেছে: একটি এত দূরে যে JWST বিগ ব্যাং-এর 400 মিলিয়ন বছর পরে নির্গত আলো শনাক্ত করে (হাবল স্পেস টেলিস্কোপ দ্বারা দেখা প্রাচীনতম ছায়াপথের সাথে একটি টাই), এবং অন্যটি, GLASS-z13 নামে পরিচিত, এটি বিগ ব্যাং-এর 300 মিলিয়ন বছর পরে আবির্ভূত হয়েছিল। "এটি এখন পর্যন্ত পাওয়া সবচেয়ে দূরবর্তী গ্যালাক্সি হবে," কাস্টেলানো বলেছিলেন।

উভয় গ্যালাক্সি দেখতে অত্যন্ত ছোট, সম্ভবত মিল্কিওয়ে থেকে 100 গুণ ছোট, তবুও তারা তারকা গঠনের আশ্চর্যজনক হার দেখায় এবং ইতিমধ্যেই আমাদের সূর্যের ভরের 1 বিলিয়ন গুণ ধারণ করে - এই তরুণ ছায়াপথগুলির জন্য প্রত্যাশার চেয়েও বেশি। তরুণ ছায়াপথগুলির মধ্যে একটি এমনকি একটি ডিস্কের মতো কাঠামোর প্রমাণ দেখায়। তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি সংগ্রহ করার জন্য তাদের আলো ভেঙে ফেলার জন্য আরও গবেষণা করা হবে।

আরেকটি প্রারম্ভিক-মহাবিশ্বের প্রোগ্রামও "অবিশ্বাস্যভাবে দূরবর্তী ছায়াপথ" তৈরি করেছে রেবেকা লারসন, টেক্সাস ইউনিভার্সিটি, অস্টিনের একজন জ্যোতির্বিজ্ঞানী এবং কসমিক ইভোলিউশন আর্লি রিলিজ সায়েন্স (CEERS) জরিপের সদস্য। জরিপের কয়েক সপ্তাহ পরে, দলটি মহাবিশ্বের প্রথম 500 মিলিয়ন বছর থেকে মুষ্টিমেয় ছায়াপথ জিতেছে, যদিও লারসন এবং তার সহকর্মীরা এখনও তাদের সঠিক ফলাফল প্রকাশ করেনি। "এটি আমার কল্পনার চেয়ে ভাল এবং এটি কেবল শুরু," তিনি বলেছিলেন।

রাষ্ট্রপতি বিডেন দ্বারা উপস্থাপিত এবং প্যাস্কেল এবং মাহলার দ্বারা অধ্যয়ন করা গ্যালাক্সি ক্লাস্টারের ছবিতে আরও প্রাথমিক ছায়াপথগুলি লুকিয়ে থাকে। ডাকল SMACS 0723, ক্লাস্টারটি এত ভারী যে এটি আরও দূরবর্তী বস্তুর আলোকে বাঁকিয়ে তাদের দৃষ্টিতে নিয়ে আসে। প্যাস্কেল এবং মাহলার 16টি দূরবর্তী ছায়াপথ খুঁজে পেয়েছেন যা চিত্রটিতে বড় করা হয়েছে; তাদের সঠিক বয়স এখনও জানা যায়নি।

টেলিস্কোপটি ছবিটিতে একটি দূরবর্তী ছায়াপথকে ঘনিষ্ঠভাবে দেখেছিল, আলোর একটি ধোঁয়া যা বিগ ব্যাংয়ের 700 মিলিয়ন বছর পরে। এর স্পেকট্রোগ্রাফের সাহায্যে, JWST গ্যালাক্সিতে ভারী উপাদান, বিশেষ করে অক্সিজেন সনাক্ত করেছে। এখন বিজ্ঞানীরা আশা করছেন যে টেলিস্কোপটি আরও আগের ছায়াপথগুলিতে ভারী উপাদানগুলির অনুপস্থিতি খুঁজে পাবে - প্রমাণ যে এই ছায়াপথগুলি শুধুমাত্র ধারণ করে জনসংখ্যা III তারা, মহাবিশ্বের অনুমানকৃত প্রথম নক্ষত্রগুলি, মনে করা হয়েছিল যে তারা ভয়ঙ্করভাবে বিশাল এবং সম্পূর্ণরূপে হাইড্রোজেন এবং হিলিয়াম থেকে তৈরি। (শুধুমাত্র সেই নক্ষত্রগুলি বিস্ফোরিত হওয়ার সাথে সাথেই তারা অক্সিজেনের মতো ভারী উপাদান তৈরি করেছিল এবং মহাজাগতিকতায় ছড়িয়ে দিয়েছিল।)

অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের জ্যোতির্পদার্থবিদ অ্যান্ডি বাঙ্কার বলেন, "আমরা ছায়াপথ খুঁজছি যেখানে আমরা কোনো ভারী উপাদান দেখতে পাই না।" "এটি আদিম হাইড্রোজেন এবং হিলিয়াম থেকে গঠিত নক্ষত্রের প্রথম প্রজন্মের জন্য একটি ধূমপান বন্দুক হতে পারে। তাত্ত্বিকভাবে তাদের অস্তিত্ব থাকা উচিত। এটা নির্ভর করে তারা যথেষ্ট উজ্জ্বল কিনা।"

গ্যালাকটিক স্ট্রাকচার

গ্যালাক্সির গঠন এবং তাদের মধ্যে তারা কীভাবে তৈরি হয় তা বুঝতে চাচ্ছেন বিজ্ঞানীদের জন্য, JWST ইতিমধ্যেই কার্যকর তথ্য সরবরাহ করেছে।

একটি পর্যবেক্ষণ কর্মসূচি, নেতৃত্বে জেনিস লি অ্যারিজোনায় ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশনের NOIRLab-এ, গ্যালাক্সিতে তারকা গঠনের তরুণ সাইটগুলি সন্ধান করে৷ লি'র দলের পক্ষ থেকে, JWST 24 মিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরে NGC 7496 নামক একটি ছায়াপথ পর্যবেক্ষণ করেছে, যার তরুণ তারকা-গঠনকারী অঞ্চলগুলি এখন পর্যন্ত অন্ধকারে ঢেকে আছে; হাবলের যন্ত্রগুলি এই অঞ্চলগুলিকে ঘিরে থাকা ঘন ধুলো এবং গ্যাস ভেদ করতে অক্ষম ছিল। JWST, যদিও, ইনফ্রারেড আলো দেখতে পারে যা ধুলো থেকে বাউন্স করে, টেলিস্কোপকে সেই মুহুর্তগুলির কাছাকাছি অনুসন্ধান করতে দেয় যখন তারাগুলি চালু হয় এবং তাদের কোরে নিউক্লিয়ার ফিউশন জ্বলে। "ধুলো আসলে আলোকিত হয়," লি বলেন.

তিনি বলেন, সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বিষয় হল NGC 7496 একটি সাধারণ গ্যালাক্সি, "পোস্টার-চাইল্ড গ্যালাক্সি নয়।" তবুও JWST-এর সজাগ দৃষ্টিতে, এটি হঠাৎ করে প্রাণবন্ত হয়ে ওঠে এবং চ্যানেলগুলিকে প্রকাশ করে যেখানে তারকারা গঠন করছে। "এটি শুধু অসাধারণ," তিনি বলেন.

এদিকে, অ্যারিজোনার অন্ধকার-আকাশ সংরক্ষণ সংস্থা ডার্ক স্কাই কনসাল্টিংয়ের একজন জ্যোতির্বিজ্ঞানী জন ব্যারেন্টাইন, জেডব্লিউএসটি-এর প্রথম চিত্রগুলির মধ্যে একটিতে আরও নির্মম আবিষ্কার করেছেন৷ পৃথিবী থেকে 2,500 আলোকবর্ষ দূরে সাউদার্ন রিং নেবুলার টেলিস্কোপের ছবি অসাধারণ স্পষ্টতা দেখিয়েছে। পাশ থেকে, একটি কৌতূহলোদ্দীপক গ্যালাক্সি এজ-অন (গ্যালাক্সির কেন্দ্রীয় স্ফীতি অধ্যয়নের জন্য একটি অনন্য সুবিধা বিন্দু), নীহারিকা নিজেই অংশ হিসাবে ভুল শনাক্ত করা হয়েছিল, দৃশ্যে ধাক্কা দিয়েছিল।

"আমাদের কাছে এই নিখুঁতভাবে সংবেদনশীল মেশিন রয়েছে যা নির্বিঘ্নে এমন জিনিসগুলি প্রকাশ করতে চলেছে যা আমরা জানতাম না যে আমরা খুঁজছিলাম," ব্যারেন্টাইন বলেছিলেন। "ওয়েবের প্রায় প্রতিটি ছবিতে, এটি পটভূমিতে ঘুরে বেড়ানো মূল্যবান।"

তারা এবং গ্রহের উপর চোখ

আমাদের নিজস্ব সৌরজগতের গ্রহগুলি সহ JWST-এর ক্রসহেয়ারগুলিতেও ছোট লক্ষ্যগুলি রয়েছে৷ বৃহস্পতি হাজির দুর্দান্ত ফ্যাশনে ছবিগুলির প্রথম ব্যাচের অংশ হিসাবে, মাত্র 75 সেকেন্ড স্থায়ী একটি এক্সপোজারে ক্যাপচার করা হয়েছে৷

জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা জানেন যে বৃহস্পতির উপরের বায়ুমণ্ডল নীচের বায়ুমণ্ডলের তুলনায় শত শত ডিগ্রি বেশি গরম, কিন্তু কেন তারা নিশ্চিত নন। ইনফ্রারেড আলো শনাক্ত করে, জেডব্লিউএসটি উত্তপ্ত উপরের বায়ুমণ্ডলকে উজ্জ্বল দেখতে পায়; এটি গ্রহের চারপাশে একটি লাল বলয় হিসাবে উপস্থিত হয়। "আমাদের এই স্তরটি মেঘের ডেক থেকে কয়েকশ কিলোমিটার উপরে রয়েছে এবং এটি উজ্জ্বল কারণ এটি গরম," হেনরিক মেলিন বলেছেন, লিসেস্টার বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন গ্রহ বিজ্ঞানী। “আমরা বিশ্বব্যাপী এর আগে কখনও এমনটি দেখিনি। এটি দেখতে একটি অসাধারণ জিনিস।"

মেলিনের প্রোগ্রাম এই বায়ুমণ্ডলীয় উত্তাপের পিছনে চালিকা শক্তি অধ্যয়ন করতে আগামী সপ্তাহগুলিতে JWST ব্যবহার করার পরিকল্পনা করছে৷

বৃহস্পতির JWST এর ছবিতে লুকিয়ে আছে আগ্নেয়গিরির চাঁদ Io বৃহস্পতির অরোরার সাথে যোগাযোগ করছে — গ্রহের আকাশে অরোরাতে একটি ছোট বাম্প তৈরি করছে। ইমেজটি প্রকাশ করে "আইও থেকে উপাদানটি চৌম্বকীয় ক্ষেত্র লাইনের নিচে প্রবাহিত হচ্ছে," মেলিন বলেছেন। এর প্রভাব আগেও দেখা গেছে, কিন্তু গ্রহের দিকে এক নজরে JWST দ্বারা এটি সহজেই বাছাই করা হয়েছিল।

JWST অন্যান্য স্টার সিস্টেমেও গ্রহ অনুসন্ধান করছে। ইতিমধ্যে, টেলিস্কোপটি বিখ্যাত TRAPPIST-1 সিস্টেমে উঁকি দিয়েছে, একটি লাল বামন তারকা যার সাথে সাতটি পৃথিবীর আকারের পৃথিবী রয়েছে (কিছু সম্ভাব্য বাসযোগ্য), যদিও ডেটা এখনও বিশ্লেষণ করা হচ্ছে। একটি কম অতিথিপরায়ণ গ্রহ, WASP-96 b নামক একটি "গরম বৃহস্পতি" এর প্রাথমিক পর্যবেক্ষণগুলি তার নক্ষত্রের চারপাশে শক্ত 3.4-দিনের কক্ষপথে প্রকাশিত হয়েছে।

JWST গ্রহের বায়ুমণ্ডলে জলীয় বাষ্প খুঁজে পেয়েছে, যা পানির প্রমাণ নিশ্চিত করেছে দিন আগে রিপোর্ট by চিমা ম্যাকগ্রুডার হার্ভার্ড-স্মিথসোনিয়ান সেন্টার এবং সহকর্মীরা, যারা একটি স্থল-ভিত্তিক টেলিস্কোপ ব্যবহার করেছিলেন। কিন্তু JWST আরও যেতে পারে; WASP-96 b এর কার্বন এবং অক্সিজেনের অনুপাত পর্যবেক্ষণ করে, এটি উত্তপ্ত বৃহস্পতি সম্পর্কে একটি বিভ্রান্তিকর রহস্য সমাধান করতে সক্ষম হতে পারে: তারা কীভাবে তাদের নক্ষত্রের চারপাশে এত ঘনিষ্ঠ কক্ষপথ অর্জন করে। আরও অক্সিজেন প্রস্তাব করবে যে গ্যাস দৈত্যটি প্রাথমিকভাবে নক্ষত্র থেকে অনেক দূরে তৈরি হয়েছিল যেখানে জল ঘনীভূত হতে পারে, যখন একটি উচ্চ কার্বন অনুপাত প্রস্তাব করবে যে এটি সর্বদা কাছাকাছি ছিল।

এদিকে, জেডব্লিউএসটি আকাশে একটি অস্থায়ী আলো দেখে থাকতে পারে - একটি স্বল্পস্থায়ী ঘটনা যা ক্ষণস্থায়ী হিসাবে পরিচিত - যা এটি প্রাথমিকভাবে করার জন্য ডিজাইন করা হয়নি। জ্যোতির্বিজ্ঞানী মাইক এনগেসার এবং মেরিল্যান্ডের বাল্টিমোরের স্পেস টেলিস্কোপ সায়েন্স ইনস্টিটিউটের (জেডব্লিউএসটি-এর অপারেশন সেন্টার) সহকর্মীরা একই অঞ্চলের হাবল ছবিতে স্পষ্ট নয় এমন একটি উজ্জ্বল বস্তু লক্ষ্য করেছেন। তারা মনে করে এটি একটি সুপারনোভা, বা বিস্ফোরিত তারকা, প্রায় 3 বিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরে - প্রমাণ যে টেলিস্কোপ এই ঘটনাগুলি খুঁজে পেতে পারে।

জেডব্লিউএসটি আরও অনেক দূরবর্তী সুপারনোভা খুঁজে পেতে সক্ষম হওয়া উচিত, যা এটিকে প্রারম্ভিক মহাবিশ্বের অনুসন্ধান হিসাবে পরিবেশন করার আরেকটি উপায় দেবে। এটি গ্যালাক্সির কেন্দ্রে অবস্থানকারী সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল দ্বারা তারাগুলিকে ছিন্ন-বিচ্ছিন্ন হতে পারে, যা পূর্ববর্তী টেলিস্কোপ দেখেনি। "প্রথমবারের মতো আমরা এই খুব গভীর, অন্ধকার অঞ্চলগুলিতে পিয়ার করতে সক্ষম হব," বলেন অরি ফক্স, স্পেস টেলিস্কোপ সায়েন্স ইনস্টিটিউটের একজন জ্যোতির্বিজ্ঞানী যিনি ক্ষণস্থায়ী অধ্যয়নরত দলের নেতৃত্ব দেন।

ক্ষণস্থায়ী, অন্যান্য জ্যোতির্বিদ্যাগত ঘটনার মত, পুনরায় সংজ্ঞায়িত করা হয়. কয়েক দশক ধরে পরিকল্পনা ও নির্মাণের পর, জেডব্লিউএসটি আকাশ ছুঁয়েছে। সমস্যাটি এখন একটি যন্ত্র থেকে নেমে আসা বিজ্ঞানের ধ্রুবক বাধার সাথে তাল মিলিয়ে চলছে এত জটিল কিন্তু ত্রুটিহীন এটি প্রায় বিশ্বাসকে অস্বীকার করে যে এটি মানুষের মস্তিষ্ক দ্বারা নির্মিত হয়েছিল। "এটা কাজ করছে, এবং এটা পাগল," লারসন বলেন.