यह एक सक्रिय अंतिम दिन था JWST से प्रथम विज्ञान परिणाम अमेरिका के बाल्टीमोर में स्पेस टेलीस्कोप साइंस इंस्टीट्यूट में सम्मेलन, जहां चर्चा रेडशिफ्ट 6 से ऊपर के क्वासरों के कुछ अविश्वसनीय अवलोकनों पर केंद्रित हुई, जिसमें दिखाया गया कि वे 12.7 अरब साल से भी पहले अस्तित्व में थे।
अत्यंत सक्रिय सुपरमैसिव ब्लैक होल वाली आकाशगंगाओं के कॉम्पैक्ट कोर के रूप में, हम जानते हैं कि क्वासर अपनी मेजबान आकाशगंगा की तुलना में कई गुना अधिक चमकीला हो सकता है। अपनी प्रस्तुति में, जॉन सिल्वरमैन टोक्यो विश्वविद्यालय ने बताया कि कैसे JWST का डेटा CEERS (कॉस्मिक इवोल्यूशन अर्ली रिलीज़ साइंस) सर्वेक्षण मूल रूप से पहचाने गए एक दर्जन उच्च-रेडशिफ्ट क्वासरों पर अनुवर्ती कार्रवाई कर रहा है सुबारू टेलीस्कोप मौना केआ पर।
पूरे सम्मेलन के दौरान, खगोलविदों ने मजाक में कहा कि उच्च रेडशिफ्ट का अब वह मतलब नहीं रह गया है जो पहले हुआ करता था। JWST के आने से पहले, हबल स्पेस टेलीस्कोप के लिए उच्च रेडशिफ्ट का मतलब था लगभग रेडशिफ्ट 2, या लगभग 10 अरब साल पहले क्वासर की मेजबान आकाशगंगाओं को हल करना। अब, JWST रेडशिफ्ट 6 (लगभग 12.7 अरब वर्ष पहले) पर क्वासर के आसपास मेजबान आकाशगंगाओं की संरचनाओं का समाधान कर रहा है।
रेडशिफ्ट 2 और 6 के बीच ब्रह्मांड में बहुत कुछ हुआ, और खगोलविद यह देखने के लिए उत्सुक हैं कि क्या किसी आकाशगंगा के केंद्र में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के द्रव्यमान का उसकी मेजबान आकाशगंगा के द्रव्यमान (या अधिक विशेष रूप से तारकीय द्रव्यमान) के सापेक्ष अनुपात है आकाशगंगा का उभार) अभी भी उच्चतम रेडशिफ्ट पर है। उत्तर हमें उन परिस्थितियों के बारे में बताएगा जिनके तहत महाविशाल ब्लैक होल और आकाशगंगाओं का निर्माण हुआ और उन्होंने एक-दूसरे के विकास को कैसे प्रभावित किया।
एक सुपरमैसिव ब्लैक होल और उसके चारों ओर एक आकाशगंगा के उभार के बीच द्रव्यमान का अनुपात 1:200 है, माना जाता है कि यह मान ब्लैक होल से विकिरण के बहिर्वाह के रूप में प्रतिक्रिया से जुड़ा होता है क्योंकि यह पदार्थ को एकत्रित करता है। इस संबंध को पहली बार 1990 के दशक में हबल स्पेस टेलीस्कोप के अवलोकन द्वारा निर्धारित किया गया था, सिल्वरमैन ने इसे "मौलिक" कहा था।
यह पता चला है कि उच्च रेडशिफ्ट आकाशगंगाएँ भी वास्तव में इस संबंध से जुड़ी हुई हैं। सिल्वरमैन ने कहा कि खगोलविदों ने रेडशिफ्ट 6 को लक्षित किया है क्योंकि इस रेडशिफ्ट पर आकाशगंगाओं के सिमुलेशन सबसे अधिक भिन्न होते हैं। खगोलविदों को वास्तव में सिमुलेशन में इनपुट करने के लिए कुछ कठिन और तेज़ डेटा की आवश्यकता होती है, और JWST इसे उपकृत करने में प्रसन्न है।
इस रेडशिफ्ट पर क्वासर की मेजबानी करने वाली विशिष्ट आकाशगंगा क्वासर की तुलना में केवल 8% चमकदार है। हालाँकि, छवि से क्वासर की चमक को दूर करना वास्तव में संभव है - चूँकि क्वासर स्वयं बिंदु-जैसा दिखता है, यह विवर्तन स्पाइक्स के रूप में प्रकट होता है जिसे एक बिंदु प्रसार फ़ंक्शन द्वारा हटाया जा सकता है।
JWST ने बिग बैंग के ठीक एक अरब साल बाद आश्चर्यजनक रूप से अच्छी तरह से परिभाषित सर्पिल भुजाओं और केंद्रीय पट्टियों के साथ आकाशगंगाओं को काफी कॉम्पैक्ट और डिस्क के आकार का पाया। उसकी बातों में, मेडलिन मार्शलविक्टोरिया, कनाडा में एनआरसी हर्ज़बर्ग के, ने JWST के पहले उच्च-रेडशिफ्ट क्वासर परिणामों पर चर्चा की नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर (NIRSpec), उनके ब्लैक होल का वजन अरबों सौर द्रव्यमानों के बराबर है, और उनकी मेजबान आकाशगंगाओं का द्रव्यमान सैकड़ों अरबों के क्षेत्र में है, इसलिए कम रेडशिफ्ट पर देखे गए द्रव्यमान अनुपात को बनाए रखना प्रतीत होता है।
ब्रह्मांड में इतनी जल्दी ब्लैक होल इतने विशाल कैसे हो गए, इस पर अभी भी बहस चल रही है, लेकिन उम्मीद है कि JWST कुछ उत्तर देना शुरू कर देगा। टेलीस्कोप की शक्ति का संकेत देने के लिए, JWST का रिज़ॉल्यूशन इतना बढ़िया है कि कुछ क्वासर छवियां साथी आकाशगंगाओं को मुख्य आकाशगंगा के साथ विलय या बातचीत करते हुए, 30-50 सौर द्रव्यमान की दर से ज्वारीय पूंछ और स्टार-गठन के विस्फोट दिखाती हैं। प्रति वर्ष।
एक्सोप्लैनेट और प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क
इससे पहले दिन में, एक्सोप्लैनेट और प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क सुर्खियों में आए थे। ओलिवियर बर्न टूलूज़ में इंस्टिट्यूट डी रेचेर्चे एन एस्ट्रोफिजिक एट प्लैनेटोलॉजी ने एक समाधान का खुलासा किया कि बड़े तारा समूहों के पराबैंगनी-विकिरण-समृद्ध वातावरण में ग्रह कैसे बन सकते हैं।
ये तारा समूह गर्म, युवा, विशाल तारों का अपना उचित हिस्सा उत्पन्न करते हैं जो बहुत सारे पराबैंगनी विकिरण का उत्सर्जन करते हैं, जो सिद्धांत रूप में, पड़ोसी निचले द्रव्यमान वाले तारों के आसपास प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क को नष्ट कर देते हैं। बर्न ने बताया कि कैसे JWST खगोलशास्त्री, सहकर्मियों के साथ काम कर रहे हैं अटाकामा लार्ज मिलीमीटर/सबमिलीमीटर ऐरे, ने इन कमजोर डिस्क के रसायन विज्ञान का अवलोकन किया है और उनके चारों ओर आणविक गैस के एक गर्म आवरण की खोज की है।
लिफाफे पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन से समृद्ध हैं, जिनमें एक मजबूत अवरक्त वर्णक्रमीय हस्ताक्षर है जो JWST के लिए विशिष्ट है। उनके पास उच्च पराबैंगनी अपारदर्शिता भी है, इसलिए वे ग्रह निर्माण के प्रारंभिक चरणों की रक्षा करते हुए, डिस्क के बाहर से बहुत सारी हानिकारक पराबैंगनी को रोकने में सक्षम हैं।
ग्रह बनाने वाली डिस्क के अंदर
एक प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क जहां ग्रह-निर्माण काफी आगे बढ़ चुका है वह पीडीएस 70 है। यह 2018 और 2021 में खबरों में आया जब एएलएमए का उपयोग करने वाले खगोलविद पीडीएस 70 की डिस्क में छल्ले की छवि बनाने में सक्षम थे जो दो युवा ग्रहों द्वारा बनाए गए प्रतीत होते हैं।
गिउलिया पेरोटी हीडलबर्ग में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोनॉमी ने खुलासा किया कि कैसे JWST अब पीडीएस 70 के प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क के आंतरिक क्षेत्र के भीतर रसायन विज्ञान को माप सकता है। ऐसा प्रतीत होता है कि यह धूल के छोटे-छोटे कणों से समृद्ध है जिन्हें संभवतः युवा तारे के विस्फोट के कारण थर्मल रूप से संसाधित किया गया है। इस बीच, आंतरिक डिस्क संभवतः किसी अन्य अदृश्य ग्रह के प्रभाव से विकृत हो गई है। रासायनिक दृष्टि से डिस्क में पानी और ऑक्सीजन का भी पता चला है। पीडीएस 70 गैस और धूल की एक डिस्क के भीतर ग्रहों के निर्माण का हमारा सबसे अच्छा अध्ययन किया गया उदाहरण बना हुआ है।
WASP वातावरण
इस बीच, केविन स्टीवेन्सन जॉन्स हॉपकिन्स एप्लाइड फिजिक्स प्रयोगशाला ने पुराने एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल के JWST के अवलोकनों पर प्रतिनिधियों को अद्यतन किया। सबसे पहले, उन्होंने 39 प्रकाश वर्ष दूर एक "गर्म बृहस्पति" - WASP-700b के अंतरिक्ष दूरबीन के अवलोकनों को दोहराया।
ये अवलोकन तब किए गए जब WASP-39b अपने तारे को पार कर रहा था, तारे का कुछ प्रकाश ग्रह के वायुमंडल में परमाणुओं और अणुओं द्वारा अवशोषित हो गया था। इस "ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी" का उपयोग करते हुए, JWST ने WASP-39b के वातावरण में कार्बन मोनोऑक्साइड, पोटेशियम, सोडियम और पानी के साथ-साथ सल्फर डाइऑक्साइड का पता लगाया, जो फोटोकैमिस्ट्री का एक उत्पाद है।
यह पहली बार है कि किसी बाह्य ग्रह पर फोटोकैमिकल प्रक्रियाओं का पता चला है, जिसमें तारे से निकलने वाला विकिरण अणुओं को बदल देता है। 3.3 माइक्रोन पर एक मजबूत मीथेन लाइन की अनुपस्थिति भी इस बात का सबूत है कि फोटोकैमिस्ट्री मीथेन को अन्य आणविक प्रजातियों में बदल रही है।
इसके बाद स्टीवेन्सन ने एक अन्य गर्म बृहस्पति ग्रह - WASP-43b, जो 284 प्रकाश वर्ष दूर है, के परिणामों का पूर्वावलोकन किया। जब JWST के पूर्ववर्ती, स्पिट्जर स्पेस टेलीस्कोप ने WASP-43b का अवलोकन किया, तो यह ग्रह के रात्रि-पक्ष से किसी भी थर्मल उत्सर्जन का पता नहीं लगा सका, जिसका अर्थ है कि यह पता लगाने के लिए स्पिट्जर की सीमा से परे ठंडा होना चाहिए।
स्टीवेन्सन ने खुलासा किया कि JWST ने अब इस हल्के थर्मल उत्सर्जन का पता लगा लिया है, और - हालांकि वह विवरण नहीं दे सके - उन्होंने बताया कि कैसे यह माप करने और रात के तापमान को मापने से वैज्ञानिकों को ज्वारीय रूप से बंद के गुणों को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने की अनुमति मिलेगी- ग्रह का वातावरण.
मनमोहक ट्रैपिस्ट-1
हमने TRAPPIST-1 ग्रह प्रणाली से नए निष्कर्षों के बारे में भी सुना, जिसमें 40 प्रकाश वर्ष दूर एक लाल बौने तारे के चारों ओर कक्षा में सात ग्रह शामिल हैं। मॉन्ट्रियल विश्वविद्यालय के ब्योर्न बेनेके ने खुलासा किया कि JWST ने TRAPPIST-1 की कुछ दुनियाओं के वायुमंडल की टोह ली थी।
हालाँकि वह अभी तक इस बारे में कुछ भी कहने में सक्षम नहीं थे कि JWST ने उनके वायुमंडल में सकारात्मक रूप से क्या पाया है, उन्होंने खुलासा किया कि सातवें ग्रह, TRAPPIST-1g में संभवतः हाइड्रोजन से भरपूर घना वातावरण नहीं है। ऐसा प्रतीत होता है कि यह तथाकथित होने से इंकार करेगा 'हाइसीन' दुनिया, जिसमें हाइड्रोजन की मोटी परत द्वारा गर्म रखा गया महासागर शामिल है। चूँकि ग्रह 'जी' ट्रैपिस्ट-1 के रहने योग्य क्षेत्र के बिल्कुल बाहरी किनारे पर है, इसका मतलब यह हो सकता है कि मोटे इन्सुलेशन वातावरण के बिना, ट्रैपिस्ट-1जी जीवन के लिए रहने योग्य होने के लिए बहुत ठंडा हो सकता है जैसा कि हम जानते हैं।
तीन दिवसीय सम्मेलन इस बात का रोमांचक पूर्वावलोकन था कि कैसे JWST खगोलीय अनुसंधान को बदलना शुरू कर रहा है और हमें उन चीजों का पता लगाने की अनुमति दे रहा है जो अब तक खगोलविदों से पूरी तरह से परे थे। कभी-कभी सम्मेलन की प्रस्तुतियाँ विवरणों पर निराशाजनक रूप से हल्की होती थीं - कई लोगों ने कहा कि अगले वर्ष उनके पास कहने के लिए और भी बहुत कुछ होगा, विशेषकर सम्मेलन में 241वीं बैठक 8-12 जनवरी को सिएटल में अमेरिकन एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी (एएएस) की।
हालाँकि, हमें यह याद रखना होगा कि JWST केवल छह महीने से डेटा एकत्र कर रहा है। दूरबीन की जटिलता और इसके द्वारा एकत्र की जा रही जानकारी दोनों को देखते हुए, खगोलविद अपने निष्कर्षों में सावधानी बरतना सुनिश्चित कर रहे हैं। यदि इस पहले JWST विज्ञान सम्मेलन के प्रारंभिक परिणाम कोई संकेत हैं, तो अगले कुछ वर्ष खगोल भौतिकीविदों, ब्रह्मांड विज्ञानियों और ग्रह वैज्ञानिकों के लिए अब तक के सबसे रोमांचक समय में से कुछ हो सकते हैं।
पोस्ट क्वासर, एक्सोप्लैनेट और दूर की दुनिया के वायुमंडल: JWST के पहले परिणामों पर अधिक पर पहली बार दिखाई दिया भौतिकी की दुनिया.
