JWST स्पेक्ट्रोमीटर दूर की आकाशगंगाओं के रेडशिफ्ट को परिष्कृत करता है

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) पर NIRSpec उपकरण से पता चला है कि एक दूर की आकाशगंगा जिसे पहले 16.4 की रिकॉर्ड-ब्रेकिंग रेडशिफ्ट पर माना जाता था, वास्तव में पृथ्वी के बहुत करीब है। अध्ययन ने यह भी पुष्टि की है कि JWST द्वारा देखी गई कुछ अन्य वस्तुएं अब तक देखी गई सबसे दूर की आकाशगंगाओं में से हैं।

कॉस्मोलॉजिकल रेडशिफ्ट इस बात का माप है कि ब्रह्मांड के विस्तार के कारण आकाशगंगा का प्रकाश कितनी लंबी, लाल तरंग दैर्ध्य तक फैल गया है। रेडशिफ्ट जितना अधिक होगा, आकाशगंगा से प्रकाश को विस्तारित ब्रह्मांड के माध्यम से घूमने में उतना ही अधिक समय लगेगा। इसका मतलब यह है कि हम उच्च रेडशिफ्ट वस्तुओं को उसी तरह देखते हैं जैसे वे बहुत समय पहले दिखाई देती थीं - और ये वस्तुएं बहुत दूर हैं।

खगोलविद उच्च-रेडशिफ्ट आकाशगंगाओं का अध्ययन करने के लिए बहुत उत्सुक हैं क्योंकि वे प्रारंभिक ब्रह्मांड में एक खिड़की प्रदान करते हैं। दरअसल, हाल के अवलोकन एक उभरती हुई तस्वीर का समर्थन करते हैं कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में आकाशगंगाएँ पहले की भविष्यवाणी की तुलना में अधिक विशाल, अधिक विकसित और अधिक चमकदार थीं।

कई धुंधली आकाशगंगाएँ

2022 की गर्मियों में, JWST के सुदूर ब्रह्मांड के पहले गहन सर्वेक्षण में कई धुंधली आकाशगंगाएँ सामने आईं, जिनके बारे में अनुमान लगाया गया था कि ये अब तक देखी गई सबसे अधिक रेडशिफ्ट आकाशगंगाएँ हैं।

एक वस्तु को बुलाया जाता है मैसी की आकाशगंगा जिसे JWST डेटा में एक टीम के नेतृत्व में खोजा गया था स्टीव फिंकेलस्टीन ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय के। प्रारंभ में यह सोचा गया था कि आकाशगंगा रेडशिफ्ट 14.3 पर है, जो इसे बिग बैंग के ठीक 280 मिलियन वर्ष बाद स्थापित करेगी। एक अन्य उम्मीदवार, सीईईआरएस-93316के नेतृत्व वाली एक टीम द्वारा पाया गया कैलम डोनन एडिनबर्ग विश्वविद्यालय, 16.4 के रेडशिफ्ट पर प्रतीत होता है, जो बिग बैंग के केवल 250 मिलियन वर्ष बाद के बराबर है।

तुलना के लिए, JWST के लॉन्च से पहले ज्ञात सबसे दूर की पुष्टि की गई आकाशगंगा Gn-z11 थी, जिसकी रेडशिफ्ट 11.6 है।

संशोधित रेडशिफ्ट्स

ये प्रारंभिक JWST माप एक फोटोमेट्रिक तकनीक का उपयोग करके किए गए थे, जो आकाशगंगा की समग्र लालिमा को मापता है। हालाँकि इस तकनीक का उपयोग धुंधली, दूर की वस्तुओं पर किया जा सकता है, लेकिन यह धूल की उपस्थिति से प्रभावित हो सकती है और व्यक्तिगत वर्णक्रमीय रेखाओं के बदलाव को मापने जितनी सटीक नहीं है। अब, खगोलविदों की एक टीम ने आकाशगंगाओं का निरीक्षण करने के लिए JWST के नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर (NIRSpec) का उपयोग किया है और रेडशिफ्ट अनुमानों को परिष्कृत किया है - मिश्रित परिणामों के साथ।

"दुर्भाग्य से, रेडशिफ्ट 16.4 उम्मीदवार [सीईईआरएस-93316] कम रेडशिफ्ट निकला," डोनान कहते हैं, जो के नेतृत्व वाली टीम के सदस्य हैं पाब्लो अरबल हारो एरिज़ोना में NOIRLab का। चूँकि NIRSpec डेटा को तुरंत सार्वजनिक कर दिया गया था और उन वैज्ञानिकों के लिए कोई मालिकाना समय नहीं था, जिन्होंने टिप्पणियों का प्रस्ताव दिया था, हारो की टीम को मुक्कों से बचने के लिए तीन दिनों से भी कम समय में अपना पेपर लिखना पड़ा।

16.4 पर होने के बजाय, सीईईआरएस-93316 को 4.9 के रेडशिफ्ट पर एक धूल भरी आकाशगंगा के रूप में पाया गया, जिसका अर्थ है कि हम इसे वैसे ही देखते हैं जैसे यह 12.5 अरब साल पहले अस्तित्व में थी। डोनान की टीम ने पहले सोचा था कि उनके पास रिकॉर्ड-ब्रेकिंग रेडशिफ्ट के लिए एक मजबूत मामला है, खासकर जब आकाशगंगा ने अपने बाकी फ्रेम में मजबूत नीले और पराबैंगनी उत्सर्जन को प्रदर्शित किया था (जैसा कि रेडशिफ्ट हटाए जाने के साथ दिखाई देता है)।

हालाँकि, बहुत मजबूत उत्सर्जन लाइनों का संयोजन इस तथ्य के साथ जुड़ा हुआ है कि उन लाइनों में से एक, हाइड्रोजन-अल्फा तरंग दैर्ध्य की, ऐसी स्थिति में थी जहां NIRSpec के तीन फिल्टर ओवरलैप होते हैं ताकि उत्सर्जन लाइन तीनों में योगदान दे, गलती से यह धारणा दी गई कि CEERS-93316 बहुत अधिक रेडशिफ्ट पर एक आंतरिक रूप से चमकदार आकाशगंगा थी।

मैसी की आकाशगंगा

मैसीज़ गैलेक्सी के लिए रेडशिफ्ट स्टेक्स में बेहतर खबर थी, जो 11.4 की रेडशिफ्ट पर होने का पता चला था। यह अभी भी बहुत अधिक रेडशिफ्ट है और एक ऐसी आकाशगंगा का संकेत देता है जो धूल रहित है। आकाशगंगा में तारे के निर्माण की दर भी अपेक्षाकृत उच्च है और इसका कुल तारकीय द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान का 250 मिलियन गुना है। जिस समय हम मैसी की आकाशगंगा को देखते हैं, उससे पहले यह द्रव्यमान 30-120 मिलियन वर्ष की अवधि में बढ़ गया था।

NIRSpec द्वारा अब अन्य आठ आकाशगंगाओं में भी 10 से अधिक रेडशिफ्ट दिखाया गया है। वर्तमान रिकॉर्ड धारक है JADES-GS-z13-0, जिसमें 13.2 की स्पेक्ट्रोस्कोपी से पुष्टि की गई रेडशिफ्ट है और जिसे हम बिग बैंग के ठीक 350 मिलियन वर्ष बाद अस्तित्व में देखते हैं।

डोनान को अभी भी उम्मीद है कि JWST 14 से अधिक स्पेक्ट्रोस्कोपिक रेडशिफ्ट वाली आकाशगंगाओं की खोज करने में सक्षम होगा। "यह संभव है, विशेष रूप से गहरी इमेजिंग में," वह बताते हैं भौतिकी की दुनिया.

धूल उत्पादन

ऐसा नहीं है कि 4.9 की रेडशिफ्ट पर एक अच्छी तरह से अध्ययन की गई आकाशगंगा को सूँघा जा सकता है। जब ब्रह्मांड एक अरब वर्ष से अधिक पुराना था तब मौजूद आकाशगंगाओं के गुणों का अध्ययन यह समझने में महत्वपूर्ण है कि आकाशगंगाएँ अपने तारे के निर्माण के संदर्भ में कैसे विकसित हुई हैं। इसका अनुमान तारों की क्रमिक पीढ़ियों द्वारा उत्पादित धूल की मात्रा से लगाया जा सकता है - वही धूल जिसके कारण CEERS-93316 अधिक लाल दिखाई देता है।

डोनान कहते हैं, "हमें CEERS-93316 के गुणों का अधिक विस्तृत विश्लेषण करने की आवश्यकता है, लेकिन यह धूल भरा प्रतीत होता है।" "अगर हम यह समझना चाहते हैं कि यह कैसे बना, तो हमें इसके तारे के बनने के इतिहास पर गौर करना होगा।"

इस बीच, फिंकेलस्टीन, जो एनआईआरएसपीसी अध्ययन में भी शामिल हैं, के अनुसार मैसी गैलेक्सी जैसी बहुत उच्च रेडशिफ्ट आकाशगंगाओं के लिए आगे के अवलोकन की योजना बनाई गई है।

गहरी स्पेक्ट्रोस्कोपी

"अगला कदम निश्चित रूप से गहरी स्पेक्ट्रोस्कोपी है, यह जांच करने के लिए कि वास्तव में [मैसी की गैलेक्सी] इतनी नीली होने का कारण क्या है," वह इसके बाकी-फ्रेम रंग का जिक्र करते हुए कहते हैं। प्रमुख सिद्धांत यह है कि मैसीज़ गैलेक्सी जैसी शुरुआती आकाशगंगाओं में आज की आकाशगंगाओं की तुलना में चमकदार, नीले, विशाल सितारों का अनुपात अधिक था। हवाई में केक 10-मीटर दूरबीनों में से एक का उपयोग करके अवलोकन पहले से ही चल रहे हैं, और फ़िंकेलस्टीन को भविष्य में JWST के साथ अनुसरण करने की उम्मीद है।

फिंकेलस्टीन कहते हैं, "हम कमजोर रेस्ट-यूवी उत्सर्जन लाइन सुविधाओं की तलाश करेंगे, जो बहुत बड़े सितारों की उपस्थिति सहित चीजों के लिए निदान हैं और यह भी कि हम जो तारे देखते हैं उनसे तारों का प्रकाश कितना तीव्र है।"

अंततः, निष्कर्ष आकाशगंगा रेडशिफ्ट्स की स्पेक्ट्रोस्कोपिक पुष्टि की आवश्यकता की याद दिलाते हैं और जब तक इस तरह के माप नहीं किए जाते हैं, हमें सावधानी के साथ रिकॉर्ड-ब्रेकिंग फोटोमेट्रिक रेडशिफ्ट्स के दावों को लेना चाहिए।

शोध का वर्णन ए में किया गया है पर छापें arXiv.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/jwst-spectrometer-refines-redshifts-of-distant-galaxies/