प्रारंभिक ब्रह्मांड में बहुत सारी ऑक्सीजन मौजूद थी, JWST से पता चलता है - फिजिक्स वर्ल्ड

प्रारंभिक ब्रह्मांड में बहुत सारी ऑक्सीजन मौजूद थी, JWST से पता चलता है - फिजिक्स वर्ल्ड

समय टिकट: 6 दिसंबर, 2023 11:59 पूर्वाह्न

एनआईआरएसपीसी
अत्याधुनिक: NIRSpec को JWST के लॉन्च के लिए तैयार किया जा रहा है। (सौजन्य: एस्ट्रियम/NIRSpec)

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) पर एक अत्याधुनिक स्पेक्ट्रोग्राफ का उपयोग करते हुए, खगोलविदों ने सबूत पाया है कि कई प्राचीन आकाशगंगाओं में इंटरस्टेलर ऑक्सीजन पहले की तुलना में कहीं अधिक प्रचुर मात्रा में थी। के नेतृत्व में किमिहिको नकाजिमा जापान की राष्ट्रीय खगोलीय वेधशाला में, टीम को उम्मीद है कि उनके अवलोकन से प्रारंभिक ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ में सुधार हो सकता है।

बिग बैंग ने एक प्रारंभिक ब्रह्मांड का निर्माण किया जो हाइड्रोजन और हीलियम से बना था, जिसमें थोड़ा सा लिथियम भी था - और इस पदार्थ ने मिलकर पहले सितारों और आकाशगंगाओं का निर्माण किया। फिर इन तारों के कोर में परमाणु संलयन द्वारा ऑक्सीजन जैसे भारी तत्व बनाए गए। जैसे ही तारे सुपरनोवा के रूप में विस्फोटित हुए, भारी तत्व पूरी आकाशगंगाओं में फैल गए, जिससे ब्रह्मांड की रासायनिक संरचना हमेशा के लिए बदल गई।

"गैस-चरण धात्विकता" एक अवलोकन पैरामीटर है जो आकाशगंगाओं में इन भारी तत्वों की प्रचुरता का वर्णन करता है (खगोलविद हीलियम से भारी सभी तत्वों के लिए धातु शब्द का उपयोग करते हैं)। इसका मूल्य किसी आकाशगंगा के विकासवादी इतिहास को समझने के साथ-साथ यह अनुमान लगाने के लिए महत्वपूर्ण है कि जटिल अणु - जीवन के संभावित निर्माण खंड - कब उभरना शुरू हो सकते हैं।

विश्वसनीय गेज

किसी आकाशगंगा की गैस-चरण धात्विकता का एक विश्वसनीय गेज उसके अंतरतारकीय माध्यम में आयनित ऑक्सीजन की प्रचुरता है। इस प्रचुरता को ऑक्सीजन द्वारा उत्सर्जित विशिष्ट प्रकाश को देखकर निर्धारित किया जा सकता है। हालाँकि, प्रारंभिक ब्रह्मांड का अवलोकन करते समय इस दृष्टिकोण की अपनी सीमाएँ हैं।

नाकाजिमा बताते हैं, "पिछली टिप्पणियों से बिग बैंग के लगभग दो अरब साल बाद आकाशगंगाओं में प्रचुर मात्रा में ऑक्सीजन की मौजूदगी का पता चल गया था।" "हालांकि, आकाशगंगाओं का प्रकाश जो समय से भी पहले मौजूद था, ब्रह्मांड के विस्तार से काफी प्रभावित होता है, जिससे यह निकट-अवरक्त सीमा में स्थानांतरित हो जाता है।"

अब, नाकाजिमा और सहकर्मियों ने JWST का उपयोग करके इस लाल-शिफ्ट वाली रोशनी को देखा है इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राफ के पास (NIRSpec) - और इससे उन्हें प्राचीन आकाशगंगाओं की गैस-चरण धात्विकता को मापने में सफलता मिली है।

निर्णायक अवलोकन

नाकाजिमा उत्साहित हैं, "हमने 138 प्राचीन आकाशगंगाओं की पहचान की जो 12 अरब साल पहले अस्तित्व में थीं और उनकी ऑक्सीजन प्रचुरता निर्धारित की, विश्लेषण का स्तर JWST के लॉन्च से पहले लगभग असंभव था।" "हमने एनआईआरएसपीसी डेटा के लिए उन्नत विश्लेषण तकनीकों को विकसित और सख्ती से लागू किया है, पहले के अध्ययनों की तुलना में कई गुना बड़े पैमाने पर विश्लेषण किया है।"

उनके परिणामों से पता चलता है कि NIRSpec द्वारा देखी गई कुछ सबसे पुरानी आकाशगंगाओं को छोड़कर सभी में, अंतरतारकीय माध्यम की संरचना उल्लेखनीय रूप से परिचित थी। नाकाजिमा कहती हैं, "अधिकांश आकाशगंगाओं में आधुनिक आकाशगंगाओं के समान ही ऑक्सीजन प्रचुर मात्रा में थी।" हालाँकि, सबसे प्राचीन आकाशगंगाओं में से छह जो तब अस्तित्व में थीं जब ब्रह्मांड केवल 500-700 मिलियन वर्ष पुराना था, उनमें आधुनिक आकाशगंगाओं की तुलना में बहुत कम ऑक्सीजन थी।

इस खोज के साथ, टीम अधिक बारीकी से यह पता लगा सकी कि ब्रह्मांड की मौलिक संरचना कब बदलनी शुरू हुई। नाकाजिमा कहती हैं, "परिणाम ब्रह्मांड के जन्म के बाद पहले 500-700 मिलियन वर्षों के दौरान आकाशगंगाओं में ऑक्सीजन की प्रचुरता में तेजी से और नाटकीय वृद्धि दर्शाते हैं।" "यह खोज सुझाव दे सकती है कि, प्रारंभिक ब्रह्मांड में ऑक्सीजन जैसे आवश्यक तत्व पहले से ही आसानी से उपलब्ध होने के कारण, जीवन पहले की तुलना में जल्द ही प्रकट हुआ होगा।"

टीम का अनुमान है कि यह अचानक परिवर्तन प्रारंभिक ब्रह्मांड में तारे के निर्माण की प्रकृति में अंतर के साथ-साथ इसकी आकाशगंगाओं के अंदर और बाहर बहने वाली सामग्री में अंतर के कारण हो सकता है। NIRSpec के साथ आगे के अवलोकनों के माध्यम से, अधिक गहन सांख्यिकीय गणनाओं के साथ, अब वे अपने भविष्य के काम में एक अधिक मजबूत सिद्धांत बनाने का लक्ष्य रखेंगे।

टिप्पणियों में वर्णित हैं एस्ट्रोफिजिकल जर्नल अनुपूरक श्रृंखला.

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