दो सप्ताह में, वेब स्पेस टेलीस्कोप खगोल विज्ञान को फिर से आकार दे रहा है

जैसे ही राष्ट्रपति बिडेन ने अनावरण किया पहली छवि 11 जुलाई को जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) से, मासिमो पास्कल और उनकी टीम हरकत में आ गई।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में एक खगोल भौतिक विज्ञानी स्लैक, पास्कल पर समन्वय करते हुए, और 14 सहयोगियों ने कार्यों को विभाजित किया। छवि ने आकाश के एक पिनप्रिक-आकार के हिस्से में हजारों आकाशगंगाओं को दिखाया, कुछ को उनके प्रकाश के रूप में आकाशगंगाओं के एक केंद्रीय समूह के चारों ओर घुमाया गया। टीम ने पहले JWST विज्ञान पेपर को प्रकाशित करने की उम्मीद में, छवि की जांच करने के लिए काम करना शुरू कर दिया। "हमने नॉनस्टॉप काम किया," पास्कले ने कहा। "यह एक भागने के कमरे की तरह था।"

तीन दिन बाद, arxiv.org पर दैनिक समय सीमा से कुछ मिनट पहले, सर्वर जहां वैज्ञानिक कागजात के शुरुआती संस्करण अपलोड कर सकते हैं, टीम अपना शोध प्रस्तुत किया. पास्कले ने कहा, "वे 13 सेकंड पहले होने से चूक गए," जो बहुत मज़ेदार था।

RSI विजेताओं, गिलौम महलेर यूनाइटेड किंगडम में डरहम विश्वविद्यालय और उनके सहयोगियों ने उसी पहली JWST छवि का विश्लेषण किया। महलर ने कहा, "इस अद्भुत डेटा को लेने और इसे प्रकाशित करने में सक्षम होने का बस एक बड़ा आनंद था।" "अगर हम इसे तेजी से कर सकते हैं, तो हमें इंतजार क्यों करना चाहिए?"

"स्वस्थ प्रतिस्पर्धा", जैसा कि महलर कहते हैं, विज्ञान की भारी मात्रा पर प्रकाश डाला गया है जो पहले से ही जेडब्लूएसटी से आ रहा है, वैज्ञानिकों ने लंबे समय से प्रतीक्षित, इन्फ्रारेड-सेंसिंग मेगा-टेलीस्कोप से डेटा प्राप्त करना शुरू कर दिया है।

समय की सुबह

JWST की बहुप्रचारित क्षमताओं में से एक प्रारंभिक ब्रह्मांड को समय पर वापस देखने और कुछ पहली आकाशगंगाओं और सितारों को देखने की शक्ति है। पहले से ही, टेलीस्कोप - जो क्रिसमस के दिन 2021 में लॉन्च हुआ था और अब पृथ्वी से 1.5 मिलियन किलोमीटर दूर बैठता है - ने सबसे दूर, सबसे पुरानी ज्ञात आकाशगंगा को देखा है।

दो टीमों ने आकाशगंगा को तब खोजा जब उन्होंने GLASS सर्वेक्षण के लिए JWST टिप्पणियों का अलग-अलग विश्लेषण किया, जो 200 . से अधिक में से एक है विज्ञान कार्यक्रम अंतरिक्ष में टेलीस्कोप के पहले वर्ष के लिए निर्धारित है। दोनों टीमों, एक एलईडी by रोहन नायडू मैसाचुसेट्स में हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स में और अन्य by मार्को कैस्टेलानो रोम के खगोलीय वेधशाला में, डेटा में दो विशेष रूप से दूरस्थ आकाशगंगाओं की पहचान की: एक इतनी दूर कि JWST बिग बैंग के 400 मिलियन वर्ष बाद उत्सर्जित प्रकाश का पता लगाता है (हबल स्पेस टेलीस्कोप द्वारा देखी गई सबसे पुरानी आकाशगंगा के साथ एक टाई), और दूसरा, जिसे GLASS-z13 कहा जाता है, बिग बैंग के 300 मिलियन वर्ष बाद दिखाई दिया। कैस्टेलानो ने कहा, "यह अब तक मिली सबसे दूर की आकाशगंगा होगी।"

दोनों आकाशगंगाएँ बहुत छोटी दिखती हैं, शायद मिल्की वे से 100 गुना छोटी, फिर भी वे तारे के निर्माण की आश्चर्यजनक दर दिखाती हैं और पहले से ही हमारे सूर्य के द्रव्यमान का 1 बिलियन गुना है - इस युवा आकाशगंगाओं के लिए अपेक्षा से अधिक। युवा आकाशगंगाओं में से एक डिस्क जैसी संरचना का प्रमाण भी दिखाती है। उनकी विशेषताओं को चमकाने के लिए उनके प्रकाश को अलग करने के लिए और अधिक अध्ययन किए जाएंगे।

एक अन्य प्रारंभिक-ब्रह्मांड कार्यक्रम भी "अविश्वसनीय रूप से दूर की आकाशगंगाओं" में बदल गया है, ने कहा रेबेका लार्सन, टेक्सास विश्वविद्यालय, ऑस्टिन में एक खगोलशास्त्री और कॉस्मिक इवोल्यूशन अर्ली रिलीज़ साइंस (CEERS) सर्वेक्षण के सदस्य। सर्वेक्षण के कुछ ही हफ्तों में, टीम ने ब्रह्मांड के पहले 500 मिलियन वर्षों से मुट्ठी भर आकाशगंगाएँ प्राप्त की हैं, हालाँकि लार्सन और उनके सहयोगियों ने अभी तक अपने सटीक निष्कर्ष जारी नहीं किए हैं। "यह मेरी कल्पना से बेहतर है और यह केवल शुरुआत है," उसने कहा।

अधिक प्रारंभिक आकाशगंगाएं राष्ट्रपति बिडेन द्वारा प्रस्तुत आकाशगंगा समूह की छवि में छिप जाती हैं और पास्कल और महलर द्वारा अध्ययन किया जाता है। बुलाया एसएमएस 0723, क्लस्टर इतना भारी होता है कि यह अधिक दूर की वस्तुओं के प्रकाश को झुकता है, उन्हें देखने में लाता है। Pascale और Mahler को 16 दूरस्थ आकाशगंगाएँ मिलीं जिन्हें छवि में बड़ा किया गया है; उनकी सही उम्र अभी तक ज्ञात नहीं है।

टेलीस्कोप ने छवि में एक दूर की आकाशगंगा को करीब से देखा, प्रकाश की एक धुंध जो बिग बैंग के 700 मिलियन वर्ष बाद की है। अपने स्पेक्ट्रोग्राफ के साथ, JWST ने आकाशगंगा में भारी तत्वों, विशेष रूप से ऑक्सीजन का पता लगाया। अब वैज्ञानिक उम्मीद कर रहे हैं कि टेलीस्कोप पहले की आकाशगंगाओं में भी भारी तत्वों की अनुपस्थिति का पता लगाएगा - इस बात का सबूत है कि इन आकाशगंगाओं में केवल जनसंख्या III सितारे, ब्रह्मांड में परिकल्पित पहले तारे, माना जाता है कि वे राक्षसी रूप से विशाल थे और पूरी तरह से हाइड्रोजन और हीलियम से बने थे। (जैसे ही उन सितारों में विस्फोट हुआ, उन्होंने ऑक्सीजन जैसे भारी तत्व बनाए और उन्हें ब्रह्मांड में उगल दिया।)

ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के एक खगोल भौतिकीविद् एंडी बंकर ने कहा, "हम आकाशगंगाओं की तलाश कर रहे हैं जहां हमें कोई भारी तत्व नहीं दिखता है।" "यह प्राइमर्डियल हाइड्रोजन और हीलियम से बनने वाले सितारों की पहली पीढ़ी के लिए धूम्रपान करने वाली बंदूक हो सकती है। सैद्धांतिक रूप से उनका अस्तित्व होना चाहिए। यह निर्भर करता है कि क्या वे पर्याप्त उज्ज्वल हैं।"

गांगेय संरचना

आकाशगंगाओं की संरचना और उनके भीतर तारे कैसे बनते हैं, यह समझने के इच्छुक वैज्ञानिकों के लिए, JWST पहले ही प्रभावशाली डेटा प्रदान कर चुका है।

एक अवलोकन कार्यक्रम, के नेतृत्व में जेनिस ली एरिज़ोना में नेशनल साइंस फ़ाउंडेशन के NOIRLab में, आकाशगंगाओं में तारा निर्माण के युवा स्थलों की तलाश करता है। ली की टीम की ओर से, JWST ने 24 मिलियन प्रकाश-वर्ष दूर NGC 7496 नामक एक आकाशगंगा का अवलोकन किया, जिसके युवा तारा-निर्माण क्षेत्र अब तक अंधेरे में डूबे हुए हैं; हबल के उपकरण इन क्षेत्रों को घेरने वाली मोटी धूल और गैस को भेदने में असमर्थ थे। JWST, हालांकि, अवरक्त प्रकाश देख सकता है जो धूल से उछलता है, जिससे दूरबीन को उन क्षणों के करीब जांच करने की अनुमति मिलती है जब तारे चालू होते हैं और उनके कोर में परमाणु संलयन प्रज्वलित होता है। "धूल वास्तव में प्रकाश कर रही है," ली ने कहा।

उन्होंने कहा, सबसे उल्लेखनीय बात यह है कि एनजीसी 7496 एक सामान्य आकाशगंगा है, "पोस्टर-चाइल्ड गैलेक्सी नहीं।" फिर भी JWST की चौकस निगाह के तहत, यह अचानक जीवन में आता है और उन चैनलों को प्रकट करता है जहां सितारे बन रहे हैं। "यह सिर्फ अभूतपूर्व है," उसने कहा।

इस बीच, एरिज़ोना में डार्क-स्काई संरक्षण फर्म डार्क स्काई कंसल्टिंग के एक खगोलशास्त्री जॉन बैरेंटाइन ने JWST की पहली छवियों में से एक में एक और अधिक गंभीर खोज की। पृथ्वी से 2,500 प्रकाश वर्ष दूर सदर्न रिंग नेबुला की दूरबीन की तस्वीर ने उल्लेखनीय स्पष्टता दिखाई। किनारे से हटकर, एक पेचीदा आकाशगंगा को किनारे पर देखा गया (आकाशगंगा के केंद्रीय उभार का अध्ययन करने के लिए एक अद्वितीय सहूलियत बिंदु), जिसे पहले नीहारिका के हिस्से के रूप में गलत पहचाना गया था, देखने में आया।

"हमारे पास यह अति संवेदनशील मशीन है जो उन चीजों को स्पष्ट रूप से प्रकट करने जा रही है जिन्हें हम यह भी नहीं जानते थे कि हम खोज रहे थे," बैरेंटाइन ने कहा। "वेब द्वारा ली जाने वाली लगभग हर छवि में, यह पृष्ठभूमि में इधर-उधर देखने लायक है।"

सितारों और ग्रहों पर एक नजर

JWST के क्रॉसहेयर में छोटे लक्ष्य भी हैं, जिसमें हमारे अपने सौर मंडल के ग्रह भी शामिल हैं। बृहस्पति दिखाई दिया शानदार अंदाज में छवियों के पहले बैच के हिस्से के रूप में, केवल 75 सेकंड तक चलने वाले एक्सपोज़र में कैप्चर किया गया।

खगोलविद जानते हैं कि बृहस्पति का ऊपरी वातावरण निचले वातावरण की तुलना में सैकड़ों डिग्री अधिक गर्म है, लेकिन वे निश्चित नहीं हैं कि ऐसा क्यों है। अवरक्त प्रकाश का पता लगाकर, JWST गर्म ऊपरी वातावरण को चमकते हुए देख सकता है; यह ग्रह के चारों ओर एक लाल वलय के रूप में दिखाई देता है। लीसेस्टर विश्वविद्यालय के एक ग्रह वैज्ञानिक हेनरिक मेलिन ने कहा, "हमारे पास यह परत क्लाउड डेक से कुछ सौ किलोमीटर ऊपर है, और यह चमक रही है क्योंकि यह गर्म है।" "हमने इसे वैश्विक स्तर पर पहले कभी नहीं देखा है। यह देखने के लिए एक असाधारण बात है।"

मेलिन का कार्यक्रम इस वायुमंडलीय तापन के पीछे प्रेरक शक्ति का अध्ययन करने के लिए आने वाले हफ्तों में JWST का उपयोग करने की योजना है।

JWST की बृहस्पति की छवि में छिपा ज्वालामुखीय चंद्रमा Io बृहस्पति के अरोरा के साथ बातचीत कर रहा है - जो ग्रह के आकाश में निचले अरोरा में एक छोटी सी उभार पैदा कर रहा है। मेलिन ने कहा, छवि से पता चलता है कि "आयो से आने वाली सामग्री चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं से नीचे प्रवाहित हो रही है।" प्रभाव पहले देखा गया है, लेकिन इसे आसानी से ग्रह पर एक नज़र के साथ JWST द्वारा आसानी से चुना गया था।

JWST अन्य तारा प्रणालियों में भी ग्रहों की जांच कर रहा है। पहले से ही, टेलीस्कोप ने प्रसिद्ध TRAPPIST-1 प्रणाली पर एक नज़र डाली है, एक लाल बौना तारा जिसमें सात पृथ्वी-आकार की दुनिया (कुछ संभावित रूप से रहने योग्य) हैं, हालांकि डेटा का अभी भी विश्लेषण किया जा रहा है। अपने तारे के चारों ओर एक तंग 96-दिवसीय कक्षा में, एक कम मेहमाननवाज ग्रह, एक "गर्म बृहस्पति" जिसे WASP-3.4 b कहा जाता है, के प्रारंभिक अवलोकन जारी किए गए हैं।

JWST ने ग्रह के वायुमंडल में जल वाष्प पाया, जो पानी के प्रमाण की पुष्टि करता है कुछ दिन पहले रिपोर्ट किया गया by चीमा मैकग्रुडर हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर और उनके सहयोगियों के, जिन्होंने ग्राउंड-आधारित टेलीस्कोप का इस्तेमाल किया। लेकिन JWST आगे जा सकता है; WASP-96 b के कार्बन से ऑक्सीजन के अनुपात को देखकर, यह गर्म ज्यूपिटर के बारे में एक जटिल रहस्य को सुलझाने में सक्षम हो सकता है: वे अपने सितारों के आसपास इस तरह की करीबी कक्षाओं को कैसे प्राप्त करते हैं। अधिक ऑक्सीजन का सुझाव होगा कि गैस की विशालकाय शुरुआत में उस तारे से बहुत दूर थी जहाँ पानी संघनित हो सकता था, जबकि एक उच्च कार्बन अनुपात यह सुझाव देगा कि यह हमेशा करीब रहा है।

इस बीच, JWST ने आकाश में एक अस्थायी प्रकाश देखा हो सकता है - एक अल्पकालिक घटना जिसे क्षणिक के रूप में जाना जाता है - जिसे शुरू में ऐसा करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया था। बाल्टीमोर, मैरीलैंड (जेडब्लूएसटी के लिए संचालन केंद्र) में स्पेस टेलीस्कॉप साइंस इंस्टीट्यूट में खगोलविद माइक एंजेसर और सहयोगियों ने एक उज्ज्वल वस्तु को उसी क्षेत्र की हबल छवियों में स्पष्ट नहीं देखा। उन्हें लगता है कि यह एक सुपरनोवा, या विस्फोट करने वाला तारा है, जो लगभग 3 अरब प्रकाश वर्ष दूर है - इस बात का प्रमाण है कि दूरबीन इन घटनाओं का पता लगा सकती है।

JWST कहीं अधिक दूर के सुपरनोवा को भी खोजने में सक्षम होना चाहिए, जो इसे प्रारंभिक ब्रह्मांड की जांच के रूप में काम करने का एक और तरीका देगा। यह आकाशगंगाओं के केंद्रों पर रहने वाले सुपरमैसिव ब्लैक होल द्वारा तारे को फाड़े हुए पाया जा सकता है, ऐसा कुछ जिसे किसी पिछली दूरबीन ने नहीं देखा है। "पहली बार हम इन बहुत गहरे, अंधेरे क्षेत्रों में झाँकने में सक्षम होने जा रहे हैं," ने कहा ओरि फॉक्स, अंतरिक्ष दूरबीन विज्ञान संस्थान में एक खगोलशास्त्री जो ग्राहकों का अध्ययन करने वाली टीम का नेतृत्व करता है।

अन्य खगोलीय परिघटनाओं की तरह, क्षणिकाओं को भी पुनर्परिभाषित किया जाना तय है। दशकों की योजना और निर्माण के बाद, JWST ने आसमान छू लिया है। यह मुद्दा अब एक मशीन से नीचे आने वाले विज्ञान के निरंतर बैराज के साथ तालमेल बिठा रहा है, जो इतनी जटिल है कि दोषरहित है, यह लगभग इस विश्वास को धता बताता है कि इसे मानव दिमाग द्वारा बनाया गया था। "यह काम कर रहा है, और यह पागल है," लार्सन ने कहा।