यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) से संबंधित अंतरिक्ष दूरबीन यूक्लिड ने अब तक देखे गए सबसे पुराने दो क्वासरों का पता लगाया है। ये वस्तुएं उस अवधि की हैं जब ब्रह्मांड की आयु केवल 670 मिलियन वर्ष थी, जो वर्तमान ब्रह्मांड की आयु का लगभग 5% है।
यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) से संबंधित अंतरिक्ष दूरबीन यूक्लिड ने अब तक देखे गए सबसे पुराने दो क्वासरों का पता लगाया है। ये वस्तुएं उस अवधि की हैं जब ब्रह्मांड की आयु केवल 670 मिलियन वर्ष थी, जो वर्तमान ब्रह्मांड की आयु का लगभग 5% है।
हालांकि यह शब्द असामान्य लग सकता है, एक क्वासर किसी विशिष्ट प्रकार के तारे या ग्रह के रूप में वर्गीकृत नहीं होता है। यह अपनी अस्तित्व की एक बहुत ही विशेष अवस्था में मौजूद एक आकाशगंगा का प्रतिनिधित्व करता है। इस आकाशगंगा के केंद्र में एक विशालकाय ब्लैक होल स्थित है जो तेजी से बढ़ रहा है, और बड़ी मात्रा में गैस और धूल को अवशोषित कर रहा है।
यूक्लिड द्वारा पता लगाई गई रोशनी इन गैसों से आती है, न कि स्वयं ब्लैक होल से। निगल जाने से पहले, ये गैसें ब्लैक होल के चारों ओर उच्च गति से घूमती हैं, जिससे एक अत्यधिक गर्म डिस्क बनती है। इस सामग्री में घर्षण इसके तापमान को लाखों डिग्री तक बढ़ा देता है, जिसके परिणामस्वरूप भारी मात्रा में ऊर्जा उत्सर्जित होती है। यह क्षेत्र, न कि ब्लैक होल, क्वासर की विशिष्ट चमक उत्पन्न करता है।
कुछ स्थितियों में, यह चमकीला कोर मेजबान आकाशगंगा के सभी तारों की संयुक्त चमक से सैकड़ों या यहां तक कि हजारों गुना अधिक होता है। हाल ही में खोजे गए दोनों क्वासर असाधारण रूप से तीव्र थे, प्रत्येक लगभग एक ट्रिलियन सूर्यों के बराबर ऊर्जा उत्सर्जित कर रहे थे। यह खोज, जिसे एस्ट्रोनॉमी एंड एस्ट्रोफिजिक्स पत्रिका में प्रकाशित किया गया था, न केवल इन खगोलीय पिंडों की चमक के लिए उल्लेखनीय है, बल्कि समकालीन खगोल विज्ञान के सबसे गहरे प्रश्नों में से एक का उत्तर देने में इसकी क्षमता के लिए भी महत्वपूर्ण है: विशाल ब्लैक होल ब्रह्मांड के इतिहास में इतनी जल्दी कैसे विकसित हो सके?
वर्तमान में, वैज्ञानिकों को पता है कि लगभग हर आकाशगंगा के केंद्र में एक विशालकाय ब्लैक होल होता है। उदाहरण के लिए, मिल्की वे में अनुमानित द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान का चार मिलियन गुना है, जबकि अन्य आकाशगंगाओं में, वे अरबों गुना तक पहुंच सकते हैं।
चुनौती इस तथ्य में निहित है कि ये विशालकाय तैयार नहीं होते हैं; वे समय के साथ गैस, सितारों और यहां तक कि अन्य ब्लैक होल को जमा करके धीरे-धीरे बढ़ते हैं। मौजूदा सिद्धांत बताते हैं कि इस विकास प्रक्रिया के लिए एक महत्वपूर्ण अवधि की आवश्यकता होती है। रहस्य इसलिए उत्पन्न होता है क्योंकि नए क्वासर ब्रह्मांड के बहुत युवा होने पर विशाल ब्लैक होल के अस्तित्व को प्रदर्शित करते हैं। बिग बैंग के केवल 670 मिलियन वर्षों बाद, उन्होंने पहले ही ब्रह्मांड की सबसे चमकदार वस्तुओं में से कुछ का समर्थन करने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान जमा कर लिया था, जो एक ऐसा समय है जिसे कई खगोलविद वर्तमान मॉडलों के तहत अपर्याप्त मानते हैं।
इन क्वासरों का पता लगाना भी महत्वपूर्ण कठिनाइयाँ प्रस्तुत करता है, क्योंकि वे पृथ्वी से 13 अरब प्रकाश वर्ष से अधिक दूर स्थित हैं, जिसका अर्थ है कि उनकी रोशनी को हमारे ग्रह तक पहुंचने में 13 अरब से अधिक वर्ष लगे। इस कारण से, हम उन्हें अतीत में संदर्भित करते हैं, क्योंकि हम ब्रह्मांड के उदय के तुरंत बाद उनकी स्थिति देख रहे हैं। विशाल दूरी के अलावा, ब्रह्मांड का विस्तार स्वयं क्वासरों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश में खिंचाव पैदा करता है। प्राथमिक रूप से दृश्यमान सीमा में पता लगाए जाने के बजाय, यह प्रकाश अवरक्त में स्थानांतरित हो जाता है, जिसका तरंग दैर्ध्य अधिक होता है और जो मानव आंख के लिए अदृश्य होता है।
इन सीमाओं के कारण, पारंपरिक दूरबीनों के लिए ऐसे वस्तुओं की पहचान करना मुश्किल होता है, जिनमें से कई केवल दृश्य प्रकाश पर केंद्रित उपकरणों के लिए अदृश्य होती हैं। ठीक इसी बाधा को दूर करने के लिए यूक्लिड की परिकल्पना की गई थी। 2023 में लॉन्च किया गया, यह दूरबीन दृश्य प्रकाश और निकट-अवरक्त दोनों को देखने में सक्षम उपकरण को शामिल करता है, जिससे उन वस्तुओं का पता लगाना संभव होता है जो बड़े जमीनी सर्वेक्षणों द्वारा कैप्चर की गई वस्तुओं की तुलना में बहुत अधिक मंद और दूर हैं।
पहले, खगोलविद केवल प्रारंभिक ब्रह्मांड के सबसे चमकीले क्वासरों की पहचान कर पाते थे, जो केवल सबसे ऊंचे पेड़ों को देखकर जंगल को समझने की कोशिश करने जैसा था, जिससे अधिकांश आबादी छिपी रहती थी। डामिंग यांग, नीदरलैंड के लीडेन विश्वविद्यालय के खगोलशास्त्री और अध्ययन के मुख्य लेखक ने एक बयान में कहा कि यूक्लिड एक 'वास्तविक गेम-चेंजर' है।
खोज इसकी पुष्टि करती है: केवल एक वर्ष के अवलोकन में, दूरबीन ने उन 31 क्वासरों की पहचान की जो तब मौजूद थे जब ब्रह्मांड 770 मिलियन वर्ष से कम पुराना था। इस सर्वेक्षण से पहले, वैज्ञानिकों को उसी युग की केवल एक दर्जन से थोड़ा अधिक वस्तुओं के बारे में पता था। ईएसए की यूक्लिड टीम के सदस्य शोधकर्ता एंटोनियो ला मार्का ने भी एक नोट में कहा कि यह खोज ज्ञात प्राचीन क्वासरों की संख्या को दोगुना से अधिक करती है, जो ब्रह्मांड के भोर में क्वासरों की पहली वास्तविक 'जनगणना' का प्रतिनिधित्व करती है।
शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि यह सिर्फ शुरुआत है। 31 क्वासरों का पता दूरबीन के पहले 18 महीनों के अवलोकन और यूक्लिड द्वारा अपने छह साल के मिशन के दौरान एकत्र किए जाने वाले डेटा के एक हिस्से का उपयोग करके लगाया गया था। इस अवधि के अंत तक, वे आकाश के एक तिहाई से अधिक का मानचित्रण कर चुके होंगे, जिसमें सैकड़ों अन्य प्राचीन क्वासरों और संभावित रूप से बिग बैंग के और भी करीब की वस्तुओं की खोज की उम्मीद है, जो ब्रह्मांडीय इतिहास की एक कम समझी गई अवधि के पुनर्निर्माण में योगदान देगा।
अंतर्राष्ट्रीय शोधकर्ताओं के एक समूह, जिसमें मिशिगन विश्वविद्यालय (यूएसए) के वैज्ञानिक शामिल थे, ने यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) के स्पेस टेलीस्कोप यूक्लिड का उपयोग करके अब तक देखे गए सबसे प्राचीन क्वासरों में से 31 की खोज की।
ये क्वासर इतने प्राचीन हैं कि वे ब्रह्मांड के तथाकथित पुनआयनीकरण युग से संबंधित हैं, जो पहले सितारों, आकाशगंगाओं और सुपरमैसिव ब्लैक होल के निर्माण का काल था। अध्ययन के परिणाम एस्ट्रोनॉमी एंड एस्ट्रोफिजिक्स जर्नल में प्रकाशित हुए।
नए शोध के सह-लेखक, जिनी यांग, मिशिगन विश्वविद्यालय के खगोल विज्ञान विभाग में सहायक प्रोफेसर हैं, उन्होंने टिप्पणी की: 'यह वास्तव में रोमांचक है।' उन्होंने आगे कहा कि ये चमकीले क्वासर, जो पुनआयनीकरण युग की गहराई से विकिरण उत्सर्जित करते हैं - हमारे ब्रह्मांड के इतिहास में अंतिम बड़ा संक्रमण - यह जानकारी प्रदान करते हैं कि ब्रह्मांड अंधेरे से कैसे उत्पन्न हुआ और पहले सुपरमैसिव ब्लैक होल कैसे बने।
क्वासर ब्रह्मांड में सबसे चमकीले और ऊर्जावान वस्तुओं में से एक हैं। वे आकाशगंगाओं के केंद्रों में पदार्थ को अवशोषित करने वाले सुपरमैसिव ब्लैक होल द्वारा पोषित होते हैं। हालांकि उनका जीवन आकाशगंगा के जीवनकाल की तुलना में छोटा होता है, इस अपेक्षाकृत कम समय में वे अपनी मेजबान आकाशगंगा के बाकी हिस्सों की तुलना में सैकड़ों या हजारों गुना अधिक चमक सकते हैं।
सबसे दूर के क्वासरों की खोज खगोलविदों को आदिम ब्रह्मांड का अध्ययन करने की अनुमति देती है। हालांकि, प्राचीन क्वासर दुर्लभ होते हैं क्योंकि बहुत कम आकाशगंगाएं उनके मेजबान बनने के लिए पर्याप्त रूप से बड़ी हो पाई हैं। इसके अलावा, उन्हें ढूंढना मुश्किल है क्योंकि उनकी प्रारंभिक रोशनी कमजोर होती है और सितारों द्वारा आसानी से छिपा दी जाती है।
मिशिगन विश्वविद्यालय के खगोल विज्ञान के वैज्ञानिक, शोध सह-लेखक फेगे वांग के अनुसार, फरवरी 2024 में अपना ब्रह्मांडीय अवलोकन शुरू करने वाला यूक्लिड मिशन इन खोजों में एक नया अध्याय खोलता है। उन्होंने कहा: 'यूक्लिड मिशन पूरी तरह से खेल बदल रहा है।' खोजे गए 31 क्वासरों में से 12 का रेडशिफ्ट 7 से अधिक है, जो इस उच्च रेडशिफ्ट वाले ज्ञात क्वासरों की संख्या से दोगुने से अधिक है।
रेडशिफ्ट प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के खिंचाव का माप है जो ब्रह्मांड के विस्तार के कारण किसी खगोलीय वस्तु से होता है। प्रकाश जितनी लंबी दूरी तय करता है - यानी, स्रोत जितना दूर और जितना पहले उत्सर्जित हुआ - उसका रेडशिफ्ट उतना ही अधिक होगा। इस प्रकार, उच्च रेडशिफ्ट वाली वस्तुओं का अवलोकन खगोलविदों को अतीत में झाँकने और अपने युवा अवस्था में ब्रह्मांड का अध्ययन करने की अनुमति देता है।
पहले सबसे दूर के क्वासर का रिकॉर्ड 2021 में वांग और यांग द्वारा की गई खोज के साथ था, जिसका रेडशिफ्ट 7.64 था। नए अध्ययन में दो क्वासर शामिल हैं जिन्होंने इस रिकॉर्ड को तोड़ा: एक का रेडशिफ्ट 7.69 और दूसरे का 7.77 है। इसका मतलब है कि दोनों बिग बैंग के 670 मिलियन वर्षों के भीतर दिखाई दिए थे, और उनकी रोशनी हमें 13 अरब साल पहले मिली थी।
यूक्लिड की विशिष्टता इसकी अभूतपूर्व गहराई और आकाश कवरेज का संयोजन है। यह स्पेस टेलीस्कोप उन क्वासरों का पता लगाने की अनुमति देता है जो पिछले वाइड-फील्ड सर्वेक्षणों में पाए गए क्वासरों की तुलना में दस या सौ गुना कमजोर हैं।
शोध के मुख्य लेखक और लीडेन विश्वविद्यालय (नीदरलैंड) के पीएचडी छात्र, डामिन यांग ने यूक्लिड को 'क्वासर शिकार के लिए एक अनूठा उपकरण' बताया। उन्होंने समझाया कि पहले केवल सबसे चमकीले प्राचीन क्वासरों की एक छोटी संख्या खोजी जा सकती थी, जबकि यूक्लिड बड़े क्षेत्रों में अधिक प्रभावी ढंग से खोजने की अनुमति देता है ताकि कमजोर प्रकाश पकड़ा जा सके।
हालांकि यूक्लिड प्राचीन क्वासर उम्मीदवारों की खोज में तेजी ला रहा है, खगोलविद इन वस्तुओं की पुष्टि और विशेषताओं के लिए कई अन्य टेलीस्कोपों और उपकरणों पर भी निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, जिनी यांग और वांग की टीमों ने, जिसमें मिशिगन विश्वविद्यालय के पोस्टडॉक्टर शियान जिंग शामिल हैं, यूक्लिड द्वारा पाए गए उम्मीदवारों का विश्लेषण करने के लिए चिली के लास-कैम्पास वेधशाला में मैगैलन टेलीस्कोप का उपयोग किया। उन्होंने इस अध्ययन में पाए गए 31 क्वासरों में से दस की पुष्टि की।
आगे चलकर, वे और यूक्लिड कंसोर्टियम के सहयोगी - जिसमें 18 देशों के 2,600 प्रतिभागी शामिल हैं - आदिम ब्रह्मांड के बारे में सवालों के जवाब देने के लिए और अधिक प्राचीन और असंख्य क्वासरों की खोज जारी रखेंगे।
यांग की टीम यह जांच कर रही है कि ये पहले सुपरमैसिव ब्लैक होल कैसे बढ़ते हैं और वे अपने मेजबान आकाशगंगाओं के विकास को कैसे प्रभावित करते हैं। वांग की टीम इन क्वासरों के आसपास के बड़े पैमाने पर वातावरण का अध्ययन कर रही है, जो उन्हें आकाशगंगाओं के ब्रह्मांडीय जाल में उनकी जगह को देखने की अनुमति देता है।
हाल ही में खोजे गए क्वासर अत्यधिक बड़े टेलीस्कोप (ईएलटी) के लिए मार्गदर्शक के रूप में भी काम कर सकते हैं जब वह 2029 में काम करना शुरू करेगा। यह 39 मीटर का टेलीस्कोप दृश्य और अवरक्त प्रकाश के साथ काम करने वाला दुनिया का सबसे बड़ा होगा, और मिशिगन विश्वविद्यालय इसमें भाग लेने वाले एकमात्र अमेरिकी विश्वविद्यालयों में से एक है।
यांग ने जोर देकर कहा: 'हम यह पूछना चाहते हैं कि ये क्वासर कैसे बने, किन ब्लैक होल ने उन्हें जन्म दिया और वे कैसे बढ़े।' उन्होंने आगे कहा कि दूर के क्वासरों पर वर्तमान अवलोकन ब्लैक होल के उद्भव और प्रारंभिक वृद्धि के मौजूदा मॉडलों पर सवाल उठाते हैं। 'हर बार जब हमें नए क्वासरों के बारे में नए अवलोकन संबंधी डेटा मिलते हैं, तो हम इन मॉडलों पर और अधिक सख्त सीमाएँ लगा सकते हैं।'
यूक्लिड जल्द ही इस नई क्वासर खोज युग में अतिरिक्त समर्थन प्राप्त करेगा। वेरा रुबिन ऑब्जर्वेटरी ने पिछले साल चिली की एक पहाड़ी की चोटी से दुनिया के सबसे बड़े कैमरे का उपयोग करके आकाश का सर्वेक्षण शुरू किया। और जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप 30 अगस्त को लॉन्च होने वाला है, जिसका दृश्य क्षेत्र हबल स्पेस टेलीस्कोप की तुलना में 100 गुना बड़ा होगा।
वांग ने निष्कर्ष निकाला: 'मूल रूप से, अगले साल हमारे पास तीन वास्तव में शक्तिशाली टेलीस्कोप सर्वेक्षण होंगे, और वे हमें रेडशिफ्ट के क्षेत्र में आगे बढ़ने की अनुमति देंगे।' उन्होंने उल्लेख किया कि रेडशिफ्ट 9 तक पहुंचने में कई साल लग सकते हैं, लेकिन उनके विचार में, रेडशिफ्ट 8 बहुत जल्द देखा जा सकता है।
