खगोलविदों ने एक सुपरमैसिव ब्लैक होल-संचालित क्वासर की खोज की है जिसने प्रारंभिक ब्रह्मांड में “रोशनी चालू करने” में मदद की होगी
नासा के NuSTAR (न्यूक्लियर स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ARray) एक्स-रे स्पेस टेलीस्कोप द्वारा इस क्वासर की तीव्र चमक और मंदता देखी गई। इसके बाद NuSTAR के अवलोकनों का NASA के चंद्रा एक्स-रे अंतरिक्ष दूरबीन से प्राप्त उसी सुपरमैसिव ब्लैक होल के डेटा के साथ मिलान किया गया।
नए निष्कर्ष यह समझाने में मदद कर सकते हैं कि प्रारंभिक ब्रह्मांड का “अंधकार युग” कैसे समाप्त हुआ और कैसे ब्लैक होल इतने समय पहले तेजी से लाखों या अरबों सूर्यों के बराबर द्रव्यमान वाले हो गए।
सुपरमैसिव ब्लैक होल को छोटे ब्लैक होल से जुड़े विलय की एक श्रृंखला और गैस और धूल की प्रचुर मात्रा पर दावत के माध्यम से इतना बड़ा होने का सिद्धांत दिया गया है। समस्या यह है कि ऐसा माना जाता है कि इस प्रक्रिया में कम से कम एक अरब वर्ष लगेंगे। इसका मतलब यह है कि बिग बैंग के एक अरब साल से भी कम समय बाद मौजूद सुपरमैसिव ब्लैक होल एक ऐसी चुनौती है जिसे खगोलविद हल करना चाहेंगे।
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नया अध्ययन किया गया क्वासर, जिसे सीएफएचक्यूएस जे142952+54471 (जे1429+5447) नामित किया गया है, इतना दूर है कि इसका प्रकाश लगभग 13 अरब वर्षों से पृथ्वी की यात्रा कर रहा है, जो इसे उस चुनौतीपूर्ण अवधि के अंत में रखता है।
“इस काम में, हमने पाया है कि यह क्वासर पृथ्वी की ओर निर्देशित जेट के साथ एक सुपरमैसिव ब्लैक होल होने की बहुत संभावना है – और हम इसे ब्रह्मांड के पहले अरब वर्षों में देख रहे हैं,” अध्ययन टीम के नेता ली मार्कोटुल्ली, एक शोधकर्ता येल विश्वविद्यालय में, एक बयान में कहा गया।
उस समयरेखा का मतलब है कि यह सुपरमैसिव ब्लैक होल, जिसका द्रव्यमान सूर्य से लगभग 200 मिलियन गुना अधिक है, एक महत्वपूर्ण ब्रह्मांडीय काल में अस्तित्व में था जिसे “पुनर्आयनीकरण के युग” के रूप में जाना जाता है।
वहाँ प्रकाश होने दो…
ब्रह्मांडीय अंधकार युग एक ऐसी अवधि थी जो बिग बैंग के लगभग 1.1 अरब वर्ष बाद तक अस्तित्व में थी।
जब ब्रह्मांड लगभग 380,000 वर्ष पुराना था, तब यह इतना ठंडा हो गया था कि इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन एक साथ आकर परमाणु बना सके। मुक्त इलेक्ट्रॉनों के गायब होने का मतलब था कि फोटॉन, प्रकाश के मूलभूत कण, अब अंतहीन रूप से इधर-उधर नहीं उछलते थे और वास्तव में लंबी दूरी की यात्रा कर सकते थे।
दूसरे शब्दों में, ब्रह्मांड अचानक अपारदर्शी से पारदर्शी हो गया। इस “प्रथम प्रकाश” का एक जीवाश्म अवशेष, कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) के रूप में आज भी मौजूद है।
हालाँकि, जैसे-जैसे ब्रह्मांड ठंडा होता गया, अधिक तटस्थ हाइड्रोजन परमाणु बने और सामूहिक रूप से फोटॉन को अवशोषित करना शुरू कर दिया। इससे ब्रह्मांड में फिर से अंधकार छा गया, जिससे ब्रह्मांडीय अंधकार युग की शुरुआत हुई।
पुनर्आयनीकरण का युग बिग बैंग के बाद 680 मिलियन वर्ष से 1.1 बिलियन वर्ष तक की अवधि का वर्णन करता है, जिसके दौरान उच्च-ऊर्जा प्रकाश ने हाइड्रोजन आयनों से इलेक्ट्रॉनों को दूर करना शुरू कर दिया, जिससे प्रकाश को एक बार फिर स्वतंत्र रूप से यात्रा करने की अनुमति मिली।
हालाँकि माना जाता है कि पहले तारों से पराबैंगनी प्रकाश पुनर्आयनीकरण प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण था, वैज्ञानिकों को लंबे समय से संदेह है कि उच्च-ऊर्जा प्रकाश के अन्य स्रोत भी काम कर रहे होंगे।
यहीं पर प्रारंभिक क्वासर चित्र में प्रवेश करते हैं।
अध्ययन दल के सदस्य और चंद्रा एक्स-रे सेंटर के वैज्ञानिक थॉमस कॉनर ने कहा, “पुनर्आयनीकरण के युग को ब्रह्मांड के अंधेरे युग का अंत माना जाता है।” “पुनर्आयनीकरण के लिए जिम्मेदार सटीक समयरेखा और स्रोत वर्ग पर अभी भी बहस चल रही है, और सक्रिय रूप से सुपरमैसिव ब्लैक होल का बढ़ना एक प्रस्तावित अपराधी है।”
क्वासर प्रारंभिक ब्रह्मांडीय कोहरे को साफ़ करते हैं
क्वासर वहाँ देखे जाते हैं जहाँ महाविशाल ब्लैक होल अपने आस-पास के पदार्थ को तेजी से खा रहे हैं।
ये सुपरमैसिव ब्लैक होल सामग्री के चपटे बादलों में जबरदस्त घर्षण उत्पन्न करते हैं, जिन्हें अभिवृद्धि डिस्क के रूप में जाना जाता है, जो धीरे-धीरे उन्हें खिलाते हैं। इसके अतिरिक्त, जो पदार्थ ब्लैक होल में नहीं डाला जाता है, उसे उसके ध्रुवों तक भेज दिया जाता है, जहां से इसे निकट-प्रकाश-गति जेट के रूप में विस्फोटित किया जाता है।
इससे जे1429+5447 जैसे क्वासर अक्सर विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में उन्हें घेरने वाली आकाशगंगाओं के प्रत्येक तारे की संयुक्त रोशनी की तुलना में अधिक चमकदार हो जाते हैं।
इस प्रकार, वे न केवल ब्रह्मांडीय अंधेरे युग के अंत की जांच करने के लिए आदर्श स्रोत हैं, बल्कि वे इस महत्वपूर्ण सार्वभौमिक चरण परिवर्तन की खोज में प्रमुख संदिग्ध भी हैं, जो संभवतः तटस्थ हाइड्रोजन को आयनित करने के लिए ऊर्जा प्रदान करते हैं।
कॉनर और सहकर्मियों ने NuSTAR के साथ किए गए J1429+5447 के अवलोकनों की तुलना चंद्रा द्वारा किए गए उसी क्वासर के अवलोकनों से की।
शोधकर्ताओं ने पाया कि J1429+5447 का एक्स-रे उत्सर्जन चार महीनों की अवधि में दोगुना हो गया। जबकि 165.6 अरब महीने पुराने ब्रह्मांड में ब्रह्मांडीय दृष्टि से यह पहले से ही अविश्वसनीय रूप से कम समय है, सापेक्षता के समय-विकृत प्रभाव का मतलब है कि इस प्रारंभिक सुपरमैसिव ब्लैक होल के लिए इस क्वासर के लिए चार महीनों के परिवर्तनों को केवल दो सप्ताह में संपीड़ित किया गया था।
येल के कला और विज्ञान संकाय की टीम सदस्य मेग उरी ने बताया, “चूंकि जेट लगभग प्रकाश की गति से चलता है, आइंस्टीन के विशेष सापेक्षता के सिद्धांत का प्रभाव तेज हो जाता है और परिवर्तनशीलता बढ़ जाती है।” “एक्स-रे परिवर्तनशीलता का यह स्तर, तीव्रता और तीव्रता के संदर्भ में, चरम है। यह लगभग निश्चित रूप से हमारी ओर इशारा करते हुए एक जेट द्वारा समझाया गया है – एक शंकु जिसमें कणों को केंद्रीय से दस लाख प्रकाश वर्ष दूर तक ले जाया जाता है, अत्यधिक द्रव्यमान वाला काला सुरंग।”
यह अवलोकन न केवल वैज्ञानिकों को पुनर्आयनीकरण के रहस्यों को समझने में मदद कर सकता है, बल्कि यह अधिक प्रारंभिक सुपरमैसिव ब्लैक होल को उजागर करने और यह पता लगाने की कुंजी भी हो सकता है कि वे इतने बड़े कैसे हो गए।
मार्कोटुल्ली ने निष्कर्ष निकाला, “अधिक विशाल ब्लैक होल ढूंढना जो संभावित रूप से जेट की मेजबानी कर रहे हैं, यह सवाल उठाता है कि ये ब्लैक होल इतने कम समय में इतने बड़े कैसे हो गए और जेट-ट्रिगरिंग तंत्र से इसका क्या संबंध हो सकता है।”
टीम ने मंगलवार (14 जनवरी) को नेशनल हार्बर, मैरीलैंड में अमेरिकन एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी की 245वीं बैठक में अपना काम प्रस्तुत किया। उनका अध्ययन उसी दिन एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित हुआ था।
