जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) का उपयोग करते हुए, खगोलविदों ने शुरुआती ब्रह्मांड में दूर, बड़े पैमाने पर सुपरमैसिव ब्लैक होल की खोज की है। ब्लैक होल आकाशगंगाओं में तारों के द्रव्यमान की तुलना में बहुत बड़े पैमाने पर लगते हैं जो उन्हें होस्ट करते हैं।
आधुनिक ब्रह्मांड में, आकाशगंगाओं के लिए हमारे अपने मिल्की वे के करीब, सुपरमैसिव ब्लैक होल में अपने मेजबान आकाशगंगा के तारकीय द्रव्यमान के लगभग 0.01% के बराबर द्रव्यमान होते हैं। इस प्रकार, एक आकाशगंगा में सितारों के लिए जिम्मेदार प्रत्येक 10,000 सौर द्रव्यमान के लिए, एक केंद्रीय सुपरमैसिव ब्लैक होल के लगभग एक सौर द्रव्यमान है।
नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने सांख्यिकीय रूप से गणना की कि JWST द्वारा देखी गई कुछ शुरुआती आकाशगंगाओं में सुपरमैसिव ब्लैक होल उनके आकाशगंगाओं के तारकीय द्रव्यमान के 10% का द्रव्यमान है। इसका मतलब है कि इन आकाशगंगाओं में से प्रत्येक में सितारों में प्रत्येक 10,000 सौर द्रव्यमान के लिए, एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के 1,000 सौर द्रव्यमान हैं।
इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी ऑस्ट्रिया (ISTA) के एक वैज्ञानिक टीम लीडर जोर्रीट मैथी ने कहा, “इन सुपरमैसिव ब्लैक होल का द्रव्यमान आकाशगंगाओं के तारकीय द्रव्यमान की तुलना में बहुत अधिक है, जो उन्हें होस्ट करते हैं।” “अंकित मूल्य पर, हमारे माप का अर्थ है कि सुपरमैसिव ब्लैक होल द्रव्यमान हमारे द्वारा अध्ययन किए गए आकाशगंगाओं में तारकीय द्रव्यमान का 10% है।”
“सबसे चरम परिदृश्य में, इसका मतलब यह होगा कि ब्लैक होल 1,000 गुना बहुत भारी हैं।”
यह खोज खगोलविदों को एक कदम के करीब ला सकती है, जो इस रहस्य को हल करने के लिए करीब है कि कैसे लाखों लोगों के साथ सुपरमैसिव ब्लैक होल या यहां तक कि अरबों बार सूरज के शुरुआती ब्रह्मांड में इतनी जल्दी बढ़ गया।
“यह कहने के बजाय यह खोज ‘परेशान करने वाली है,’ मैं कहूंगा कि यह ‘होनहार’ है, क्योंकि बड़ी विसंगति बताती है कि हम कुछ नया सीखने वाले हैं,” मैथी ने कहा।
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कहानी छोटी लाल डॉट्स से शुरू होती है
चूंकि JWST ने 2022 की गर्मियों में पृथ्वी पर डेटा वापस करना शुरू कर दिया था, इसलिए $ 10 बिलियन की दूरबीन ने खगोलविदों को शुरुआती ब्रह्मांड की अपनी समझ को परिष्कृत करने में मदद की है।
इसमें लाखों सौर द्रव्यमानों के साथ सुपरमैसिव ब्लैक होल की खोज शामिल है जब ब्रह्मांड एक अरब साल से कम उम्र का था। यह समस्याग्रस्त है, क्योंकि वैज्ञानिकों ने अनुमान लगाया है कि उत्तरोत्तर बड़े काले छेदों की विलय की श्रृंखला और आसपास के मामले पर भयावह भोजन जो काले छेद को सुपरमैसिव आकारों तक ले जाता है, माना जाता है कि एक अरब साल से अधिक समय लगता है।
JWST द्वारा प्रारंभिक ब्रह्मांड की इस जांच का एक और महत्वपूर्ण पहलू “लिटिल रेड डॉट आकाशगंगाओं” की खोज है, जिनमें से कुछ बिग बैंग के ठीक 1.5 बिलियन साल बाद मौजूद थे, जब ब्रह्मांड अपनी वर्तमान उम्र का लगभग 11% था।
इन आश्चर्यजनक रूप से उज्ज्वल शुरुआती आकाशगंगाओं के लाल रंग को गैस और धूल से आने के लिए माना जाता है, जो कि सुपरमैसिव ब्लैक होल के चारों ओर एक चपटा बादल में एक अभिवृद्धि डिस्क कहा जाता है। जैसा कि विशाल ब्लैक होल इस मामले पर फ़ीड करते हैं, वे एक सक्रिय गेलेक्टिक न्यूक्लियस (AGN) के रूप में जाने जाने वाले कॉम्पैक्ट क्षेत्र से भारी मात्रा में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का उत्सर्जन करते हैं।
“2023 और 2024 में, हमने और अन्य समूहों ने JWST से पहले डेटा सेट में शुरुआती ब्रह्मांड में AGNs की पहले छिपी हुई आबादी की खोज की,” मैथी ने कहा। “जो प्रकाश हम इन वस्तुओं से देखते हैं, विशेष रूप से लाल प्रकाश, सुपरमैसिव ब्लैक होल के आसपास अभिवृद्धि डिस्क से उत्पन्न होता है।
“इन वस्तुओं को ‘लिटिल रेड डॉट्स’ के रूप में जाना जाने लगा क्योंकि वे JWST छवियों में दिखाई देते हैं।”
वर्तमान में, यह प्रारंभिक गांगेय आबादी बहुत रोमांचक है, यद्यपि खराब समझा जाता है। उदाहरण के लिए, शुरुआती ब्रह्मांड में, छोटे लाल डॉट्स पृथ्वी से देखे गए एजीएन की पहले से ज्ञात आबादी की तुलना में बहुत अधिक प्रतीत होते हैं, जो सुपरमैसिव ब्लैक होल-पावर्ड क्वासर के रूप में हैं।
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“छोटे लाल डॉट्स भी कुछ बहुत ही उल्लेखनीय गुण दिखाते हैं, जैसे कि एक्स-रे उत्सर्जन में बेहोशी, जो एजीएन के लिए बहुत असामान्य है, और अवरक्त उत्सर्जन भी असामान्य है,” मैथी ने कहा। “इन जटिलताओं के कारण, हम उस प्रकाश की व्याख्या करने के लिए संघर्ष कर रहे हैं जिसे हम छोटे लाल डॉट्स से देखते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके गुणों का अध्ययन करना बहुत मुश्किल है।”
यह वह जगह है जहां मैथी और सहकर्मियों का नया काम आता है। JWST वर्ष 2 (साइकिल 2) “ऑल द लिटिल थिंग्स (Alt)” सर्वेक्षण से एक डेटा सेट का उपयोग करते हुए, टीम ने एक विशिष्ट क्षेत्र में सभी आकाशगंगाओं का एक सटीक 3 डी नक्शा बनाया। आकाश में।
“उस क्षेत्र के भीतर, हमने पिछले अध्ययनों के समान सात छोटे लाल डॉट्स की पहचान की है, लेकिन अब हम 3 डी गैलेक्सी मैप में इन छोटे लाल डॉट्स के स्थानों की तुलना करने में सक्षम हैं,” मैथी ने कहा।
टीम के छोटे लाल डॉट्स इतनी दूर स्थित हैं कि उनका प्रकाश लगभग 12.5 बिलियन वर्षों से हमारी यात्रा कर रहा है। वे आकाशगंगाओं के तथाकथित कॉस्मिक वेब में क्लस्टर किए जाते हैं, उनकी स्थिति सर्वोपरि महत्व के होती है।
लिटिल रेड डॉट आकाशगंगाएं एक कॉस्मिक वेब पर मोरल हैं
कॉस्मिक वेब में आकाशगंगाओं की स्थिति आकाशगंगा के प्रकार पर निर्भर करती है। अधिक विकसित, बड़े पैमाने पर आकाशगंगाओं को ओवर-डेंस क्षेत्रों में पाई जाती है जैसे कि नोड्स जहां वेब के स्ट्रैंड कनेक्ट होते हैं। नोड्स से दूर व्यक्तिगत किस्में की लंबाई के साथ, कॉस्मिक वेब के कम घने क्षेत्रों में युवा और निचले-द्रव्यमान आकाशगंगाओं को पाया जाता है।
“हमने पाया है कि छोटे लाल डॉट्स वातावरण में हैं जो कम-द्रव्यमान, युवा आकाशगंगाओं से मिलते जुलते हैं,” मैथी ने कहा। “इसका तात्पर्य है कि लिटिल रेड डॉट आकाशगंगाएं भी कम-द्रव्यमान वाली युवा आकाशगंगाएं हैं।”
तथ्य यह है कि इन छोटी लाल डॉट आकाशगंगाओं में एजीएनएस शामिल हैं, ने सबूत दिए हैं कि शुरुआती ब्लैक होल सक्रिय रूप से आकाशगंगाओं में बढ़ रहे हैं, जो कि तारकीय द्रव्यमान के साथ सूर्य के लगभग 100 मिलियन गुना कम है।
इसके लिए एक संभावित व्याख्या यह है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में सुपरमैसिव ब्लैक होल वर्तमान ब्रह्मांड में उन लोगों की तुलना में अधिक कुशलता से बनाने और बढ़ने में कामयाब रहे। यह आसपास के गैस और मामले की अधिक तेजी से खपत के कारण हो सकता है।
“मेरी राय में, सबसे अधिक संभावना स्पष्टीकरण प्रारंभिक ब्रह्मांड में आकाशगंगाओं की उच्च गैस घनत्व द्वारा पोषित सुपरमैसिव ब्लैक होल की बेहद तेजी से विकास है,” मैथी ने कहा। “ये घनत्व एक साथ उच्च तारकीय घनत्व की ओर ले जाते हैं, जो अवशेष ब्लैक होल के भगोड़े टकराव को सुविधाजनक बनाने के माध्यम से सुपरमैसिव ब्लैक होल गठन को बढ़ावा देता है।”
यदि यह सच है, तो आकाशगंगाओं में सितारों और सुपरमैसिव ब्लैक होल का गठन आंतरिक रूप से जुड़ा हुआ है, इन प्रक्रियाओं के साथ एक दूसरे के आधार पर। हालांकि सुपरमैसिव ब्लैक होल शुरुआती आकाशगंगाओं में तेजी से बढ़ते हैं, स्टार फॉर्मेशन को पकड़ता है, जिससे आज 1: 100 द्रव्यमान अनुपात देखा जाता है।
यह अभी तक अन्य सुपरमैसिव ब्लैक होल ग्रोथ स्पष्टीकरण पर तेजी से विकास के सिद्धांतों की पुष्टि नहीं करता है, जैसे कि यह विचार कि ये कॉस्मिक टाइटन्स गैस और धूल के विशाल बादलों के प्रत्यक्ष पतन द्वारा बनाए गए बड़े पैमाने पर ब्लैक होल के बीज से बढ़ते हैं।
हालांकि, मैथी ने कहा कि अब सिद्धांतकारों के लिए कम मेजबान आकाशगंगा द्रव्यमान के आसपास जाना मुश्किल होगा जब प्रतिस्पर्धा सिद्धांतों पर विचार किया जाता है।
मैथी ने समझाया कि टीम और व्यापक खगोलीय समुदाय दोनों के लिए अगले चरण इस संभावना को समाप्त करने के लिए हैं कि उन्हें पाया गया कि तारकीय द्रव्यमान/ब्लैक होल द्रव्यमान अनुपात गलत माप या चयन पूर्वाग्रह का परिणाम नहीं है जो सबसे अधिक सक्रिय हो सकता है। और इस प्रकार बड़े पैमाने पर सुपरमैसिव ब्लैक होल।
इसमें संभवतः अधिक लाल डॉट आकाशगंगाओं की खोज शामिल होगी, एक शिकार जो JWST निस्संदेह के दिल में होगा।
“JWST दो मुख्य कारणों से महत्वपूर्ण रहा है: इसके बिना, हमने बेहोश एजीएन की उन आबादी की खोज नहीं की होगी,” मैथी ने निष्कर्ष निकाला। “इसके अलावा, JWST के बिना, हम आकाशगंगा वितरण के सटीक 3 डी मानचित्र बनाने में सक्षम नहीं होंगे जो हम आकाशगंगाओं के गुणों का अनुमान लगाने के लिए उपयोग करते थे जो बेहोश एजीएन की मेजबानी करते हैं।
“यह इस समय एक बहुत ही रोमांचक शोध क्षेत्र है!”
टीम के शोध को अभी तक एक सहकर्मी की समीक्षा की गई पत्रिका में प्रकाशित नहीं किया गया है। यह पेपर रिपॉजिटरी साइट arxiv पर पोस्ट किया गया है।
