JWST के अध्ययन ने Little Red Dots को सघन युवा आकाशगंगाओं से जोड़ा

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के रहस्यमय Little Red Dots का अध्ययन कर रहे खगोलविदों ने इन पिंडों के चमकीले केंद्रों से ध्यान हटाकर उनके आसपास की आकाशगंगाओं पर केंद्रित किया है। उनके विश्लेषण से संकेत मिलता है कि ये डॉट असामान्य रूप से सघन, अपेक्षाकृत कम द्रव्यमान वाली उन आकाशगंगाओं के भीतर स्थित हैं, जिनमें सक्रिय रूप से तारे बन रहे हैं।

Space.com द्वारा रिपोर्ट किए गए ये निष्कर्ष यह समझाने में मदद कर सकते हैं कि ये पिंड प्रारंभिक ब्रह्मांड में तो दिखाई देते हैं, लेकिन ब्रह्मांड की आयु लगभग दो अरब वर्ष होने के बाद नजर नहीं आते। यह शोध अगस्त के अंत में Nature Astronomy में प्रकाशित हुआ था।

प्रारंभिक ब्रह्मांड की एक पहेली

Little Red Dots, या LRDs, JWST के अवलोकनों में पहचाने गए छोटे, दूरस्थ स्रोत हैं। उनकी सघन बनावट और तेज चमक ने शोधकर्ताओं को इस बात पर बहस करने के लिए प्रेरित किया है कि उन्हें ऊर्जा किससे मिलती है। संभावनाओं में तेजी से बढ़ते ब्लैक होल, तारा-निर्माण के तीव्र दौर या दोनों का कोई संयोजन शामिल है।

शोध दल के सदस्य और University of Massachusetts Amherst के Jorge Zavala ने Space.com को बताया कि खगोलविदों को निकटवर्ती ब्रह्मांड में LRDs जैसे पिंड नहीं मिले हैं। इससे यह संभावना पैदा होती है कि वे किसी स्थायी ब्रह्मांडीय पिंड की श्रेणी के बजाय आकाशगंगाओं या ब्लैक होल के विकास का एक अस्थायी चरण दर्शाते हैं।

पहले के अधिकांश अध्ययनों में विकिरण के केंद्रीय स्रोत पर ध्यान केंद्रित किया गया था, क्योंकि प्रत्येक LRD से दिखाई देने वाले प्रकाश पर उसी का प्रभुत्व होता है। यह चमकीला केंद्र, जिसे कभी-कभी पिंड का केंद्रीय इंजन कहा जाता है, वह हिस्सा भी है जिसकी भौतिक प्रकृति अब तक अनिश्चित बनी हुई है। आसपास की आकाशगंगा कहीं अधिक धुंधली होती है, जिससे उसका अलग से अध्ययन करना कठिन हो जाता है।

नए अध्ययन में 217 LRDs की JWST से ली गई तस्वीरों का इस्तेमाल उस कमजोर, आसपास के उत्सर्जन की खोज के लिए किया गया। शोधकर्ताओं ने इस धुंधले प्रकाश को उन आकाशगंगाओं से आने वाला तारों का प्रकाश माना है, जिनमें ये सघन पिंड मौजूद हैं। इन मेज़बान आकाशगंगाओं का अध्ययन यह पता लगाने का एक तरीका उपलब्ध कराता है कि क्या LRDs विशेष आकाशगंगीय परिस्थितियों या परिवेश से जुड़े हैं, बजाय इसके कि वे अपने आसपास से स्वतंत्र रूप से उत्पन्न होते हों।

सक्रिय तारा-निर्माण वाली सघन आकाशगंगाएं

मेज़बान आकाशगंगा से आने वाले प्रकाश के आधार पर दल ने इन प्रणालियों के सामान्य आकार और तारकीय द्रव्यमान का अनुमान लगाया। ऐसा प्रतीत होता है कि इन आकाशगंगाओं का विस्तार लगभग 1,400 प्रकाश-वर्ष है। समान दूरी और उसी प्रारंभिक युग में देखी गई अन्य तारा-निर्माण करने वाली आकाशगंगाओं की तुलना में वे लगभग 2.5 गुना अधिक सघन हैं।

ऐसा भी प्रतीत होता है कि इन मेज़बान आकाशगंगाओं में हाइड्रोजन और हीलियम से भारी तत्व अपेक्षाकृत कम मात्रा में हैं। खगोलविद इन भारी तत्वों को सामूहिक रूप से धातु कहते हैं, भले ही रोजमर्रा के अर्थ में वे धात्विक न हों। युवा ब्रह्मांडीय प्रणालियों में कम धात्विकता की उम्मीद की जाती है, क्योंकि तारों की लगातार नई पीढ़ियों ने अभी अपने परिवेश को समृद्ध नहीं किया होता।

सघन आकार, सक्रिय तारा-निर्माण और कम धात्विकता—इन सभी को साथ देखने पर ऐसी आकाशगंगाओं का संकेत मिलता है जिनमें घनत्व विशेष रूप से अधिक है। ऐसी परिस्थितियां तारों के जन्म के शक्तिशाली विस्फोटों को बढ़ावा दे सकती हैं। Zavala ने Space.com को बताया कि इससे यह संभावना बनती है कि LRD की घटना तीव्र तारा-निर्माण गतिविधि से जुड़ी है या यहां तक कि उसी से उत्पन्न होती है।

यह नतीजा इस सवाल का समाधान नहीं करता कि LRD की ऊर्जा का मुख्य स्रोत ब्लैक होल हैं या तारे। हालांकि, यह शोधकर्ताओं को इन पिंडों और उनकी मेज़बान आकाशगंगाओं की भौतिक अवस्था के बीच एक संभावित संबंध जरूर देता है। इन सघन परिवेशों से उन विचारों को भी समझने में मदद मिल सकती है जिनमें अत्यंत विशाल तारों की भूमिका मानी जाती है—चाहे वे दिखाई देने वाले केंद्रीय उत्सर्जन में योगदान देने वाले हों या ब्लैक होल के संभावित पूर्ववर्ती।

अगले अवलोकन क्या उजागर कर सकते हैं

शोधकर्ताओं का कहना है कि मौजूदा कार्य एक महत्वपूर्ण संकेत है, लेकिन पूरी व्याख्या नहीं। यह सवाल अभी बाकी है कि क्या हर आकाशगंगा या ब्लैक होल LRD जैसे चरण से गुजरता है, ये पिंड अंततः क्या बनते हैं और क्या वे ब्रह्मांड के विशेष रूप से सघन क्षेत्रों को प्राथमिकता देते हैं। यह भी स्पष्ट नहीं है कि असामान्य डार्क-मैटर परिस्थितियां कोई भूमिका निभाती हैं या नहीं।

एक चुनौती मेज़बान आकाशगंगा और केंद्रीय इंजन से आने वाले प्रकाश को अलग करना है। अध्ययन में फोटोमेट्री पर निर्भर किया गया, जो देखे गए प्रकाश की मात्रा मापती है। भविष्य के काम में स्पेक्ट्रोस्कोपी का इस्तेमाल किया जा सकता है, जो उस प्रकाश को उसकी अलग-अलग तरंगदैर्ध्य में फैला देती है। चूंकि अलग-अलग अणु विशिष्ट तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित और उत्सर्जित करते हैं, इसलिए स्पेक्ट्रोस्कोपी मेज़बान आकाशगंगाओं में गैस के तापमान, संघटन और अन्य भौतिक गुणों को उजागर कर सकती है।

बाद के ब्रह्मांड में LRDs के दिखाई न देने की घटना की रासायनिक व्याख्या भी हो सकती है। निकटवर्ती आकाशगंगाओं में आम तौर पर अरबों वर्षों का विकास हो चुका है, जिससे उनकी गैस भारी तत्वों से अधिक समृद्ध हो गई है। बदली हुई ये परिस्थितियां LRDs से जुड़ी प्रक्रियाओं को कम संभावित या पहचानना अधिक कठिन बना सकती हैं।

एक और तरीका यह होगा कि ऐसी निकटवर्ती आकाशगंगाओं की खोज की जाए जो प्रारंभिक मेज़बान आकाशगंगाओं जैसी हों। अपेक्षाकृत कम दूरी के कारण शोधकर्ता उनकी संरचना और रसायन का अधिक विस्तार से अध्ययन कर सकेंगे। इस प्रयास के लिए कई तरंगदैर्ध्य में अवलोकन और अलग-अलग टेलीस्कोप से प्राप्त डेटा की आवश्यकता होगी।

फिलहाल, JWST ने यह प्रमाण उपलब्ध कराया है कि Little Red Dots के आसपास की आकाशगंगाएं इस रहस्य के केंद्र में हो सकती हैं। इन धुंधली मेज़बान आकाशगंगाओं को समझने से यह पता चल सकता है कि LRDs मुख्य रूप से ब्लैक-होल वृद्धि का संकेत हैं, तारों के विस्फोटक निर्माण का अल्पकालिक परिणाम हैं या दोनों से आकार लेने वाला एक चरण हैं।