टेलीस्कोप अध्ययन ने बिग बैंग के बाद बने हीलियम के अनुमान को अधिक सटीक बनाया

खगोलविदों ने ब्रह्मांड के शुरुआती मिनटों में बने हीलियम का अब तक का सबसे सटीक अनुमान लगाया है। इसके लिए उन्होंने 15 छोटी आकाशगंगाओं के अवलोकनों का इस्तेमाल किया, जिनकी रासायनिक संरचना समय के साथ बहुत कम बदली है। SciTechDaily की रिपोर्ट के अनुसार, इस नतीजे से माप से जुड़ी अनिश्चितता घटकर 0.5% रह गई है, जो पिछले स्तर की लगभग एक-तिहाई है।

अंतरराष्ट्रीय दल के निष्कर्ष Large Binocular Telescope से किए गए 130 घंटे के अवलोकनों पर आधारित हैं। वैज्ञानिकों ने इस डेटा का इस्तेमाल उन आकाशगंगाओं में हीलियम और हाइड्रोजन का अध्ययन करने के लिए किया, जो युवा ब्रह्मांड की परिस्थितियों का अपेक्षाकृत प्रत्यक्ष रिकॉर्ड सुरक्षित रखती हैं। University of Minnesota Twin Cities के शोधकर्ता भी इस दल में शामिल थे।

यह काम The Astrophysical Journal में प्रकाशित पांच शोधपत्रों में सामने आया है। इससे भौतिकविदों को ब्रह्मांड की शुरुआत और Standard Model में वर्णित कणों तथा बलों से जुड़े सिद्धांतों की अधिक कठोर जांच का अवसर मिलता है।

शुरुआती ब्रह्मांडीय रिकॉर्ड की तलाश

हीलियम दूसरा सबसे हल्का रासायनिक तत्व है और ब्रह्मांड के शुरुआती चरणों में बनने वाले प्रमुख तत्वों में से एक है। आज मौजूद इसकी मात्रा उस दौर की जानकारी देती है, जब ब्रह्मांड की आयु केवल कुछ मिनट थी और अत्यंत गर्म, घनी अवस्था से उसका प्रसार शुरू हुए अभी ज्यादा समय नहीं बीता था।

कई वर्षों से खगोलविद मूल हीलियम स्तर का अप्रत्यक्ष अनुमान लगाते रहे हैं। उन्होंने बड़ी संख्या में आकाशगंगाओं का अवलोकन किया, उनकी हीलियम मात्रा की तुलना रासायनिक बदलाव के अन्य संकेतकों से की और उस पैटर्न को पीछे की ओर ऐसे बिंदु तक प्रक्षेपित किया, जहां भारी तत्व बहुत कम मौजूद थे। इस प्रक्रिया को एक्सट्रपलेशन कहा जाता है और यह इस बात पर निर्भर करती है कि अवलोकनों से आगे उस प्रवृत्ति को कितनी विश्वसनीयता से बढ़ाया जा सकता है।

इसके बजाय नए अध्ययन में ज्ञात सबसे कम रासायनिक रूप से विकसित आकाशगंगाओं में से कुछ पर ध्यान केंद्रित किया गया। चूंकि इन प्रणालियों ने अपने इतिहास के दौरान कम तत्व जमा किए हैं, इसलिए उनकी गैस शुरुआती ब्रह्मांड द्वारा छोड़ी गई संरचना के अधिक करीब है। इससे शोधकर्ता किसी गणना किए गए शुरुआती बिंदु पर कम निर्भर हुए और उन पिंडों के मापों पर अधिक भरोसा कर सके, जिनमें अपेक्षाकृत आदिम रासायनिक संकेत सुरक्षित है।

यह तरीका सावधानीपूर्वक विश्लेषण की जरूरत खत्म नहीं करता। दल जिस सटीकता का लक्ष्य रख रहा था, उसमें ऐसे छोटे प्रभाव भी महत्वपूर्ण हो जाते हैं, जो किसी नतीजे को व्यवस्थित रूप से उसके वास्तविक मान से दूर ले जा सकते हैं। पहले के अध्ययनों में ऐसे कई प्रभावों को इतना मामूली माना गया था कि वे समग्र निष्कर्ष को प्रभावित नहीं करेंगे। लेकिन जब लक्ष्य अनिश्चितता 1% से नीचे आ गई, तो दल को उनका स्पष्ट रूप से मॉडल तैयार करना पड़ा।

आकाशगंगाओं के प्रकाश को पढ़ना

इन अवलोकनों में Ohio State University में विकसित स्पेक्ट्रोग्राफ का इस्तेमाल किया गया। ये उपकरण प्रत्येक आकाशगंगा के प्रकाश को अलग-अलग तरंगदैर्घ्यों में फैलाते हैं और विशेष तत्वों से जुड़ी स्पेक्ट्रल रेखाओं को सामने लाते हैं। इन रेखाओं से अवलोकित गैस में हीलियम और हाइड्रोजन की सापेक्ष मात्रा निर्धारित करने के लिए जरूरी जानकारी मिलती है।

किसी एक संकेत पर निर्भर रहने के बजाय शोधकर्ताओं ने एक ही समय में 10 से अधिक हीलियम रेखाओं और 15 हाइड्रोजन रेखाओं की जांच की। इन रेखाओं की साथ-साथ तुलना करने से उन्हें उन व्यवस्थित प्रभावों की पहचान और सुधार करने में मदद मिली, जो अन्यथा प्रचुरता के अनुमान को विकृत कर सकते थे।

Ohio State के खगोल विज्ञान के प्रोफेसर Richard Pogge ने कहा कि MODS स्पेक्ट्रोग्राफ को टेलीस्कोप तक पहुंचने से पहले विकसित करने में 12 साल लगे। उनके अनुसार, इस परियोजना में उनका सफल इस्तेमाल यह दर्शाता है कि बुनियादी माप करने में सक्षम उपकरण बनाना क्यों जरूरी है।

University of Minnesota के भौतिकी और खगोल विज्ञान के प्रोफेसर Evan Skillman ने कहा कि दल ने अनिश्चितता को आधा प्रतिशत तक लाने का लक्ष्य रखा था और उसे हासिल कर लिया। यह नतीजा किसी मौजूदा दायरे में बस एक और अनुमान जोड़ने के बजाय सटीकता में उल्लेखनीय सुधार दर्शाता है।

ब्रह्मांडीय इतिहास और कण भौतिकी की जांच

हल्के तत्वों की प्रचुरता ब्रह्मांडीय इतिहास के बिग बैंग संबंधी विवरण के समर्थन में मौजूद तीन प्रमुख प्रकार के साक्ष्यों में से एक है। रिपोर्ट में रेखांकित किए गए अन्य दो साक्ष्य हैं—ब्रह्मांड का लगातार फैलाव और कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड, यानी उसके शुरुआती दौर से बचा हुआ विकिरण। हीलियम का अध्ययन इन दोनों संकेतों की तुलना में कम व्यापक रूप से किया गया है, इसलिए इसकी प्रचुरता का अधिक सटीक माप विशेष रूप से उपयोगी है।

हीलियम की तुलना Standard Model की भविष्यवाणियों से भी की जा सकती है। भौतिकविद इस ढांचे का इस्तेमाल प्राथमिक कणों और उनकी अंतःक्रियाओं का वर्णन करने के लिए करते हैं। मापी गई प्रचुरता और अपेक्षित मान के बीच असहमति इस ढांचे में किसी छूटे हुए घटक की ओर संकेत कर सकती है, जबकि समानता संभावित वैकल्पिक सिद्धांतों पर और कड़ी सीमाएं लगाएगी।

दल ने अपने हीलियम परिणाम का इस्तेमाल यह गणना करने के लिए किया कि शुरुआती ब्रह्मांड में न्यूट्रिनो के कितने परिवार मौजूद थे। न्यूट्रिनो बेहद हल्के उपपरमाण्विक कण हैं और शुरुआती हल्के तत्वों के बनने की परिस्थितियों पर उनकी शुरुआती संख्या का असर पड़ता है। यह गणना पास की आकाशगंगाओं के अवलोकनों को उस समय ब्रह्मांड में मौजूद कणों की संरचना से जोड़ती है, जब उसकी आयु केवल कुछ मिनट थी।

परियोजना की कार्यप्रणाली पर शोधपत्र 9 September 2026 को प्रकाशित हुआ। इसके लेखकों में University of Minnesota, Ohio State University और अन्य संस्थानों के वैज्ञानिक शामिल हैं। असाधारण रूप से आदिम आकाशगंगाओं, टेलीस्कोप से किए गए लंबे अवलोकनों और अनेक स्पेक्ट्रल रेखाओं के विस्तृत विश्लेषण को एक साथ मिलाकर यह अध्ययन किसी तत्व के माप को ब्रह्मांड की उत्पत्ति और उसे संचालित करने वाली भौतिकी—दोनों की अधिक पैनी जांच में बदल देता है।