सार:
यूके में बाथ विश्वविद्यालय के नेतृत्व में मेगाट्रॉन अनुसंधान परियोजना ने प्रारंभिक ब्रह्मांड के बारे में सिमुलेशन परिणामों का एक नया बैच जारी किया है। अनुसंधान टीम ने ब्रह्माण्ड संबंधी सिमुलेशन के एक ही सेट में स्टार निर्माण, गैस आंदोलन, स्टारलाइट विकिरण और रासायनिक तत्व विकास को शामिल किया, जो कि जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (जेडब्ल्यूएसटी) द्वारा देखी गई शुरुआती आकाशगंगाओं को आकाशगंगा में और उसके आसपास प्राचीन सितारों द्वारा छोड़े गए रासायनिक "जीवाश्म" के साथ जोड़ने की कोशिश कर रहा था। टीम ने कहा कि यदि तारों के विकिरण और जटिल रासायनिक प्रक्रियाओं को नजरअंदाज कर दिया जाए, तो मॉडल आकाशगंगा के चारों ओर गैस पर शुरुआती तारों के प्रभाव को कम आंक सकता है।
प्राइमर्डियल गैस से शुरू होकर जिसमें लगभग कोई भारी तत्व नहीं होते हैं, सिमुलेशन पहले सितारों के गठन, उनके द्वारा उत्सर्जित विकिरण, सुपरनोवा के रूप में नए तत्वों के फैलाव और सितारों और आकाशगंगाओं के बाद के विकास को ट्रैक करता है। पहली पीढ़ी के तारे, जिन्हें अक्सर जनसंख्या III तारे कहा जाता है, प्रारंभिक ब्रह्मांड में बने थे; उनका विकिरण आसपास की गैस को बदल देगा, और उनके घातक विस्फोट तारों के अंदर बने लोहे, ऑक्सीजन, कार्बन और अन्य तत्वों को अंतरिक्ष में फेंक देंगे, जिससे बाद के तारों और ग्रहों के लिए कच्चा माल उपलब्ध होगा। टीम ने एक ऐसे क्षेत्र का अनुकरण किया जो अंततः आकाशगंगा के आकार की आकाशगंगा में विकसित होगा, और मॉडल को अरबों वर्षों तक आकाशगंगा में गैस और तारों के प्रकाश की परस्पर क्रिया को ट्रैक करने की अनुमति दी।
मेगाट्रॉन प्रोजेक्ट ने इस दौर में कुल चार अध्ययन जारी किए, जिनमें से एक "ओपन एस्ट्रोफिजिकल जर्नल" में प्रकाशित हुआ था और यह अध्ययन करने पर केंद्रित था कि सितारों की पहली पीढ़ी सबसे छोटी बौनी आकाशगंगाओं में लौह बहुतायत को कैसे आकार देती है। उच्च-रिज़ॉल्यूशन विकिरण द्रव सिमुलेशन से पता चलता है कि तारकीय द्रव्यमान वाली बौनी आकाशगंगाओं में सौर द्रव्यमान का लगभग 100,000 गुना से अधिक नहीं, सौर लौह प्रचुरता के लगभग तीन हजारवें हिस्से की औसत लौह प्रचुरता के साथ एक "प्लेटफ़ॉर्म" संरचना बन सकती है, अर्थात, खगोलीय संकेतन [Fe/H] लगभग -2.5 है। मॉडल इस सुविधा को जनसंख्या III सितारों की जोड़ी-अस्थिरता सुपरनोवा (पीआईएसएन) से जोड़ता है: प्राइमर्डियल स्टार के विस्फोट के बाद उत्पन्न और बाहर फेंके गए तत्व आसपास की बौनी आकाशगंगा की गैस द्वारा बनाए रखे जाते हैं और बाद के सितारों के घटक बन जाते हैं।
सिमुलेशन यह भी बताता है कि आदिम आकाशगंगा द्वारा निर्मित मजबूत लाइमैन-वर्नर विकिरण पृष्ठभूमि उस वातावरण को प्रभावित करेगी जिसमें अस्थिर सुपरनोवा होते हैं, जिससे वे सूर्य के लगभग 10 मिलियन गुना द्रव्यमान के साथ एक काले पदार्थ प्रभामंडल में दिखाई देंगे; इस गहरे गुरुत्वाकर्षण क्षमता वाले कुएं में, विस्फोट से बाहर निकले लोहे जैसे तत्वों के बरकरार रहने की अधिक संभावना है। शोध का अनुमान है कि बौनी आकाशगंगाओं का लगभग पांचवां हिस्सा अत्यंत लौह-गरीब श्रेणी में आ सकता है, जिसका औसत [Fe/H] -3 से अधिक नहीं होगा। पेपर में कहा गया है कि मॉडल मान्यताओं के बावजूद, जो जनसंख्या II सितारों की प्रतिक्रिया प्रक्रिया को महत्वपूर्ण रूप से बदल देती है, लौह प्रचुरता पठार और कम लौह पूंछ अभी भी मौजूद हैं; सिमुलेशन में, इन विशेषताओं को आज बड़ी आकाशगंगाओं की परिक्रमा करने वाली उपग्रह बौनी आकाशगंगाओं में भी बरकरार रखा जा सकता है। ये सिमुलेशन भविष्यवाणियां हैं जिनकी अभी भी आकाशगंगा में प्राचीन सितारों के JWST अवलोकनों और रासायनिक मापों के साथ तुलना करने की आवश्यकता है।
यह परियोजना संयुक्त राज्य अमेरिका में शिकागो विश्वविद्यालय, पेरिस, फ्रांस में खगोल भौतिकी संस्थान और अन्य संस्थानों के सहयोग से बाथ विश्वविद्यालय द्वारा संचालित की जाती है। यह 2023 में शुरू होगा और 2030 तक जारी रखने की योजना है। टीम ने अगली पीढ़ी के सिमुलेशन को उच्च रिज़ॉल्यूशन और अधिक भौतिक प्रक्रियाओं के साथ चलाने के लिए यूके नेशनल सुपरकंप्यूटर से 40 मिलियन प्रोसेसर घंटे के अनुवर्ती कंप्यूटिंग संसाधन प्राप्त किए हैं; यह कंप्यूटिंग संसाधन भविष्य की अनुसंधान योजनाओं के लिए है और पूर्ण सिमुलेशन के इस दौर के लिए उपयोग किए जाने वाले कंप्यूटिंग घंटे नहीं हैं। शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि सितारों की पहली पीढ़ी के विभिन्न गठन मॉडलों का अधिक सीधे परीक्षण करने के लिए अनुवर्ती डेटा का उपयोग किया जाएगा, और यह स्पष्ट किया जाएगा कि उन्होंने प्रारंभिक ब्रह्मांड को कैसे रोशन किया, रासायनिक वातावरण को बदल दिया, और अंततः उन तत्वों के निशान छोड़ दिए जिन्हें आज भी देखा जा सकता है।
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