सार:
खगोलविदों ने लंबे समय से माना है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में सुपरनोवा विस्फोट गैस के शक्तिशाली बहिर्वाह के माध्यम से उच्च-ऊर्जा पराबैंगनी प्रकाश के लिए चैनल खोल सकते हैं, जिससे प्रकाश को आकाशगंगाओं के अंदर गैस और धूल में प्रवेश करने में मदद मिलेगी, जिससे अंततः पूरे ब्रह्मांड को एक अपारदर्शी राज्य से पारदर्शी राज्य में संक्रमण की ओर धकेल दिया जाएगा। हालाँकि, हबल स्पेस टेलीस्कोप का उपयोग करते हुए एक हालिया अध्ययन में इस पारंपरिक व्याख्या के विपरीत साक्ष्य मिले: कुछ आकाशगंगाओं में, गैस का बहिर्वाह जितना तेज़ होगा, उतना कम आयनीकरण विकिरण बच सकता है।
यह शोध 15 अक्टूबर, 2026 को "नेचर एस्ट्रोनॉमी" में प्रकाशित हुआ था। निकटवर्ती स्टारबर्स्ट आकाशगंगाओं का अवलोकन करके, शोधकर्ताओं ने पाया कि सुपरनोवा के कारण होने वाली तेज आकाशगंगा हवाओं ने पराबैंगनी प्रकाश के लिए रास्ता नहीं खोला है, बल्कि इसके बजाय तटस्थ गैस और धूल द्वारा विकिरण के अवरोध को बढ़ा दिया है। यह परिणाम यह समझने के लिए नए सुराग प्रदान करता है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड ने अपने लंबे "अंधेरे युग" को कैसे समाप्त किया और इसका मतलब यह भी है कि वैज्ञानिकों को ब्रह्मांड की पुनर्आयनीकरण प्रक्रिया में सुपरनोवा की भूमिका की फिर से जांच करने की आवश्यकता हो सकती है।
बिग बैंग के बाद, ब्रह्मांड विस्तार और शीतलन की एक लंबी प्रक्रिया से गुजरा। प्रारंभ में, ब्रह्मांड में पदार्थ मुख्य रूप से हाइड्रोजन, हीलियम और अन्य तत्वों से बना था। जैसे-जैसे तापमान गिरा, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन मिलकर तटस्थ परमाणु बनाने लगे। उसके बाद, पहले सितारों और आकाशगंगाओं के प्रकट होने से पहले, ब्रह्मांड में आकाशीय पिंडों का अभाव था जो लगातार मजबूत प्रकाश उत्सर्जित कर सकते थे, इस प्रकार ब्रह्मांड में प्रवेश हुआ जिसे आमतौर पर "अंधेरे युग" के रूप में जाना जाता है।
पहले तारों और आकाशगंगाओं के बनने के बाद चीज़ें बदलनी शुरू हुईं। युवा, गर्म, विशाल तारे उच्च-ऊर्जा पराबैंगनी प्रकाश उत्सर्जित कर सकते हैं, और कुछ फोटॉन हाइड्रोजन परमाणुओं को आयनित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जावान होते हैं, जिससे मूल रूप से तटस्थ हाइड्रोजन परमाणु अपने इलेक्ट्रॉन खो देते हैं और सकारात्मक रूप से चार्ज प्रोटॉन बन जाते हैं। जैसे-जैसे आयनित क्षेत्र विस्तारित होते हैं और जुड़ते हैं, आकाशगंगाओं के बीच की गैस प्रकाश के लिए अधिक पारगम्य हो जाती है।
इस प्रक्रिया को "ब्रह्मांडीय पुनर्आयनीकरण" कहा जाता है। ब्रह्माण्ड के विकास के इतिहास में यह एक महत्वपूर्ण मोड़ है। यह न केवल आकाशगंगाओं के बीच गैस की भौतिक स्थिति को बदलता है, बल्कि यह भी निर्धारित करता है कि प्रारंभिक आकाशगंगाओं द्वारा उत्सर्जित उच्च-ऊर्जा विकिरण सुदूर अंतरिक्ष तक फैल सकता है या नहीं।
हालाँकि, युवा सितारों द्वारा उत्सर्जित पराबैंगनी प्रकाश जरूरी नहीं कि सीधे आकाशगंगा से बच जाए। आकाशगंगा का आंतरिक भाग गैस और धूल से भरा है, और इसमें तटस्थ हाइड्रोजन विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के पराबैंगनी प्रकाश को प्रभावी ढंग से अवशोषित कर सकता है। भले ही कोई तारा बड़ी मात्रा में आयनकारी विकिरण उत्पन्न कर सकता है, यदि यह प्रकाश आसपास की सामग्री द्वारा अवशोषित हो जाता है, तो आकाशगंगा के बाहर ब्रह्मांडीय गैस को प्रभावित करना मुश्किल होगा।
यह समझाने के लिए कि आयनकारी विकिरण कैसे निकलता है, वैज्ञानिकों ने पहले एक महत्वपूर्ण तंत्र प्रस्तावित किया है: एक विशाल तारा अपने विकास के अंत में एक सुपरनोवा विस्फोट से गुजरता है, जिससे भारी ऊर्जा निकलती है और आसपास की गैस को तेज गति से बाहर की ओर धकेल दिया जाता है। सिद्धांत रूप में, ये विस्फोट आकाशगंगा के भीतर गैस को फैला सकते हैं, जिससे कम घने चैनल बन सकते हैं जो युवा सितारों से पराबैंगनी प्रकाश को आकाशगंगा में अधिक आसानी से प्रवेश करने की अनुमति देते हैं।
इस स्पष्टीकरण को कई ब्रह्माण्ड संबंधी सिमुलेशन में शामिल किया गया है। लेकिन नए अवलोकनों से पता चलता है कि सुपरनोवा-संचालित गैलेक्टिक हवाएं हमेशा विकिरण से बचने के लिए अनुकूल नहीं होती हैं, और कुछ मामलों में इसका विपरीत प्रभाव भी हो सकता है।
अनुसंधान टीम ने पास की छह स्टारबर्स्ट आकाशगंगाओं का निरीक्षण करने के लिए हबल स्पेस टेलीस्कोप के कॉस्मिक ऑरिजिंस स्पेक्ट्रोग्राफ का उपयोग किया। तारा फटने वाली आकाशगंगा से तात्पर्य अत्यंत सक्रिय तारा निर्माण गतिविधि और प्रति इकाई समय में बड़ी संख्या में नए तारे पैदा करने की क्षमता वाली आकाशगंगा से है। पृथ्वी से उनकी सापेक्ष निकटता उन्हें गैस की गति, तारे के निर्माण और विकिरण के प्रसार जैसे विवरणों का अध्ययन करने की अनुमति देती है, और वैज्ञानिकों को ऐसी ही प्रक्रियाओं को समझने में मदद करती है जो दूर के प्रारंभिक ब्रह्मांड में हुई होंगी।
शोधकर्ताओं ने इन आकाशगंगाओं के पराबैंगनी स्पेक्ट्रा का विश्लेषण किया, आयनकारी विकिरण के भागने के अनुपात को मापा, और आकाशगंगा हवा की गति निर्धारित करने के लिए गैस अवशोषण विशेषताओं का उपयोग किया। क्योंकि विभिन्न वेगों पर गैस स्पेक्ट्रम में विभिन्न स्थानों और चौड़ाई पर अवशोषण की विशेषताएं छोड़ती है, शोधकर्ता गैस के प्रवाह का अनुमान लगा सकते हैं और गैलेक्टिक हवाओं और विकिरण भागने के बीच संबंधों की तुलना कर सकते हैं।
परिणाम बताते हैं कि अध्ययन में शामिल आकाशगंगाओं में, आकाशगंगा की हवा की गति जितनी तेज़ होगी, आयनीकरण विकिरण का अनुपात उतना ही कम होगा जो बच सकता है। दूसरे शब्दों में, गैस का बहिर्प्रवाह जितना मजबूत होगा, आकाशगंगा के अंदर पराबैंगनी प्रकाश के लिए आसपास की सामग्री में प्रवेश करना उतना ही कठिन होगा।
शोधकर्ताओं का मानना है कि ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि सुपरनोवा विस्फोट आकाशगंगा के चारों ओर गैस में बड़ी मात्रा में ऊर्जा इंजेक्ट करते हैं, जिससे गैस और धूल के मूल रूप से अपेक्षाकृत स्थिर वितरण में गड़बड़ी होती है। यद्यपि बहिर्प्रवाह सामग्री को आकाशगंगाओं की बाहरी पहुंच तक धकेल सकता है, वे तटस्थ हाइड्रोजन और धूल को कुछ दिशाओं में व्यापक अवरोध बनाने का कारण भी बन सकते हैं, जिससे आयनीकृत विकिरण के बाहर निकलने की संभावना कम हो जाती है।
इसका मतलब यह है कि जितनी अधिक गैस गैलेक्टिक हवाएँ हटाती हैं, पराबैंगनी प्रकाश का बचना उतना ही आसान होता है। इसका वास्तविक प्रभाव गैस के घनत्व, वितरण और गति के साथ-साथ आकाशगंगा के अंदर फैलने वाले विकिरण के विशिष्ट पथ पर निर्भर करता है। मजबूत गैस संचलन एक ही समय में समाशोधन और अवरोधन दोनों प्रभाव उत्पन्न कर सकता है, और कौन सा प्रभावी है इसका निर्णय वास्तविक अवलोकनों के माध्यम से किया जाना चाहिए।
अनुसंधान टीम ने प्रस्तावित किया कि आयनीकृत विकिरण के लिए एक महत्वपूर्ण प्रारंभिक पलायन चरण हो सकता है: बड़े सितारों के निर्माण के बाद और पहले बड़े पैमाने पर सुपरनोवा विस्फोटों से पहले, युवा सितारों द्वारा उत्पादित विकिरण आसपास की गैस में प्रवेश करना शुरू कर सकता है। जब सुपरनोवा एक के बाद एक विस्फोट करते हैं और मजबूत गैस का प्रवाह होता है, तो विकिरण पलायन को रोका जा सकता है।
यह व्याख्या स्पष्ट रूप से पारंपरिक सिद्धांत से भिन्न है। पिछले मॉडल अक्सर इस बात पर जोर देते थे कि सुपरनोवा विस्फोट आकाशगंगाओं के भीतर सामग्री को साफ करके आयनकारी विकिरण के प्रसार के लिए अधिक अनुकूल वातावरण बना सकते हैं। नए शोध से पता चलता है कि सुपरनोवा-संचालित गैस का बहिर्वाह विकिरण से बचने के लिए एक आवश्यक शर्त नहीं हो सकता है। कम से कम आकाशगंगा के विकास के कुछ चरणों में, युवा सितारों का विकिरण और तारा निर्माण क्षेत्र के आसपास की गैस संरचना अधिक प्रत्यक्ष भूमिका निभा सकती है।
जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय के एक शोधकर्ता स्टीफन मैककंडलेस ने कहा कि अवलोकनों से पता चलता है कि सुपरनोवा द्वारा आसपास के वातावरण में इंजेक्ट की गई ऊर्जा तटस्थ गैस और धूल के कवरेज को बढ़ा सकती है जो आयनीकरण विकिरण को अवरुद्ध करती है। इस खोज के लिए वैज्ञानिकों को और अध्ययन करने की आवश्यकता है कि तीव्र सुपरनोवा गतिविधि होने से पहले युवा सितारों के विकिरण और तारकीय हवाएं उनके परिवेश को कैसे बदलती हैं।
झेजियांग विश्वविद्यालय के एक शोधकर्ता सेन रेन्यू ने यह भी बताया कि सुपरनोवा ने हमेशा ब्रह्माण्ड संबंधी द्रव गतिशीलता सिमुलेशन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है जो आयनीकरण विकिरण के भागने की व्याख्या करता है। अध्ययन से पता चलता है कि सिमुलेशन को अधिक सावधानी से विचार करने की आवश्यकता है कि पहले सुपरनोवा विस्फोट से पहले युवा सितारों से विकिरण और तारकीय हवाएं आकाशगंगाओं के अंदर गैस को कैसे प्रभावित करती हैं।
हालाँकि, इस अध्ययन में ब्रह्मांड की पुनर्आयनीकरण अवधि के दौरान सीधे तौर पर आकाशगंगाओं का अवलोकन नहीं किया गया। क्योंकि पुनर्आयनीकरण लगभग 13 अरब वर्ष पहले हुआ था, शोधकर्ता उस समय आकाशगंगा के अंदर गैस की गति का सीधे विश्लेषण नहीं कर सकते, जैसा कि वे आस-पास की आकाशगंगाओं का अवलोकन करके कर सकते हैं। इसलिए, उन्होंने निकटवर्ती तारा विस्फोट आकाशगंगाओं का निरीक्षण करना चुना और प्रारंभिक ब्रह्मांड में मौजूद संभावित भौतिक तंत्रों का परीक्षण करने के लिए अध्ययन में आसान इन वस्तुओं का उपयोग किया।
इसका मतलब यह भी है कि शोध निष्कर्षों की अभी भी कुछ सीमाएँ हैं। इस नमूने में केवल छह आकाशगंगाएँ हैं, इसलिए यह सिद्ध नहीं किया जा सकता है कि सभी आकाशगंगाओं में सुपरनोवा हवाएँ आयनकारी विकिरण के पलायन को रोकती हैं। विभिन्न आकाशगंगाओं का द्रव्यमान, तारा निर्माण दर, रासायनिक संरचना और गैस संरचनाएं बहुत भिन्न हो सकती हैं, और इसमें शामिल तंत्र अलग-अलग वातावरण में अलग-अलग तरीके से काम कर सकते हैं।
अनुसंधान टीम ने हबल टेलीस्कोप के साथ अधिक अवलोकन समय प्राप्त करने, नमूना आकार का विस्तार करने और विभिन्न आकाशगंगाओं में विकिरण भागने के अनुपात और गैस बहिर्वाह की गति के बीच संबंधों का अध्ययन करने की योजना बनाई है। अधिक अवलोकन यह निर्धारित करने में मदद करेंगे कि क्या युवा सितारों में विकिरण का पलायन आम है और समग्र प्रक्रिया में सुपरनोवा विस्फोट क्या भूमिका निभाते हैं।
ब्रह्मांडीय पुनर्आयनीकरण के अध्ययन के लिए, एक महत्वपूर्ण प्रश्न न केवल यह है कि पहले तारे और आकाशगंगाएँ कब प्रकट हुईं, बल्कि यह भी है कि उनके द्वारा उत्पादित उच्च-ऊर्जा प्रकाश उनकी अपनी आकाशगंगाओं से कैसे गुजरा और व्यापक ब्रह्मांडीय वातावरण को प्रभावित किया। भले ही प्रारंभिक आकाशगंगाएँ पर्याप्त मजबूत पराबैंगनी प्रकाश उत्पन्न करने में सक्षम थीं, यदि यह विकिरण बच नहीं पाता, तो अंतरिक्ष गैस पर इसका प्रभाव अभी भी सीमित होता।
हबल की यह खोज बताती है कि आदिम हाइड्रोजन के "कोहरे" से ब्रह्मांड के उभरने की प्रक्रिया पिछले सरल मॉडलों की तुलना में अधिक जटिल हो सकती है। सुपरनोवा विस्फोट न केवल आकाशगंगाओं के अंदर पदार्थ के वितरण को नया आकार दे सकते हैं, बल्कि कुछ शर्तों के तहत आयनकारी विकिरण के प्रसार में भी बाधा डाल सकते हैं। जैसे-जैसे अधिक अवलोकन डेटा जमा होता है, वैज्ञानिकों से युवा सितारों, सुपरनोवा, गैस और धूल के बीच बातचीत को और स्पष्ट करने और अंधेरे से पारदर्शिता तक ब्रह्मांड के विकास की तस्वीर को फिर से बनाने की उम्मीद की जाती है।
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