Discovery of Quasar Variability and Early Accretion Disk Signatures at Cosmic Dawn
यह शोध पत्र बिग बैंग के 850 मिलियन वर्ष बाद एक क्वासर में बहु-तरंगदैर्ध्य इन्फ्रारेड और एक्स-रे परिवर्तनशीलता की पहली पहचान की रिपोर्ट करता है, जो एक ज्यामितीय रूप से पतले, ऑप्टिकली थिक अभिवृद्धि चक्र (एक्रीशन डिस्क) को प्रकट करता है और भविष्य के वेधशालाओं के साथ प्रारंभिक सुपरमैसिव ब्लैक होल विकास का अध्ययन करने के लिए परिवर्तनशीलता का उपयोग करने की व्यवहार्यता को प्रदर्शित करता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड एक विशाल, अंधेरे महासागर की तरह है। लंबे समय से, हम जानते हैं कि इस महासागर में छिपे हुए कुछ विशाल प्रकाश स्तंभ (लाइटहाउस) हैं जिन्हें क्वासर्स (quasars) कहा जाता है। ये सामान्य लाइटहाउस नहीं हैं; ये सुपरमैसिव ब्लैक होल्स द्वारा गैस और धूल को निगलने से उत्पन्न होने वाले अत्यंत चमकदार संकेत हैं। हमारे "निकटवर्ती" पड़ोस में, हम जानते हैं कि ये लाइटहाउस चमक में बदलाव करते हैं, जैसे ढीले तार वाला एक बल्ब टिमटिमाता है। इनके इस टिमटिमाने को देखकर, खगोलशास्त्री यह पता लगा सकते हैं कि ब्लैक होल कितना बड़ा है और वह अपना भोजन कैसे कर रहा है।
लेकिन बहुत शुरुआती ब्रह्मांड में—बिग बैंग के मात्र 850 मिलियन वर्ष बाद—इन लाइटहाउसों को देखना ऐसा ही है जैसे एक हजार मील दूर से तूफान के बीच एक जुगनू को देखने की कोशिश करना। यह बताना अविश्वसनीय रूप रूप से कठिन है कि रोशनी इसलिए बदल रही है क्योंकि जुगनू झपक रहा है या सिर्फ तूफान (वायुमंडल) आपकी दृष्टि के साथ छेड़छाड़ कर रहा है।
खोज: एक ब्रह्मांडीय झपकी को पकड़ना
जीन लीउंग (Gene Leung) के नेतृत्व वाली इस शोध टीम ने एक विशिष्ट प्राचीन क्वासर (जिसे J0439+1634 नाम दिया गया है) को कुछ खास करते हुए पकड़ा: वह टिमटिमा (flickering) रहा था।
उन्होंने केवल इसे एक बार नहीं देखा; उन्होंने WISE नामक एक अंतरिक्ष टेलीस्कोप (जो इन्फ्रारेड या "गर्मी" वाली दृष्टि से देखता है) का उपयोग करके 20 से अधिक वर्षों तक इस पर नज़र रखी और इस डेटा को अन्य टेलीस्कोपों (जैसे हबल और JWST) के पुराने स्नैपशॉट्स के साथ जोड़ा। उन्होंने देखा कि 2016 और 2021 के बीच यह क्वासर काफी अधिक चमकीला हो गया।
यह प्रकाश का भ्रम क्यों नहीं है
चूंकि यह क्वासर बहुत दूर है, इसलिए इसकी रोशनी इसके सामने स्थित एक गैलेक्सी द्वारा मुड़ जाती है और बढ़ जाती है, जो एक ब्रह्मांडीय आवर्धक लेंस (magnifying glass) की तरह काम करती है। कभी-कभी, उस सामने वाली गैलेक्सी के तारे घूम सकते हैं और बिना किसी कारण के बैकग्राउंड क्वासर को अधिक चमकीला या कम चमकीला दिखा सकते हैं (एक घटना जिसे माइक्रोलेंसिंग/microlensing कहा जाता है)।
हालांकि, टीम ने गणित लगाया। यदि यह टिमटिमाना उन चलते हुए तारों के कारण होता, तो इस बदलाव को होने में लगभग 45 वर्ष लगते। लेकिन इस क्वासर की चमक केवल 5 वर्षों में बदल गई। यह किसी ब्रह्मांडीय धोखे के लिए बहुत तेज़ है; इसका मतलब है कि क्वासर वास्तव में खुद बदल रहा है। यह वास्तविक है।
टिमटिमाहट हमें क्या बताती है: भोजन का आकार
जब एक ब्लैक होल खाता है, तो वह केवल निगलता ही नहीं; वह अपने चारों ओर गर्म गैस का एक घूमता हुआ डिस्क बनाता है, जिसे एक्रिशन डिस्क (accretion disk) कहा जाता है। इस डिस्क को घूमते हुए पिज्जा डो (pizza dough) की तरह समझें।
- सिद्धांत: वैज्ञानिकों के पास दो मुख्य विचार हैं कि जब ब्लैक होल बहुत तेज़ी से खा रहा हो (जैसा कि यह कर रहा है), तो यह "पिज्जा डो" कैसा दिखता है।
- "पतली क्रस्ट" मॉडल (The "Thin Crust" Model): एक सपाट, पतली, गर्म डिस्क (एक मानक पिज्जा की तरह)।
- "पफी" मॉडल (The "Puffy" Model): एक मोटी, फूली हुई, अव्यवस्थित डिस्क (एक डीप-डिश पिज्जा की तरह जो बाहर छलक रहा हो)।
विभिन्न रंगों (इन्फ्रारेड से लेकर एक्स-रे तक) में प्रकाश कैसे बदला, इसे देखकर टीम ने पाया कि "टिमटिमाहट" पतली क्रस्ट मॉडल से पूरी तरह मेल खाती है। भले ही यह ब्लैक होल रिकॉर्ड तोड़ गति (इसकी अधिकतम सीमा के 60%) से खा रहा है, फिर भी इसका डिस्क सपाट और पतला है, फूला हुआ नहीं। यह एक बड़ा आश्चर्य है क्योंकि कई लोगों का मानना था कि इतनी तेज़ी से खाने से डिस्क फूलकर मोटा हो जाएगा।
एक्स-रे का आश्चर्य
टीम ने क्वासर की एक्स-रे रोशनी को भी देखा (जो डिस्क के ऊपर एक अत्यंत गर्म, सूक्ष्म "कोरोना" से आती है, जैसे मोमबत्ती के ऊपर की लौ)। उन्होंने पाया कि एक्स-रे की चमक इन्फ्रारेड रोशनी की तुलना में 8 गुना अधिक बदली। यह मोमबत्ती के मोम के बिना हिले, जबकि उसकी लौ पागलों की तरह उछल रही हो, जैसा देखने जैसा है। यह पुष्टि करता है कि एक्स-रे स्रोत एक छोटा, सघन क्षेत्र है, जबकि डिस्क एक बहुत बड़ी, धीमी गति से चलने वाली संरचना है।
यह क्यों महत्वपूर्ण है
यह खोज एक ऐसी मशीन के लिए कार्यशील ब्लूप्रिंट खोजने जैसा है जिसे हमने पहले कभी नहीं देखा है।
- यह सिद्ध करता है कि हम प्रारंभिक ब्रह्मांड को माप सकते हैं: अब हम अनुमान लगाने के बजाय इन टिमटिमाहटों का उपयोग करके प्रारंभिक ब्रह्मांड में ब्लैक होल्स के द्रव्यमान (mass) को माप सकते हैं।
- यह भविष्य के लिए मंच तैयार करता है: शोध पत्र कहता है कि आगामी विशाल टेलीस्कोप (जैसे रुबिन ऑब्जर्वेटरी और रोमन स्पेस टेलीस्कोप) इन कई प्राचीन टिमटिमाते क्वासरों को खोजने में सक्षम होंगे। यह खगोलशास्त्रियों को उन्हें एक समूह में अध्ययन करने में मदद करेगा, जिससे हमें यह समझने में मदद मिलेगी कि पहले के सुपरमैसिव ब्लैक होल्स शिशु ब्रह्मांड में इतनी तेज़ी से इतने बड़े कैसे बन गए।
संक्षेप में, एक प्राचीन ब्रह्मांडीय लाइटहाउस को झपकते हुए देखकर, हमने सीखा कि प्रारंभिक ब्रह्मांड के अराजक और चरम वातावरण में भी, ब्लैक होल्स के चारों ओर का "पिज्जा डो" आश्चर्यजनक रूप से सपाट और पतला रहता है।
अपने क्षेत्र के पेपरों की भीड़ में उलझे हुए हैं?
आपके रिसर्च कीवर्ड से मेल खाने वाले सबसे नए और अलग सोच वाले पेपरों का रोज़ाना Digest पाएँ—तकनीकी सारांश के साथ, आपकी भाषा में।