The most extreme high-z radio quasars in the eRASS:1 X-ray survey
यह शोध पत्र 39 उच्च-रेडशिफ्ट (z>3.5) रेडियो क्वासरों की खोज और स्पेक्ट्रोस्कोपिक पुष्टि प्रस्तुत करता है, जिन्हें eROSITA एक्स-रे, DECam ऑप्टिकल/NIR, और ASKAP रेडियो डेटा को संयोजित करने वाले एक बहु-तरंगदैर्ध्य सर्वेक्षण के माध्यम से पहचाना गया है, जो z>4 रेडियो क्वासरों की ज्ञात जनसंख्या का महत्वपूर्ण विस्तार करता है और प्रारंभिक ब्रह्मांड के जेट और अभिवृद्धि विकास के अध्ययन के लिए एक मूल्यवान नमूना प्रदान करता है।
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ब्रह्मांड की कल्पना एक विशाल, हलचल भरे शहर के रूप में करें जहाँ अधिकांश इमारतें शांत और स्थिर घरों की तरह हैं। लेकिन उनके बीच कुछ जंगली, नियॉन-रोशनी वाले गगनचुंबी इमारतें बिखरी हुई हैं जो सीधे हमारी ओर ऊर्जा की विशाल किरणें और प्रकाश फेंकती हैं। इन्हें ब्लेज़र्स (blazars) कहा जाता है। ये एक आकाशगंगा के केंद्र में स्थित एक विशेष प्रकार के सुपर-मैसिव ब्लैक होल हैं, लेकिन एक ट्विस्ट के साथ: उनकी ऊर्जा की "जेट्स" सीधे पृथ्वी की ओर लक्षित हैं, जैसे कि आपकी आँखों में निशाना साधा गया कोई लेज़र पॉइंटर। क्योंकि वे सीधे हमारी ओर लक्षित हैं, इसलिए वे अविश्वसनीय रूप से चमकीले और शक्तिशाली दिखाई देते हैं, भले ही वे अरबों प्रकाश वर्ष दूर हों।
अब, कल्पना करें कि आप इन गगनचुंबी इमारतों को तब खोजने की कोशिश कर रहे हैं जब शहर बहुत युवा है, बिग बैंग के कुछ सौ मिलियन वर्ष बाद। यह "हाई-रेडशिफ्ट" (high-redshift) ब्रह्मांड है, एक ऐसा समय जब सब कुछ अलग था। वैज्ञानिकों के पास एक सिद्धांत है कि क्यों ये प्राचीन ब्लेज़र्स अपने आधुनिक समकक्षों की तुलना में और भी अधिक चमकीले हो सकते हैं। उन्हें लगता है कि जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार होता है, बिग बैंग से बची हुई गर्मी का "कोहरा" (जिसे कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड कहा जाता है) अधिक घना और गर्म होता जाता है। जब एक ब्लेज़र की जेट में मौजूद तेजी से चलने वाले इलेक्ट्रॉन इस घने कोहरे से टकराते हैं, तो उन्हें ऊर्जा का एक बड़ा उछाल मिलता है, जिससे वह एक्स-रे में और भी अधिक चमकने लगता है। यह बिल्कुल वैसा ही है जैसे कोई सर्फर एक ऐसी लहर को पकड़ रहा हो जो आगे बढ़ने के साथ-साथ बड़ी होती जा रही है। बड़ा सवाल यह है: क्या वास्तव में ऐसा होता है? क्या हमें उम्मीद से अधिक ये अति-चमकीले प्राचीन ब्लेज़र्स दिखाई देते हैं, या हमारा सिद्धांत गलत है?
यह शोध पत्र एक ब्रह्मांडीय खजाने की खोज की तरह है। खगोलविदों की एक टीम ने आकाश के एक बड़े हिस्से को स्कैन करने के लिए तीन अलग-अलग "टॉर्च" का उपयोग किया: एक एक्स-रे के लिए (eRASS:1 सर्वे), एक रेडियो तरंगों के लिए (RACS सर्वे), और एक दृश्य और इन्फ्रारेड प्रकाश के लिए (DELVE सर्वे)। इन विभिन्न दृश्यों को मिलाकर, उन्होंने इन प्राचीन, उच्च-गति वाले ब्लैक होल्स के लिए 68 नए उम्मीदवारों की एक सूची बनाई। इसके बाद, उन्होंने इन 46 उम्मीदवारों पर यह पुष्टि करने के लिए कि वे वास्तव में कितनी दूर हैं, शक्तिशाली दूरबीनों का उपयोग करके उनके "फिंगरप्रिंट" (स्पेक्ट्रा) लिए।
यह खोज एक बड़ी सफलता रही। उन्होंने 3.5 से अधिक रेडशिफ्ट वाले 39 नए क्वासर (ब्लेज़र्स की मूल आकाशगंगाएँ) की पुष्टि की, और उनमें से 14 का रेडशिफ्ट 4 से अधिक है। यह खोज एक बड़ी बात है क्योंकि यह उस विशिष्ट क्षेत्र में ज्ञात रेडियो क्वासर की संख्या को लगभग 65% तक बढ़ा देती है। यह ऐसा है जैसे उन्हें गगनचुंबी इमारतों का एक पूरा नया मोहल्ला मिल गया हो जिसके बारे में कोई नहीं जानता था।
जब टीम ने अपनी नई खोजों को करीब से देखा, तो उन्हें एक दिलचस्प बात पता चली। ये प्राचीन ब्लेज़र्स दृश्य प्रकाश की तुलना में एक्स-रे में अविश्वसनीय रूप से चमकीले हैं। यह इस भविष्यवाणी से मेल खाता है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड का "कोहरा" उनकी ऊर्जा को बढ़ा रहा है। लेखकों ने अपनी नई ब्लेज़र सूची की तुलना एक गणितीय मॉडल से की जो भविष्यवाणी करता है कि यदि यह "कोहरा उछाल" (जिसे IC/CMB प्रभाव कहा जाता है) वास्तविक है, तो कितने होने चाहिए। परिणाम एक अच्छा मिलान दिखाते हैं, जो सुझाव देते हैं कि मॉडल सही दिशा में है। हालाँकि, मिलान एकदम सटीक नहीं है; अत्यधिक दूरी पर थोड़े अधिक ब्लेज़र्स मौजूद हैं जितना कि मॉडल भविष्यवाणी करता है, और टीम स्वीकार करती है कि वे कुछ धुंधले ब्लेज़र्स को शायद मिस कर गए क्योंकि वे हर एक उम्मीदवार के लिए स्पष्ट "फिंगरप्रिंट" प्राप्त नहीं कर सके।
पत्र ने स्पष्ट रूप से एक सरल विचार को खारिज कर दिया है: कि समय के साथ एक्स-रे और रेडियो प्रकाश का अनुपात समान रहता है। डेटा दिखाता है कि जैसे-जैसे हम पीछे के समय में देखते हैं, रेडियो तरंगों की तुलना में एक्स-रे बहुत अधिक चमकीले होते जाते हैं, जिसका अर्थ है कि "कोहरा उछाल" निश्चित रूप से हो रहा है। हालाँकि लेखक इस बात को लेकर आश्वस्त हैं कि यह उछाल वास्तविक है, फिर भी वे सावधानी बरतते हुए कहते हैं कि अधिक डेटा प्राप्त करने और शेष उम्मीदवारों की पुष्टि करने के बाद सटीक संख्याएं थोड़ी बदल सकती हैं। उन्होंने प्रारंभिक ब्रह्मांड के सबसे चरम, उच्च-ऊर्जा वाले सिस्टम खोज लिए हैं, और अब वे यह समझने के लिए आदर्श परीक्षण विषय हैं कि जब ब्रह्मांड युवा था, तब ब्लैक होल और उनकी जेट्स का विकास कैसे हुआ।
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