दूर से देखने पर हम समय में पीछे देख सकते हैं। यह सरल लेकिन मन को उड़ाने वाला तथ्य खगोलविदों को अलग-अलग समय में ब्रह्मांड के स्नैपशॉट का निरीक्षण करने की अनुमति देता है, जिससे वे ब्रह्मांडीय विकास के जटिल इतिहास को एक साथ जोड़ते हैं। हमारे द्वारा निर्मित प्रत्येक नई दूरबीन के साथ, हम आगे और पहले ब्रह्मांड के इतिहास में देख सकते हैं। जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) पहली आकाशगंगाओं के गठन के समय सभी तरह से सहकर्मी होने की उम्मीद करता है।
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यह धारणा जो बाहर दिख रही है वह अपेक्षाकृत युवा है। यह आइंस्टीन के विशेष सापेक्षता के सिद्धांत से आता है, जो अन्य बातों के साथ-साथ प्रकाश की गति से यात्रा करता है, और इससे कुछ भी तेजी से यात्रा नहीं करता है। रोज़मर्रा के आधार पर, हम लगभग इस अवधारणा के परिणामों का अनुभव नहीं करते हैं, क्योंकि प्रकाश की गति इतनी बड़ी है (300, 000 किमी / सेकंड, या एक जेट विमान की तुलना में लगभग एक लाख गुना तेज) यह "यात्रा का समय" शायद ही मायने रखता है। यदि हम प्रकाश को चालू करते हैं या कोई हमें यूरोप से एक ईमेल भेजता है, तो हम इन घटनाओं को देखते हैं (हम देखते हैं कि प्रकाश बल्ब चलते हैं, या ईमेल प्राप्त करते हैं) तात्कालिक के रूप में, क्योंकि प्रकाश एक दूसरे के माध्यम से यात्रा करने के लिए केवल एक सेकंड का एक छोटा सा हिस्सा लेता है कमरा या पूरी पृथ्वी के आसपास भी। लेकिन एक खगोलीय पैमाने पर, प्रकाश की गति की सूक्ष्मता का गहरा प्रभाव पड़ता है।
सूर्य लगभग 150 मिलियन किमी दूर है, जिसका अर्थ है कि सूर्य से प्रकाश को हम तक पहुंचने में लगभग 8 मिनट और 20 सेकंड लगते हैं। जब हम सूर्य को देखते हैं, तो हम एक तस्वीर देखते हैं जो 8 मिनट पुरानी है। हमारी निकटतम पड़ोसी आकाशगंगा, एंड्रोमेडा, लगभग 2.5 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर है; जब हम एंड्रोमेडा को देखते हैं, तो हम इसे देख रहे हैं क्योंकि यह 2.5 मिलियन साल पहले था। यह मानव समय-तराजू पर बहुत कुछ लग सकता है, लेकिन यह वास्तव में कम समय है जहां तक आकाशगंगाओं का संबंध है; हमारी "बासी" तस्वीर शायद अभी भी एक अच्छा प्रतिनिधित्व है कि एंड्रोमेडा आज कैसा दिखता है। हालांकि, ब्रह्मांड की विशाल विविधता यह सुनिश्चित करती है कि ऐसे कई मामले हैं जिनके लिए प्रकाश की यात्रा का समय मायने रखता है। अगर हम एक बिलियन प्रकाश वर्ष दूर एक आकाशगंगा को देखते हैं, तो हम इसे देख रहे हैं क्योंकि यह एक अरब साल पहले था, एक आकाशगंगा के लिए पर्याप्त समय काफी बदल गया था।
तो बस समय में कितनी दूर हम देख सकते हैं? इस सवाल का जवाब तीन अलग-अलग कारकों से निर्धारित होता है। एक तथ्य यह है कि ब्रह्मांड "केवल" 13.8 बिलियन वर्ष पुराना है, इसलिए हम ब्रह्मांड की शुरुआत की तुलना में एक युगांतर के लिए समय पर वापस नहीं देख सकते हैं, जिसे बिग बैंग के रूप में जाना जाता है। एक और मुद्दा- कम से कम अगर हम आकाशगंगाओं जैसी खगोलीय वस्तुओं से संबंधित हैं - तो यह है कि हमें देखने के लिए कुछ चाहिए। आदिम ब्रह्मांड प्राथमिक कणों का एक स्केलिंग सूप था। इन कणों को ठंडा होने और परमाणुओं, तारों और आकाशगंगाओं में समेटने में कुछ समय लगा। अंत में, यहां तक कि एक बार इन वस्तुओं के स्थान पर होने के बाद, उन्हें पृथ्वी से कई अरब वर्षों बाद देखने के लिए अत्यंत शक्तिशाली दूरबीनों की आवश्यकता होती है। दूरी के साथ भौतिक स्रोतों की चमक तेजी से घटती है, और 1 बिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर एक आकाशगंगा को स्पॉट करने की कोशिश करना उतना ही चुनौतीपूर्ण है जितना कार की हेडलाइट को लगभग 60, 000 मील दूर रखना। 10 अरब प्रकाश वर्ष की दूरी पर एक ही आकाशगंगा को स्पॉट करने की कोशिश 100 गुना कठिन है।
अब तक, यह सबसे दूर की आकाशगंगाओं की दूरी को सीमित करने का ड्राइविंग कारक रहा है जिसे हम देख सकते हैं। 1980 के दशक तक, हमारी सभी दूरबीनें जमीन पर आधारित थीं, जहां पृथ्वी का वायुमंडल और प्रकाश प्रदूषण उनके प्रदर्शन में बाधा डालते हैं। बहरहाल, हम पहले से ही 5 अरब प्रकाश वर्ष दूर आकाशगंगाओं के बारे में जानते थे। 1990 में हबल स्पेस टेलीस्कोप के प्रक्षेपण ने हमें कई बार इस दूरी के रिकॉर्ड को नष्ट करने की अनुमति दी, और जैसा कि मैंने लिखा है, सबसे दूर की ज्ञात आकाशगंगा अतीत में 13.4 अरब वर्षों की एक चौंका देने वाली स्थित है।
JWST पृथ्वी जैसे ग्रहों पर जीवन का समर्थन करने में सक्षम तारकीय प्रणालियों के गठन के बाद बिग बैंग के बाद पहली चमकदार चमक से लेकर, ब्रह्मांडीय इतिहास में हर चरण का अध्ययन करने के लिए अवरक्त प्रकाश का उपयोग करेगा। (नासा) यह हमें आधुनिक खगोल विज्ञान के प्रमुख मुद्दों में से एक के लिए लाता है: इन दूर आकाशगंगाओं के गुणों को हम वास्तव में क्या माप सकते हैं? जबकि आस-पास की आकाशगंगाओं के अवलोकन उनके आकार और रंगों को बहुत विस्तार से दिखाते हैं, अक्सर जानकारी का एकमात्र टुकड़ा जिसे हम सबसे दूर आकाशगंगाओं के बारे में एकत्र कर सकते हैं, वह उनकी समग्र चमक है। लेकिन उन्हें दूरबीनों के साथ देखने से जो दृश्य रेंज से परे प्रकाश की आवृत्तियों के प्रति संवेदनशील हैं, जैसे कि पराबैंगनी, रेडियो और अवरक्त, हम आकाशगंगा की तारकीय आबादी के साथ-साथ हमारे बारे में इसकी दूरी के बारे में सुरागों को उजागर कर सकते हैं।
यथासंभव विभिन्न आवृत्तियों पर आकाशगंगाओं का अवलोकन करके, हम एक स्पेक्ट्रम बना सकते हैं, जिससे पता चलता है कि प्रत्येक प्रकार के प्रकाश में आकाशगंगा कितनी उज्ज्वल है। क्योंकि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, हमारी दूरबीनों द्वारा पहचानी जाने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों को रास्ते में फैला दिया गया है, और ऐसा होता है कि स्पेक्ट्रा में खिंचाव की मात्रा हमसे आकाशगंगा की दूरी के लिए आनुपातिक है। हबल के नियम नामक यह संबंध हमें यह मापने की अनुमति देता है कि ये आकाशगंगाएँ कितनी दूर हैं। स्पेक्ट्रा अन्य गुणों को भी प्रकट कर सकता है, जैसे कि सितारों में द्रव्यमान की कुल मात्रा, जिस दर पर आकाशगंगा सितारों का निर्माण कर रही है और तारकीय आबादी की आयु।
केवल कुछ महीने पहले, यूएस और यूरोप के खगोलविदों की एक टीम ने हबल स्पेस टेलीस्कोप और स्पिट्जर इंफ्रारेड स्पेस टेलीस्कोप से टिप्पणियों का इस्तेमाल किया था, जो आज तक ज्ञात सबसे दूर की आकाशगंगा, जीएन-जेड 11 की खोज करते हैं। बिग बैंग के बाद केवल 400 मिलियन वर्ष बाद देखा ("जब ब्रह्मांड अपनी वर्तमान आयु का केवल 3 प्रतिशत था, " प्रमुख अन्वेषक पास्कल ओशेक के अनुसार) इसमें एक अरब सूर्य का द्रव्यमान एक साथ संयुक्त है, हमारे बारे में 1/25 वें के आसपास है आकाशगंगा।
GN-z11 प्रति वर्ष 25 नए सूर्य की उल्लेखनीय दर से, लगभग 20 गुना तेजी से तारे बना रहा है। "यह आश्चर्यजनक है कि एक आकाशगंगा इतनी विशाल रूप में अस्तित्व में आने के बाद 200 मिलियन से 300 मिलियन वर्ष पहले बनी। यह वास्तव में तेजी से विकास करता है, एक विशाल दर पर तारों का निर्माण करता है, एक आकाशगंगा का गठन किया है जो इतनी जल्दी एक अरब सौर द्रव्यमान है, ”खोज टीम के एक अन्य अन्वेषक गार्थ इलिंगवर्थ बताते हैं।
कॉस्मिक असेंबली के वर्तमान परिदृश्यों के साथ ऐसे शुरुआती समय में इस तरह की भारी वस्तु का अस्तित्व, ऐसे वैज्ञानिकों के लिए नई चुनौतियां पेश करता है जो आकाशगंगा निर्माण और विकास पर काम करते हैं। "नई खोज से पता चलता है कि वेब टेलिस्कोप (JWST) निश्चित रूप से कई ऐसी युवा आकाशगंगाओं को खोजेगा, जब पहली आकाशगंगाएँ वापस आ रही थीं, " इलिंगवर्थ कहते हैं।
JWST 2018 में लॉन्च के लिए निर्धारित है और यह सूर्य / पृथ्वी प्रणाली के चारों ओर एक विशेष स्थान से 900, 000 मील दूर से परिक्रमा करेगा। हबल की तरह, JWST कई उपकरणों को ले जाएगा, जिसमें शक्तिशाली कैमरे और स्पेक्ट्रोग्राफ शामिल हैं, लेकिन इसमें संवेदनशीलता बढ़ेगी: इसका प्राथमिक दर्पण लगभग सात गुना बड़ा होगा, और इसकी आवृत्ति रेंज अवरक्त क्षेत्र में बहुत आगे बढ़ेगी। आवृत्तियों की विभिन्न श्रेणी JWST को उच्चतर खिंचाव के साथ स्पेक्ट्रा का पता लगाने की अनुमति देगी, जो दूर की वस्तुओं से संबंधित है। इसमें 100 वस्तुओं के स्पेक्ट्रा को एक साथ लेने की अनूठी क्षमता भी होगी। JWST के साथ, हम बिग बैंग के केवल 150 मिलियन वर्ष बाद की दूरी की दूरी को भी आगे तक धकेलने की अपेक्षा करते हैं, और कभी बनी पहली पहली आकाशगंगा की खोज करते हैं। JWST हमें यह समझने में मदद करेगा कि समय के साथ आकाशगंगाओं के आकार कैसे बदलते हैं, और कौन से कारक आकाशगंगा के अंत: क्रिया और विलय को नियंत्रित करते हैं।
लेकिन JWST सिर्फ आकाशगंगाओं को नहीं देखेगा। अवरक्त प्रकाश में ब्रह्मांड में झाँकने से, हम धूल के मोटे पर्दे के माध्यम से देख पाएंगे जो नए पैदा हुए सितारों और ग्रहों को सुनिश्चित करते हैं, अन्य सौर प्रणालियों के गठन पर एक खिड़की प्रदान करते हैं। इसके अलावा, कोरोनग्राफ नामक विशेष उपकरण अन्य सितारों के आसपास ग्रहों की इमेजिंग को सक्षम करेगा, और उम्मीद है कि कई पृथ्वी जैसे ग्रहों की खोज कर सकते हैं जो जीवन की मेजबानी करने में सक्षम हैं। किसी के लिए भी, जिसने कभी आकाश की ओर देखा और सोचा कि वहां क्या है, अगला दशक बहुत ही रोमांचक समय होगा।
