भारतीय खगोलशास्त्रज्ञांनी लावला 11.7 अब्ज वर्षांपूर्वीच्या ब्रम्हांडीय जाळ्याच्या तंतूचा शोध

विश्वाच्या पसाऱ्यात दडलेले धागे उलगडले

मुंबई – दीर्घिका या विश्वाच्या मूलभूत रचना आहेत. दीर्घिकांच्या उत्क्रांतीशी संबंधित आधुनिक सिद्धांतांमध्ये असा अंदाज वर्तवला गेला आहे की, या दीर्घिका  वायू आणि गडद पदार्थांच्या विशाल, अदृश्य प्रवाहांनी एकमेकांशी जोडल्या गेल्या आहेत. यालाच आपण एकसंध असलेले ब्रह्मांडाचे जाळे असेही म्हणतो. या ब्रम्हांडीय जाळ्याचे सुक्ष्म तंतू एक प्रकारे दीर्घिकांच्या  संगोपन गृहांसारखे काम करत असतात. या संगोपन गृहांतच दीर्घिकांचा  विस्तार आणि वाढ होत असते. यासाठी त्या ताऱ्यांच्या निर्मितीसाठी इंधनाप्रमाणे काम करणाऱ्या वायुंच्या एकसंधीकरणाची आणि त्याला आकार देण्याची प्रक्रिया घडवून आणतात. अर्थात हे तंतू अतिशय सुक्ष्म आहेत आणि त्यांची घनता ही आपल्या वातावरणापेक्षा 100 अब्ज ट्रिलियन पटीने कमी असते, आणि त्यामुळेच या तंतूंचे निरीक्षण करणे हे एक प्रकारे अत्यंत कठीण आव्हानच आहे.

अलिकडेच आंतर विद्यापीठस्तरीय खगोलशास्त्र आणि खगोलभौतिकी केंद्र अर्थात इंटर युनिव्हर्सिटी सेंटर फॉर अॅस्ट्रोनॉमी अँड अॅस्ट्रोफिजिक्सच्या (Inter University Centre for Astronomy & Astrophysics – IUCAA-आयुका ) पीएचडीधारक अभ्यासक इशिता बॅनर्जी आणि त्यांचे पर्यवेक्षक डॉ. सौगत मुजाहिद यांच्या नेतृत्वाखालील आंतरराष्ट्रीय शास्त्रज्ञांच्या चमूने 11.7 अब्ज वर्षांपूर्वी उत्सर्जित झालेल्या प्रकाशाचे विश्लेषण केले आहे. या विश्लेषणातून त्यांनी सुमारे 850,000 प्रकाशवर्षे विस्तारलेल्या विशाल ब्रह्मांडीय जाळ्यातील तंतूचा शोध लावला आहे. ही गोष्ट वेगळ्या शब्दांत मांडायची झाल्यास, त्यांच्या विश्लेषणात आढळलेली तंतूची लांबी ही आपल्या दीर्घिकेच्या जिला आपण  आकाशगंगा म्हणतो तिच्या  तारकीय चकतीच्या आकाराच्या अंदाजे 10 पट इतकी, तर तिच्यात आणि  तिच्यापासून  सर्वात जवळच्या असलेल्या अँड्रोमेडा या दीर्घिकेमध्ये  जितके अंतर आहे, त्या अंतराच्या एक तृतीयांश जास्त, इतकी ही लांबी आहे. या संशोधनासाठी या चमूने चिलीमधील व्हेरी लार्ज टेलिस्कोपचा (VLT) अर्थात व्हीएलटी म्हणजेच सर्वात मोठ्या खगोलीय दुर्बीणीचा वापर केला. या खगोलीय दुर्बीणीचे कार्यन्वयन हे युरोपीय दक्षिणी वेधशाळा अर्थात युरोपियन सदर्न ऑब्जर्वेटरीद्वारा (European Southern Observatory – ESO)  केले जाते.

ही मायावी रचना शोधण्यासाठी संशोधकांनी आपली दुर्बिण उच्च-लालवर्णी क्वासर Q1317–0507 च्या दिशेने वळवली होती (क्वासर हा ब्रम्हांडात अत्यंत दूर स्थित असलेला घटक आहे. तो अत्यंत तेजस्वी असतो, त्यातून मोठ्या प्रमाणावर ऊर्जा उत्सर्जित केली जाते, आणि ती ताऱ्यांपेक्षा लाखो किंवा अरबो पट जास्त असते.). मग या चमूने क्वासरपासून मिळालेल्या उच्च प्रतिच्या (high-resolution) प्रकाशाचे – इतर विकिरणीय विभाजनाचे (spectra of the quasar) विश्लेषण केले. या विश्लेषणाअंती त्यांनी z ~ 3.6 च्या रेडशिफ्टवर [redshift – प्रकाश किंवा इतर प्रकारच्या विद्युतचुंबकीय किरणांचे तरंगदैर्घ्य अर्थात wavelength वाढणे, ज्यामुळे त्या प्रकाशाचा रंग लालसर दिसू लागतो) हायड्रोजनने समृद्ध असे तटस्थ क्षेत्र निश्चित केले. हे क्षेत्र आंशिक लायमन लिमिट सिस्टम (Lyman Limit System – pLLS) म्हणूनही ओळखले जाते. संशोधनकांना या क्षेत्रात जड मूलद्रव्यांचे प्रमाण अत्यंत कमी असल्याचे आढळले.

या क्षेत्राची धात्विकता (metallicity) त्याच्या सौर परिसरापेक्षा 10,000 पटीने कमी असल्याचे त्यांना दिसले. ही स्थिती प्राथमिक ब्रह्मांडीय तंतूंच्या सैद्धांतिक भाकितांशी सुसंगत अशी होती. दुसरीकडे या चमूने आपल्या संशोधनाला जोड दिलेल्या पुरक निरीक्षणांसाठी व्हीएलटी अर्थात सर्वात मोठ्या खगोलीय दुर्बीणीवरील बहु घटकीय विभाजनात्मक निरीक्षकाचा (Multi-Unit Spectroscopic Explorer – MUSE) वापर केला. या निरीक्षणांमध्ये त्यांना एकाच रेडशिफ्टवर सात लाइमन – अल्फा उत्सर्जक दीर्घिका  असल्याचेही आढळले. या विश्वाच्या पसाऱ्यातील इतक्या छोट्याश्या अवकाशात आढळून आलेल्या दीर्घिकांची  संख्या  ही सध्याच्या कोणत्याही अभ्यासात्मक निरीक्षणांमध्ये सामान्यतः आढळून येणाऱ्या दीर्घिकांच्या  संख्येपेक्षा दहा पट जास्त असल्याचे मत इशिता बॅनर्जी यांनी व्यक्त केले आहे.

याशिवाय, अंतराळात या दीर्घिका  जितक्या क्षेत्रात विस्तारल्या आहेत, त्यातून एक दुर्मिळ संरचनाही दिसून येते, आणि या संरचनेतूनच ब्रम्हांडीय तंतूची एक मोठ्या स्वरुपातील संरचनाही अस्तित्वात असल्याचे ठळकपणे अधोरेखित होत असा निष्कर्षही डॉ. इशिता बॅनर्जी यांनी व्यक्त केला आहे. व्हीएलटी अर्थात सर्वात मोठ्या खगोलीय दुर्बीणीवरील बहु घटकीय विभाजनात्मक निरीक्षकाचा (Multi-Unit Spectroscopic Explorer – MUSE) वापर करून सलग  10 तास केलेल्या सखोल निरीक्षणांमुळे ब्रम्हांडीय तंतूंच्या  रचनेसह विस्तारित लायमन-अल्फा उत्सर्जनाचा शोध घेणे शक्य झाल्याचे त्यांनी सांगितले.

या नेब्युला (Nebula-तेजोमेघ) म्हणजे प्रचंड मोठा, तेजस्वी आंतरतारकीय वायू आणि धूलिकणांचा समूह सामान्यत: प्रकाशमान क्वासरभोवती आढळतो. यातून होणाऱ्या तीव्र किरणोत्सर्गामुळे त्याच्या आसपास पसरलेला वायू प्रकाशमान होत असतो. मात्र या अभ्यासात आढळलेल्या कोणत्याही दीर्घिकेत  क्वासरसारखे गुणधर्म आढळले नाहीत, आणि त्यामुळेच हा शोध खऱ्या अर्थाने अपवादात्मक असल्याची प्रतिक्रिया इंटर युनिव्हर्सिटी सेंटर फॉर अॅस्ट्रोनॉमी अँड अॅस्ट्रोफिजिक्सचे (आयुकाचे) सहयोगी प्राध्यापक डॉ. सौगत मुजाहिद यांनी व्यक्त केली आहे.

विस्तारित लायमन – अल्फा उत्सर्जनाला चालना देणारी प्रक्रिया नेमकी काय आहे याबद्दल अजून कोणतीही स्पष्टता आली नसल्याचेही त्यांनी स्पष्ट केले आहे. असे असले तरी या अभ्यासात शोध लागलेल्या दीर्घिकांच्या किरणोत्साराच्या क्षेत्राद्वारे संचलित होणारा पुनर्संयोजित किरणोत्सर्ग हाच यामगाचा प्राथमिक योगदान देणारा घटक असल्याचा आमचा प्रस्तावित निष्कर्ष असल्याचेही डॉ. सौगत मुजाहिद यांनी म्हटले आहे.

या संशोधन चमूने पहिल्यादांच केलेल्या उत्सर्जन आणि शोषण रेषा या दोन्हींच्या अभ्यासाच्या माध्यमातून, ब्रम्हांडीय जाळ्याच्या तंतूंविषयी पूरक माहिती एकत्रित करण्याची अद्वितीय क्षमता प्रभावीपणे दर्शवून दिली आहे. या संशोधनासाठी केलेल्या शोषण रेषांच्या अभ्यासातून, उत्सर्जनात आढळलेल्या तंतूच्या प्राथमिक स्वरूपाचे अंतरंग जाणून घेण्यासाठीचा महत्वाचा मूलभूत दृष्टिकोन मिळू शकला आहे. अशा प्रकारच्या संवर्धक दृष्टिकोनामुळेच या अभ्यासालाही वैशिष्ट्यपूर्ण स्वरूप प्राप्त झाले आहे. कालांतराने या तंतूंमधला हा अगदी सुरुवातीचा अर्थात प्राथमिक  पातळीवरचा हा वायू या दीर्घिकांमध्ये  प्रवाहित होऊन नवीन ताऱ्यांच्या निर्मितीला चालना देण्याची आणि दीर्घिकांच्या  उत्क्रांतीला आकार देण्याची प्रक्रिया पार पाडेल असे अपेक्षित असते. अलिकडेच अॅस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स या नियतकालिकाने या संशोधनाचा स्वीकार  केला आहे.

MUSEQuBES: Unveiling Cosmic Web Filaments at z ≈ 3.6 through Dual Absorption and Emission Line Analysis – IOPscience

या शोधामुळे खगोलीय निरीक्षणाच्या आधुनिक सुविधांच्या क्षमताही समोर आल्या आहेत, आणि त्याचवेळी या शोधामुळे अशा संशोधनांसाठीच्या आंतरराष्ट्रीय सहकार्याचे महत्त्वही अधोरिखित झाले आहे, कारण असे सहकार्य मिळाल्यामुळेच युरोपीय दक्षिणी वेधशाळा अर्थात युरोपियन सदर्न ऑब्जर्वेटरीमधील (European Southern Observatory – ESO) सुविधांचा लाभ घेऊ शकलो, अशी भावना डॉ. सौगत मुजाहिद यांनी व्यक्त केली आहे. हे संपूर्ण संशोधन नेदरलँड्समधील लेडेन विद्यापीठ (Leiden University – Netherlands), इटली मधील मिलान – बिकोका विद्यापीठ (University of Milan-Bicocca – Italy) आणि अमेरिकेतील मिशिगन विद्यापीठातील (University of Michigan – USA) शास्त्रज्ञांच्या सहकार्याने पूर्ण केल्याची माहितीही डॉ. सौगत मुजाहिद यांनी दिली.