GMRT का उपयोग करके अत्यंत दूर की आकाशगंगा में परमाणु हाइड्रोजन से रेडियो सिग्नल का रिकॉर्ड-ब्रेकिंग डिटेक्शन

मैकगिल विश्वविद्यालय, कनाडा और भारतीय विज्ञान संस्थान (IISc), बेंगलुरु के खगोलविदों ने पुणे में जायंट मीटर वेव रेडियो टेलीस्कोप (GMRT) के डेटा का उपयोग करके एक अत्यंत दूर की आकाशगंगा में परमाणु हाइड्रोजन से उत्पन्न होने वाले रेडियो सिग्नल का पता लगाया है। अब तक, यह सबसे बड़ी खगोलीय दूरी है जिस पर इस तरह का संकेत उठाया गया है। यह एक आकाशगंगा से 21 सेमी उत्सर्जन के मजबूत लेंसिंग की पहली पुष्टि की गई पहचान भी है। निष्कर्ष रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी के मासिक नोटिस में प्रकाशित किए गए हैं।

अर्नब चक्रवर्ती, पोस्ट-डॉक्टरेट शोधकर्ता, भौतिकी विभाग और ट्रॉटियर स्पेस इंस्टीट्यूट, मैकगिल विश्वविद्यालय और निरुपम रॉय, एसोसिएट प्रोफेसर, भौतिकी विभाग, IISc ने रेडशिफ्ट z = 1.29 पर रेडशिफ्ट z = 1.29 पर परमाणु हाइड्रोजन से रेडियो सिग्नल का पता लगाया। जीएमआरटी का निर्माण और संचालन नेशनल सेंटर फॉर रेडियो एस्ट्रोफिजिक्स (एनसीआरए) टीआईएफआर द्वारा किया जाता है। अनुसंधान मैकगिल विश्वविद्यालय और आईआईएससी द्वारा वित्त पोषित किया गया था।

चक्रवर्ती ने कहा, “आकाशगंगा की अत्यधिक दूरी के कारण, 21 सेंटीमीटर उत्सर्जन रेखा तब तक 48 सेंटीमीटर पर रेडशिफ्ट हो गई थी, जब तक सिग्नल स्रोत से टेलीस्कोप तक पहुंच गया था। परमाणु हाइड्रोजन एक आकाशगंगा में तारे के निर्माण के लिए आवश्यक बुनियादी ईंधन है। जब आकाशगंगा के आसपास के माध्यम से गर्म आयनित गैस आकाशगंगा पर गिरती है, तो गैस ठंडी हो जाती है और परमाणु हाइड्रोजन बनाती है जो तब आणविक हाइड्रोजन बन जाती है और अंततः तारों के निर्माण की ओर ले जाती है। इसलिए, ब्रह्मांडीय समय पर आकाशगंगाओं के विकास को समझने के लिए अलग-अलग ब्रह्माण्ड संबंधी युगों में तटस्थ गैस के विकास का पता लगाने की आवश्यकता है।”

टीम द्वारा पता लगाया गया संकेत इस आकाशगंगा द्वारा उत्सर्जित किया गया था जब ब्रह्मांड केवल 4.9 अरब वर्ष पुराना था; दूसरे शब्दों में, इस स्रोत के लिए लुक-बैक टाइम (सिग्नल का पता लगाने और इसके मूल उत्सर्जन के बीच का समय) 8.8 बिलियन वर्ष है।

चक्रवर्ती ने कहा, “परमाणु हाइड्रोजन 21 सेमी तरंग दैर्ध्य की रेडियो तरंगों का उत्सर्जन करता है, जिसे जीएमआरटी जैसे कम आवृत्ति वाले रेडियो टेलीस्कोप का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है। इस प्रकार, 21 सेमी उत्सर्जन निकट और दूर दोनों आकाशगंगाओं में परमाणु गैस सामग्री का प्रत्यक्ष अनुरेखक है। हालांकि, यह रेडियो संकेत बेहद कमजोर है और उनकी सीमित संवेदनशीलता के कारण वर्तमान दूरबीनों का उपयोग करके दूर की आकाशगंगा से उत्सर्जन का पता लगाना लगभग असंभव है। अब तक, 21 सेमी उत्सर्जन का उपयोग करते हुए सबसे दूर की आकाशगंगा रेडशिफ्ट z = 0.376 पर थी, जो एक लुक-बैक टाइम से मेल खाती है – सिग्नल का पता लगाने और इसके मूल उत्सर्जन के बीच का समय – 4.1 बिलियन वर्ष।

रॉय ने कहा, “यह पता लगाना गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग नामक एक घटना द्वारा संभव बनाया गया था जिसमें स्रोत द्वारा उत्सर्जित प्रकाश एक अन्य विशाल पिंड की उपस्थिति के कारण मुड़ा हुआ है, जैसे कि प्रारंभिक प्रकार की अण्डाकार आकाशगंगा, लक्ष्य आकाशगंगा और पर्यवेक्षक के बीच, प्रभावी रूप से जिसके परिणामस्वरूप सिग्नल का ‘आवर्धन’ होता है। इस विशिष्ट मामले में, सिग्नल का आवर्धन 30 के कारक के बारे में था, जिससे हमें उच्च रेडशिफ्ट ब्रह्मांड के माध्यम से देखने की अनुमति मिली।

टीम ने यह भी देखा कि इस विशेष आकाशगंगा का परमाणु हाइड्रोजन द्रव्यमान इसके तारकीय द्रव्यमान से लगभग दोगुना है। ये परिणाम अवलोकन समय की मामूली मात्रा के साथ समान लेंस वाली प्रणालियों में ब्रह्मांड संबंधी दूरी पर आकाशगंगाओं से परमाणु गैस को देखने की व्यवहार्यता प्रदर्शित करते हैं। यह निकट भविष्य में मौजूदा और आगामी कम आवृत्ति रेडियो दूरबीनों के साथ तटस्थ गैस के ब्रह्मांडीय विकास की जांच के लिए रोमांचक नई संभावनाएं भी खोलता है।

यशवंत गुप्ता, केंद्र निदेशक, एनसीआरए पुणे ने कहा, “दूर ब्रह्मांड से उत्सर्जन में तटस्थ हाइड्रोजन का पता लगाना बेहद चुनौतीपूर्ण है और जीएमआरटी के प्रमुख वैज्ञानिक लक्ष्यों में से एक रहा है। हम जीएमआरटी के साथ इस नए पथप्रवर्तक परिणाम से खुश हैं, और आशा करते हैं कि भविष्य में इसकी पुष्टि की जा सकती है और इसमें सुधार किया जा सकता है।

फोटो कैप्शन – दूर की आकाशगंगा से लेंस वाले 21 सेमी परमाणु हाइड्रोजन उत्सर्जन संकेत का पता लगाने वाला चित्रण।